第3章維持生命

1、第3章維持生命之氣-氧氣3.1認識氧氣一、教學目的要求1. 認識氧氣能與許多物質(zhì)發(fā)生化學反應。氧氣的化學性質(zhì)比較活潑。2. 認識什么是化學變化，了解化學反應的基本特征。認識化合反應、氧化反應。3. 認識化學反應中的能量變化及一些化學反應現(xiàn)象。4. 知道化學反應在生產(chǎn)和生活中有重要用途。5. 學習從具體到抽象、從個別到一般的歸納方法。二、本課題分析本課題包括氧氣的性質(zhì)和化學反應兩部分。以氧氣的性質(zhì)為核心，通過氧氣所能發(fā) 生的一些具體的化學反應，介紹了化學反應的基本概念和原理。這樣的編排設計是本書 的一個特點，把化學中描述記實部分和理論部分相互聯(lián)系起來，比較符合學生的認識規(guī) 律。在以認識“物質(zhì)”為

2、主的教學過程中，更應注意突出實驗環(huán)節(jié)以豐富學生在認識過 程中所需的感性材料，提高學生學習化學的興趣，培養(yǎng)學生觀察、思維和動手實驗的能 力。氧氣是學生認識具體物質(zhì)及其變化規(guī)律的開始。教學是一個特殊認識過程，應該有 計劃地安排一個由淺到深、由簡單到復雜的順序，并逐步學會一個認識物質(zhì)的模式，使 學生在以后學習探索別的物質(zhì)時，會習慣地遵循一個合理的順序，使觀察和描述做到系 統(tǒng)、全面、深入。經(jīng)驗證明，這樣做也有助于學生的有意記憶。本課題的重點是氧氣的化學性質(zhì)及化學反應的概念。三、教學過程：氧氣有哪些物理性質(zhì)？通常狀況下，氧氣是一種沒有顏色、沒有氣味的氣體。 標準狀況下，氧氣的密度為1.429克/升，比空

3、氣(1.293克/升) 略大。氧氣不易溶于水，1升水中只能溶解約 30毫升氧氣。在 壓強為101千帕時，氧氣在約183C( 90K)時變?yōu)榈{色液 體，在約218C( 55K)時變成雪花狀的淡藍色固體。工業(yè)上使用的氧氣一般是加壓貯存在鋼瓶中。貯存氧氣的鋼瓶為藍色。氧氣有哪些化學性質(zhì) ？氧氣的性質(zhì)很活潑，能跟許多物質(zhì)發(fā)生反應。例如：(1) 氧氣與碳在點燃的條件下可以發(fā)生反應，碳在氧氣中劇烈燃燒， 出白光(比在空氣里燃燒更旺)，放出熱量，并且生成了二氧化碳氣體;此辰應可表示為：碳+氧咒一一二氧優(yōu)磯 C OaC0（2）在點燃的條件下，氧氣可與鐵發(fā)生反應，鐵在氧氣中劇烈燃燒，火星四射, 發(fā)出白光，放出

4、熱量，生成黑色的四氧化三鐵固體。此展應可表示沖匚鐵十竄氣聖四氧化三鐵Fe 6FeO.【知識擴展】氧氣的兄弟一一臭氧（3）蠟燭在氧氣里燃燒的實驗中，可觀察到火焰十分明亮、 分層，放出大量的熱，瓶壁有霧珠，還有無色的二氧化碳氣體生成。 比在空氣的條件下反應（現(xiàn)象：黃白色光亮火焰，火焰分層，放出 熱量，稍有黑煙），要劇烈得多。石蠟+氧氣.空%二氧化碳十水 0】C0a H30以上事實說明：氧氣是一種化學性質(zhì)很活潑的氣體，能夠跟許多物質(zhì)發(fā)生反應。 物質(zhì)跟氧氣發(fā)生的化學反應屬于氧化反應。另外，氧氣還可以和硫反應生成二氧化硫（S02）,和磷反應生成五氧化二磷 （P2O5）,這幾個反應有一個共同的特點，都是由

5、兩種物質(zhì)一起反應而生成另一種物質(zhì)。我們把兩 種或兩種以上的物質(zhì)生成另一種物質(zhì)的反應，叫做化合反應。想一想：石蠟與氧氣的反應是化合反應嗎？氧氣應用很廣泛物質(zhì)的用途主要決定于該物質(zhì)的性質(zhì)。氧氣的性質(zhì)活潑，在生活和生產(chǎn)中有著廣泛 的應用：3.2制取氧氣一、教學目的要求1了解實驗室制取氧氣的主要方法和原理。初步了解通過化學實驗制取新物質(zhì)的方 法。2練習連接儀器的基本操作，動手制取氧氣。3了解分解反應。4初步了解催化劑和催化作用。二、本課題分析本課題內(nèi)容可以分為兩部分，一部分是【實驗2-5】、【實驗2-6】及分解反應，另一部分是活動與探究，由學生制取氧氣并試驗氧氣的性質(zhì)。本課題的重點是氧氣的制法及實驗操

6、作。難點是催化劑的概念。三、教學過程：我們學習了氧氣的性質(zhì)和用途，了解到氧氣是一種化學性質(zhì)比較活潑的氣體，是一 種常用的氧化劑，它能支持許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應，支持物質(zhì)的燃燒，在反應中放出熱 量。氧氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學研究方面，還有許多用途。氧氣可用來供給病人呼吸，供 給登山、潛水運動員呼吸；還用于氣焊、氣割、還用于火箭的發(fā)射航空等等。氧氣有這么多重要的用途，氧氣又是怎樣制得的？氧氣的實驗室制法在實驗室里，我們通常采用某些含有氧原子的物質(zhì)分解方法來制得氧氣。如用分解 過氧化氫溶液或加熱高錳酸鉀的方法?！咎骄炕顒?1】（見實驗系統(tǒng)）【知識視窗】汽車尾氣催化轉(zhuǎn)化器【探究活動-2】（見實驗系統(tǒng)）過氧化

7、氫在二氧化錳催化下制氧氣的反應可表示為：過氧化氫二甄化水十氧氣加熱高錳酸鉀制氧氣的反應可表示為：高猛脫鉀 加熱，猛酸鉀+二氧化鐳+氧氣KNlnO4KiMnCU MnO2 02加熱氯酸鉀和二氧化錳混合物制氧氣的反應可表示為:氧化檻 .I也I三._. 麗輒化鉀+氧氣KC1 6上面兩個反應有個共同的特點反應物都只有一種，而反應后生成的物質(zhì)卻有多種。這恰好與化合反應相反。這種由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上其它物質(zhì)的反應，叫做分解反應（ decompositi on reaction）。工業(yè)制氧氣工業(yè)上利用廉價而豐富的天然資源一一空氣作為原料 來制取氧氣。先使空氣液化，再分離液態(tài)空氣而制取氧氣： 在低溫條

8、件下加壓，使空氣變?yōu)橐簯B(tài)空氣，然后蒸發(fā)。由于 液態(tài)氮的沸點（一196C ）比液態(tài)氧的沸點（一183C）低, 因此氮氣首先從液態(tài)空氣里蒸發(fā)出來，剩下的主要就是液態(tài) 氧了。為了便于貯存、運輸和使用，通常是把氧氣加壓到 1.5 X 107帕，并貯存在藍色鋼瓶中?！局R視窗】汽車尾氣催化轉(zhuǎn)換器汽車尾氣中含有一氧化氮和一氧化碳等有害氣體，氧化碳+ 氧優(yōu)盡(CO)（眄,二氧化碳+氮氣（CO3）皿）是造成城市空氣污染的主要污染源。為了消除這些污染物，許多汽車都安裝有催化轉(zhuǎn)換 器，利用貴金屬（如鉑、鈀）催化劑，使污染物之間發(fā)生化學反應，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒氣體二 氧化碳和氮氣。3.3燃燒條件與滅火原理一、教學目的要求1

9、. 認識燃燒的條件和滅火的原理。2. 了解易燃物和易爆物的安全知識。3. 通過活動與探究，學習對獲得的事實進行分析得出結(jié)論的科學方法。二、本課題分析燃燒是生活中常見的現(xiàn)象，本課題從幾幅有關(guān)燃燒的圖畫引入，進一步研究燃燒的 條件和滅火的原理。教材采用從實驗觀察現(xiàn)象，通過分析得出結(jié)論的方法，來探討燃燒 的條件以及滅火的原理，學生可以通過親身體驗和思考掌握知識。關(guān)于易燃物和易爆物 的安全知識，也是通過一個有趣的實驗，來說明為什么會發(fā)生爆炸，并通過一些注意安 全的圖標來加強對安全的認識，說明隨時注意防火、防爆，采取安全措施的重要性。三、教學過程：日常生活中有許多燃燒現(xiàn)象，如木柴、煤炭和煤氣的燃燒；在前

10、面我們也進行過木 炭、蠟燭等的燃燒實驗。那么，燃燒需要哪些條件呢？【探究一】 思考：為什么其中一支蠟燭能平靜地燃燒， 而另一支卻奄奄一息？【探究二】思考：為什么銅片上的紅磷沒有燃燒，熱水中的白 磷也沒有燃燒，而銅片上的白磷開始冒煙，然后燃燒了。從前面的探究可看出，物質(zhì)燃燒是需要條件的：（1）物質(zhì)本身是可燃物；（2）跟空氣（或氧氣）密切接觸；（3）要使可燃物達到燃燒時所需的最低溫度，我們將這個最低溫度叫做著火點。（著火點是使物質(zhì)能夠持續(xù)燃燒的最低溫度）從以上實驗我們也可得出：燃燒一一是可燃物與氧氣發(fā)生的一種發(fā)光、發(fā)熱的氧化反應。-緩慢氧化燃燒是一種劇烈的氧化反應，是不是所有的氧化反應都像燃燒那樣

11、劇烈且發(fā)光、發(fā)111鏤嶂軌世向町I思的Flfl熱呢？動植物的呼吸、食物的腐敗也包含有氧化反應， 但這些氧化反應進行得很慢，甚至不容易被察覺，這種緩慢進行的氧化叫做緩慢氧化(slow oxidation )。又如：酒和醋的釀造、鋼鐵在潮濕的空氣中生銹、農(nóng)家肥料的腐熟等都包含有緩慢氧化。自燃物質(zhì)在緩慢氧化的過程中也要產(chǎn)生熱量，如果產(chǎn)生的熱 量不能及時散失，就會越積越多，弓I起物質(zhì)的溫度升高，女口 果溫度達到這種物質(zhì)的著火點，不經(jīng)點也會引起自發(fā)的燃燒。這種由緩慢氧化引起的自發(fā)燃燒叫做自燃(autoignition)。秸稈、柴草、煤炭、擦機器的棉紗等，如果堆放不合 理，空氣不流通，時間長了就可能引起自

12、燃。過去，由于有 些人不懂自燃的科學原理，將自燃現(xiàn)象說成是”天火”，這是一種迷信的說法。滅火原理知道了可燃物燃燒的條件，就不難理解滅火的原 理了。滅火時可以采取三種方法： 燃燒物與其他可燃物隔離和清除掉可燃物； 將燃燒物跟空氣(和氧氣)隔絕，如向燃燒著的可 燃物蓋沙子； 將可燃物的溫度降到著火點以下，如燃燒著的可燃物潑冷水?！舅伎肌?這三個條件是缺一不可還是只要具備一項便可滅火？ 為什么煤爐火用扇子越扇越旺，而燭火用扇子一扇就會熄滅?爆炸與防爆安全可燃物燃燒時的不同現(xiàn)象，除了與可燃物的性質(zhì)有關(guān)以外，還取決于可燃物跟氧 氣的接觸面積和氧氣的濃度。接觸面積越大，氧氣濃度越高，燃燒就越劇烈。如果急速

13、 的燃燒發(fā)生在有限的空間內(nèi)，就會在短時間內(nèi)聚積大量的熱，使氣體的體積迅速膨脹而 引起爆炸?！緦嶒?-7】面粉爆炸(見實驗系統(tǒng))在油庫、面粉加工廠、紡織廠和煤礦的礦井內(nèi)，都寫有“嚴禁煙火”的字樣，就 是因為這些地方的空氣中?；煊锌扇夹缘臍怏w或粉塵，它們接觸到明火，就有發(fā)生爆炸 的危險?！局R擴展】常見的易燃物和易爆物的安全知識3.4 辨別物質(zhì)的元素組成一、教學目的要求1. 了解元素的概念，將對物質(zhì)的宏觀組成與微觀結(jié)構(gòu)的認識統(tǒng)一起來。2. 了解元素符號所表示的意義，學會元素符號的正確寫法，逐步記住一些常見的元 素符號。3. 初步認識元素周期表，知道它是學習和研究化學的工具，能根據(jù)原子序數(shù)在元素 周

14、期表中找到指定元素和有關(guān)該元素的一些其他的信息。二、本課題分析本課題包括元素、元素符號和元素周期表簡介三部分內(nèi)容。此前學生把元素當成組 成物質(zhì)的基本成分，現(xiàn)在他們已經(jīng)學習了原子結(jié)構(gòu)，就應該從微觀結(jié)構(gòu)的角度對它下一 個比較確切的定義，從而把對物質(zhì)的宏觀組成與微觀結(jié)構(gòu)的認識統(tǒng)一起來。元素概念是教學難點，因為它比較抽象，而且對于“具有相同核電荷數(shù)的一類原子 的總稱”中的“一類原子”這一定義，在沒有同位素知識準備時，學生難以理解。元素 概念的困難還在于在實際使用中容易跟原子概念混淆。學生搞不清在分析物質(zhì)宏觀組成 時用“元素”，在研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)時用“原子”。這是學生初學化學時容易犯的錯誤。 隨著知識的

15、積累，他們是會豁然貫通的。元素符號是國際通用的化學用語，是學習化學的重要工具，因此是教學重點。要求 學生了解元素符號的意義，對于一些常見元素的符號和名稱，必須會寫、會讀、會用。學生在學本單元之前，并沒學多少元素，尚難以理解元素周期律。本課題編寫“元 素周期表簡介”，目的在于讓學生比較早地學會使用元素周期表這個工具。根據(jù)學生的 知識基礎(chǔ)，他們可以從原子序數(shù)查找某一元素的名稱、符號、核外電子數(shù)、相對原子質(zhì) 量及確認該元素是金屬、非金屬還是稀有氣體元素等信息，為他們以后的學習提供方便。三、教學過程：我們生活在物質(zhì)世界里，周圍千千萬萬種物質(zhì)是不是由少數(shù)基本物質(zhì)所形成的呢？ 人們認識了原子和原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)

16、以后，才對組成萬物的基本物質(zhì)元素，有了 進一步的理解。什么是兀素元素是同一類原子的總稱。 學習了分子和原子，我們知道，氧分子是由氧原子構(gòu)成的，二氧化碳分子是由氧 原子和碳原子構(gòu)成的。氧分子中的氧原子，和二氧化碳中的氧原子，都是同一類的原子， 核電荷數(shù)是 8，即核內(nèi)都有 8 個質(zhì)子。氧氣和二氧化碳兩種物質(zhì)中，都含有氧兀素。同類原子具有相同的核電荷數(shù)。 因此， 兀素是具有相同核電荷數(shù) （即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)） 的一類原子的總稱。通常所說的氮肥，如尿素、硝酸銨等，都是含有氮元素的肥料；鐵礦石、鋼鐵、 鐵銹中都含有鐵元素。世界上的物質(zhì)約有一千多萬種，但組成這些物質(zhì)的元素并不多。目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素約有一百

17、多種，這一千多萬種物質(zhì)都是由這一百余種元素所組成的。元素和原子的區(qū)別和聯(lián)系1 、概念元素是具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱。原子是化學變化中的最小微粒。2、區(qū)別元素著眼于種類不表示個數(shù)，沒有數(shù)量多少的含義；原子既表示種類又講個數(shù)， 有數(shù)量的含義。3 、使用領(lǐng)域元素是用來描述物質(zhì)的宏觀組成（習慣上說組成），如：水里含有氫元素和氧元 素，水是由氫元素和氧元素組成的。但不能說“水是由二個氫元素和一個氧元素所組成 的”。原子是用來描述物質(zhì)的微觀構(gòu)成（習慣上說構(gòu)成），如：一個水分子是由兩個氫 原子和一個氧原子構(gòu)成的。但不能說“一個水分子是由氫元素和氧元素所組成。”4 、聯(lián)系元素是同一類原子的總稱；原子

18、是構(gòu)成元素的基本單元。地殼里各種元素的含量鋁 A/a%購 riVH%那 P/17%勾DL7占騙具它（20%中尤我用地立小的捽星各種元素在地殼中的含量相差很 大（如右圖）。地殼主要是由氧、硅、鋁、 鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫等元素組成的。 含量最多的是氧元素，其次是硅元素。氧幾乎占地殼的一半。氧在自然界里起著重 要的作用。但是，含量少的那些元素在自 然界里也有著重要的作用。如：碳、氫、 氮這三種元素在地殼里的質(zhì)量分數(shù)較小， 碳 0.087%,氫 0.76%，氮 0.03%，可是它 們對動植物有著非常重要的作用?！局R擴展】生物賴以生存的元素元素的名稱和符號怎樣表示元素有一百多種，怎么來識記呢？在國際上，現(xiàn)在統(tǒng)一采用元素的拉丁文名稱的第一個大寫字母來表示元素，如果幾種元素名稱的第一個字母相同時，可再附加一個小寫字母來區(qū)別。例如，用C來表示碳兀素，Ca表示鈣兀素，S表示硫兀素，Si表示硅兀素，N表示氮兀素，Na表示鈉兀素 等等。這種符號叫元素符號。元素符號在化學學習中是很重要的，就如同英文字母對英語的學習一般。所以一定要記熟一些常用的元素的名稱、符號和相應的核電荷數(shù)。一些常見元素的名稱、元素符號和原子量如下