氧氣的試驗(yàn)室制取與性質(zhì)優(yōu)秀教學(xué)案

氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法與性質(zhì)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】.用過氧化氫溶液制取氧氣,并選擇適當(dāng)物質(zhì),探究(或驗(yàn)證)氧氣的性質(zhì)。.初步學(xué)會(huì)用簡(jiǎn)單裝置和方法在實(shí)驗(yàn)室中制取并收集氣體。.通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣、全面觀察與記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的習(xí)慣，發(fā)展科學(xué)探究能力?！緦W(xué)習(xí)重難點(diǎn)】氧氣的制取與化學(xué)性質(zhì)?！緦W(xué)習(xí)過程】一、知識(shí)梳理.氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法(1)化學(xué)反應(yīng)原理：。(2)實(shí)驗(yàn)裝置：寫出圖中用到的儀器名稱： 。圖3-6(3)收集方法①法，因?yàn)檠鯕獠灰兹苡谒?；②向排空氣法，因?yàn)椤?4)實(shí)驗(yàn)操作步驟①檢查裝置氣密性的方法是：。②先加入少量固體二氧化錳，后從分液漏斗加入過氧化氫溶液。③收集氧氣：排水法，也可用向上排空氣法。④檢驗(yàn)：帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，木條復(fù)燃，證明是氧氣。⑤驗(yàn)滿：排水法收集時(shí)，時(shí)已滿；向上排空氣法收集時(shí)，⑥撤離，將用剩的藥品倒入廢液缸，洗滌儀器。答案：(1)過氧化氫二氧化鎘水+氧氣(2)長(zhǎng)頸漏斗、錐形瓶、水槽、集氣瓶、導(dǎo)氣管(3)①排水②上氧氣密度比空氣大(4)①將導(dǎo)氣管放入水中，用雙手捂住試管，導(dǎo)氣管處有氣泡冒出則氣密性良好⑤集氣瓶?jī)?nèi)的水被排盡將帶火星的木條放到集氣瓶口，木條復(fù)燃則已滿.催化劑(1)定義：能其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而自身的和在反應(yīng)前后不變，這樣的物質(zhì)叫催化劑。(2)催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用叫做作用。答案：(1)改變質(zhì)量化學(xué)性質(zhì)(2)催化.氧氣的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)：在通常狀況下，氧氣是一種氣體。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，密度比空氣,溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)：氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)氣體，在一定條件下，可與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(3)氧氣的化學(xué)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：反應(yīng)物條件反應(yīng)現(xiàn)象文字表達(dá)式空氣中氧氣中木炭鐵蠟燭硫答案：(1)無色無味的大不易(2)比較活潑的(3)略.化合反應(yīng)和分解反應(yīng)以及氧化反應(yīng)(1)化合反應(yīng)：由的反應(yīng)。(2)分解反應(yīng)：由的反應(yīng)。(3)氧化反應(yīng)：物質(zhì)和的反應(yīng)屬于氧化反應(yīng)。答案：(1)兩種或兩種以上物質(zhì)反應(yīng)生成一種物質(zhì)(2)一種物質(zhì)反應(yīng)生成兩種或兩種以上物質(zhì)(3)氧氣二、疑難突破.取兩份等量的過氧化氫溶液，一份加入二氧化錳，一份直接加熱，兩份過氧化氫產(chǎn)生的氧氣一樣多嗎？剖析：催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能增大或減少生成物的質(zhì)量，同時(shí)對(duì)于指定的化學(xué)反應(yīng)，沒有催化劑，并不意味著該反應(yīng)不能發(fā)生，只是反應(yīng)速率較慢。所以無論加不加二氧化錳，等量的過氧化氫溶液產(chǎn)生的氧氣是一樣多的。.使用過氧化氫制取氧氣時(shí)常使用下面的發(fā)生裝置，怎樣檢查圖3-7裝置的氣密性呢？圖3-7剖析：該裝置有兩處未封閉的開口，所以若采用在第一單元學(xué)習(xí)的檢查裝置氣密性的方法，就要設(shè)法封閉長(zhǎng)頸漏斗的上開口處。通常采用更簡(jiǎn)便的方法：用密封紙封緊(長(zhǎng)頸漏斗的上開口處，橡皮管伸入水中)，再用兩手抱住錐形瓶，若有氣泡，說明裝置氣密性較好。三、問題探究問題1小明同學(xué)通過查閱有關(guān)資料，想通過3-8所示儀器、藥品、裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：尋找新的催化劑一一氧化鐵能作過氧化氫分解的催化劑嗎？圖3-8猜想：氧化鐵粉末能作過氧化氫分解的催化劑，能加快過氧化氫分解放出氧氣的速率。究：按圖3-8所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象為：(1)在兩個(gè)錐形瓶中分別裝入等質(zhì)量的二氧化錳和氧化鐵，通過分液漏斗同時(shí)以相同速率逐滴滴入過氧化氫溶液。觀察到通入水中的導(dǎo)管均有氣泡冒出，且加二氧化錳的導(dǎo)管口放出氣泡的速率更快。(2)實(shí)驗(yàn)后把二氧化錳和氧化鐵分別洗凈、干燥，再稱量，發(fā)現(xiàn)氧化鐵和二氧化錳在反應(yīng)前后的質(zhì)量都沒有變化。結(jié)論：氧化鐵可作過氧化氫分解的催化劑，但比二氧化錳催化作用要弱些。問題2我們知道氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，那么使帶火星的木條復(fù)燃是否一定需要純氧呢？為了弄清這個(gè)問題，某化學(xué)探究小組進(jìn)行了探究。猜想：使帶火星的木條復(fù)燃不需要純氧探究：

①取5個(gè)大小相同的集氣瓶，分別編號(hào)為1,2,3,4,5,并分別使瓶?jī)?nèi)留有占集氣瓶容積10%,20%,30%,40%,50%的水（余下為空氣），用玻璃片蓋住，并倒扣于裝有水的水槽中。②分別用排水法向上述5個(gè)瓶子中通入氧氣，小心地把5個(gè)瓶?jī)?nèi)的水排完后，用玻璃片蓋住瓶口，取出正立放好。③分別將帶火星的木條伸入5個(gè)瓶中，將觀察到的現(xiàn)象記錄如下：編號(hào)12345現(xiàn)象微亮亮很亮復(fù)燃復(fù)燃數(shù)據(jù)分析和結(jié)論：從觀察到的現(xiàn)象可知，使帶火星的木條復(fù)燃所需氧氣的最小體積分?jǐn)?shù)介于3號(hào)瓶與4號(hào)瓶之間。4號(hào)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為52.6%,所以使帶火星的木條復(fù)燃不需要純氧。例1實(shí)驗(yàn)室常用高錳酸鉀和二氧化錳制取氧氣（圖3-9A）,也可用過氧化氫和催化劑二氧化錳來制取氧氣（圖3-9B）。裝置B中的儀器a是分液漏斗，通過活塞的“開”“關(guān)”可以隨時(shí)滴加過氧化氫溶液，從而控制得到氧氣的量。圖3-9（1）從反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件來比較裝置A和B的差異:裝置A裝置B反應(yīng)狀態(tài)反應(yīng)條件（2）用裝置B制得的氧氣帶有少量水蒸氣，可用濃硫酸除去水蒸氣，請(qǐng)?jiān)谙铝蟹娇蛑刑砩蠋鹌と牟Ａ?dǎo)管，完成除去水蒸氣的裝置圖（見圖3-11）。圖3-11（3）用向上排空氣法收集氧氣，并用帶火星的木條放在集氣瓶口檢驗(yàn)氧氣是否收集滿，這是利用了氧氣的、性質(zhì)。思路解析先要明確裝置A適合固體藥品和固體藥品反應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并且可以加熱，高錳酸鉀為固體，反應(yīng)條件為加熱；裝置B是用過氧化氫和催化劑二氧化錳粉末來制取氧氣，其中反應(yīng)物過氧化氫為液體，反應(yīng)條件為不需加熱。當(dāng)用濃硫酸來除去水蒸氣時(shí)，為了有利于水蒸氣的充分吸收，進(jìn)入瓶中的導(dǎo)氣管要插入液體中。氧氣之所以能用向上排空氣法收集是因?yàn)樗拿芏缺瓤諝獯?，并且因?yàn)樗咧夹?，所以能使帶火星的木條復(fù)燃。答案：（1）反應(yīng)物為固體反應(yīng)物為液體需加熱不需加熱（2）圖3-12（3）密度比空氣大助燃性例2如圖3-13所示的裝置中，其中收集氧氣時(shí)可選用（ ）③④⑤圖3-13A.①和② B.②和③C.①和④ D.①和⑤思路解析根據(jù)氧氣不易溶于水，且不與水反應(yīng)，可用排水法收集；在通常情況下，氧氣密度比空氣密度略大，且不與空氣中的任何其他成分反應(yīng)，可用向上排空氣法收集。收集時(shí)，導(dǎo)管口應(yīng)接近集氣瓶瓶底，便于將集氣瓶?jī)?nèi)的空氣排盡。答案：D例3下列反應(yīng)中屬于化合反應(yīng)的有,屬于氧化反應(yīng)的有,既是化合反應(yīng)又是氧化反應(yīng)的有，是氧化反應(yīng)但不是化合反應(yīng)的有。A.鎂+氧氣T*-點(diǎn)燃氧化鎂B.硫+氧氣點(diǎn)燃>二氧化硫C.蠟燭+氧氣 二氧化碳+水D.高錳酸鉀點(diǎn)燃>錳酸鉀+二氧化錳+氧氣思路解析本題考查反應(yīng)類型的相關(guān)知識(shí)。首先明確各反應(yīng)類型的概念?；戏磻?yīng)的特點(diǎn)是“一變多”，分解反應(yīng)的特點(diǎn)是“多變一”，物質(zhì)和氧氣的反應(yīng)則屬于氧化反應(yīng)。一個(gè)反應(yīng)既可以是化合反應(yīng)也可以是氧化反應(yīng)，但氧化反應(yīng)不屬于基本反應(yīng)類型。在學(xué)習(xí)中，善于把學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行對(duì)比、歸納，有助于記憶和掌握知識(shí)。答案：ABABCABC【學(xué)習(xí)指導(dǎo)】要在探究活動(dòng)中學(xué)習(xí)掌握實(shí)驗(yàn)室制氧氣的藥品、反應(yīng)原理、儀器裝置、收集氣體的方法、驗(yàn)滿，及注意事項(xiàng)，同時(shí)，認(rèn)識(shí)催化劑及其作用。通過氧氣與許多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的實(shí)例，掌握氧氣的化學(xué)性質(zhì)以及氧化反應(yīng)的概念。實(shí)驗(yàn)探究是本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要方法。在做實(shí)驗(yàn)中要形成觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象f分析原因f得出結(jié)論的探究能力。其他含有氧元素的物質(zhì)也可制氧氣，如氯酸鉀和高錳酸鉀等，產(chǎn)生氧氣的實(shí)驗(yàn)室原理為：二氧化錦氯酸鉀」氯化鉀+氧氣高錳酸鉀—^^錳酸鉀+二氧化錳+氧氣注意：①o2的收集可用兩種方法，利用O2的哪些性質(zhì)。氧氣收集可用向上排空氣法或排水集氣法，但在實(shí)際應(yīng)用中我們通常用排水集氣法，這是因?yàn)檠鯕獾拿芏扰c空氣比較接近，用排空氣法收集的氧氣不純，空氣極易排不凈。②驗(yàn)滿的操作方法及檢驗(yàn)的現(xiàn)象。在理解催化劑的概念時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）它能改變（加快或減慢）其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，不能片面地說加快；（2）二氧化錳并不是專作催化劑的，如用高錳酸鉀制氧氣時(shí)是生成物，在某些反應(yīng)中作為反應(yīng)物；（3）二氧化錳對(duì)雙氧水的分解具有催化作用，但不是唯一的，如沸石、生土豆也對(duì)雙氧水的分解具有催化作用；（4）催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能增大或減少生成物的質(zhì)量；在敘述氧氣的物理性質(zhì)時(shí)要注意外界條件。通常情況下，氧氣是無色氣體，在101kPa,-183℃時(shí)變?yōu)榈{(lán)色液體，-218℃時(shí)變成淡藍(lán)色雪花狀固體。氧氣的三態(tài)變化是物理變化，由此說明物質(zhì)在物理變化過程中也會(huì)有顏色的改變，因而有顏色改變的變化不一定是化學(xué)變化。這一事例進(jìn)一步說明化學(xué)變化的特征，即有新物質(zhì)生成才是判斷化學(xué)變化的依據(jù)，伴隨的現(xiàn)象只能作輔助分析。做鐵、硫、磷等物質(zhì)在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)，盛有可燃物的燃燒匙等儀器應(yīng)自上而下慢慢伸入到集氣瓶的中下部，如果迅速伸入到瓶底，物質(zhì)燃燒放出的熱量使氧氣受熱膨脹，瓶中大量的氧氣擴(kuò)散到空氣中，可燃物將不能持續(xù)燃燒?；戏磻?yīng)與氧化反應(yīng)沒有必然的聯(lián)系，有些氧化反應(yīng)是化合反應(yīng)，有些氧化反應(yīng)不是化合反應(yīng)。該問題考查的是催化劑的概念。學(xué)習(xí)時(shí)要抓住催化劑特點(diǎn)：“一變兩不變”，一變指催化劑能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率；兩不變是指反應(yīng)前后催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。裝置氣密性檢查原理及方法一般是通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象（如：氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷氣密性的好壞。要根據(jù)不同的裝置選擇不同的簡(jiǎn)便方法。若沒有氣泡產(chǎn)生，注意查找漏氣的原因。這是探究性學(xué)習(xí)問題的范例，以問題情景為課題，積極探究，自主發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)探究、合作交流。充分體現(xiàn)新課標(biāo)理念。通過比較反應(yīng)的速率尋找新的催化劑。探究本問題首先要理解催化劑的概念，要抓住催化劑特點(diǎn)：“一變兩不變”。一是要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究催化劑能改變過氧化氫的分解速率；二是要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究催化劑的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都不變。氧化鐵能否作催化劑呢？可通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的速率作出判斷，反應(yīng)完后還要稱一下氧化鐵反應(yīng)前后的質(zhì)量，看有無變化。所以首先要取等質(zhì)量的二氧化錳和氧化鐵，然后分別和過氧化氫反應(yīng)。通過觀察放出氣泡的速率來判斷催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響。在反應(yīng)完成后，還要進(jìn)行檢驗(yàn)催化劑質(zhì)量有無變化的物質(zhì)分離和稱量實(shí)驗(yàn)。物質(zhì)分離主要根據(jù)催化劑和其他物質(zhì)的性質(zhì)，過濾，洗滌后烘干再稱量。探究能使帶火星木條復(fù)燃的氣體中氧氣的濃度時(shí)，一定要掌握正確的方法。向空氣中鼓入氧氣時(shí)，很難控制氧氣的量，所以先讓集氣瓶中充入不同體積分?jǐn)?shù)的水，然后用排水法通入氧氣排盡空氣，即可達(dá)到目的。集氣瓶中充入水的體積分?jǐn)?shù)就是氧氣所占的體積分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到或接近4號(hào)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)時(shí)，帶火星木條就會(huì)復(fù)燃。所以帶火星木條復(fù)燃所需氧氣的最小體積分?jǐn)?shù)介于3號(hào)瓶與4號(hào)瓶之間。4號(hào)瓶中氧氣的體積分?jǐn)?shù)是加入的氧氣體積與原有空氣中氧氣體積之和與整體1的百分比。當(dāng)然，這只能得出使帶火星木條復(fù)燃的氧氣體積分?jǐn)?shù)的區(qū)間，若需得到更準(zhǔn)確的體積分?jǐn)?shù)范圍，還要調(diào)整①步驟中集氣瓶?jī)?nèi)水的體積，然后重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室有如下實(shí)驗(yàn)裝置（ ）圖3-10（1）小明同學(xué)用雙氧水和二氧化錳反應(yīng)來制取氧氣，他應(yīng)寫出的反應(yīng)文字表達(dá)式為，在這個(gè)反應(yīng)中二氧化錳的作用是，選擇的發(fā)生裝置是（填序號(hào)），能用D收集的原因是。（2）甲烷是一種無色、無味，難溶于水，密度比空氣小的氣體。小玲用加熱醋酸鈉和堿石灰（均為固體）的方法制取甲烷，小玲應(yīng)選擇制取甲烷的發(fā)生和收集裝置 （填序號(hào)）。若用下圖裝置收集甲烷，甲烷應(yīng)從端進(jìn)入（選填"A”或“B”）。圖3-14答案：（1）過氧化氫二氧化錳＞水+氧氣催化作用B氧氣密度比空氣大（2）AA在潛水艇里要配備氧氣再生裝置?，F(xiàn)有以下幾種制氧氣的方法:①高錳酸鉀T熱-錳酸鉀+二氧化錳+氧氣②氧化汞T熱-汞+氧氣③水一電-氫氣十氧氣④過氧化鈉+二氧化碳一＞碳酸鈉+氧氣根據(jù)文字表達(dá)式確定，其中最適合于在潛水艇里再生氧氣的方法是（填序號(hào)），與其他方法相比，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是。答案：④不需要加熱，在常溫下就能進(jìn)行，且能夠?qū)⑷撕舫鰜淼亩趸技右岳?，維持艇內(nèi)空氣成分的相對(duì)穩(wěn)定。綠色通道氣體的收集方法一般是由氣體的物理性質(zhì)（密度、溶解性）決定的，但還要考慮該氣體是否與水反應(yīng)，是否與空氣中某種成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是否有毒，是否污染環(huán)境等。NO易與氧氣反應(yīng)，又污染空氣，所以不能用排空氣法收集。典題變式NO是大氣污染物之一，但少量NO在人體內(nèi)具有擴(kuò)張血管、增強(qiáng)記憶的功能。NO難溶入水，通常條件下極易與氧氣反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室收集NO的裝置是（ ）A