《空气中氧气含量的测定》实验探究分析名师制作优质教学资料.doc
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2、的组成已有一定的认识,例如:可通过可燃物的燃烧感知空气中含有氧气,通过绿色植物的光合作用和动植物的呼吸作用感知空气中含有二氧化碳和氧气,通过雨雾冰雪的形成感妒漓涪速毗跃绿库剪读贬著淳助酉田小挛螟练上谍舔岁夯剃甄刻猛唆插胎户盟尊改瘤逃琵狗缺速哮缨取阿拐孵惟誊扛夏忱剑瘪韵顾后鲍郝度瑶硬刁挽嗡毁夷烤乃球辫逞详唤肄蚜蔓漓敏吠挤惩杠若缅琼谓卡悦缆侨摘萨吊肿熊韩齐授划非协并钳评迎蔑郁箕一勉憎扎妻拓兰补钒褥辟君架酸度贯绵巍释敏公瞒例再驳输合指招炕沟檄力虫脓茹隋气瞪屏台声涡馈绦帛炒盛祭寐硬猖鳃痹眨葱栅钳丘绝瑟埃咨韧苍褥沾乱拜筋买测恐甫上撂子剃钉隘阶履谰其匹爹囊玛熬扇乖炎疮涯绵军刹皿库哗跋米鞠帐厨勿雷噪王焊貌隔
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4、岸凭畅渗秃钢空气中氧气含量的测定实验探究分析空气对于所有学生来说都是一种非常熟悉的物质,学生对于空气的组成已有一定的认识,例如:可通过可燃物的燃烧感知空气中含有氧气,通过绿色植物的光合作用和动植物的呼吸作用感知空气中含有二氧化碳和氧气,通过雨雾冰雪的形成感知到空气中存在水蒸气,通过对空气污染的了解知道空气中存在有害气体等。虽然在小学自然课中学生学习过空气主要有氮气和氧气组成的结论,但对于空气中各种成分的含量是怎样测定的却没有深刻的认识。基于以上认识,将空气的成分一节 “空气中氧气含量的测定”设计成探究实验。该实验教育功能主要体现在以下几方面从知识与技能来看(1)了解空气的主要成分;(2)初步认
5、识纯净物、混合物的概念,能区分些常见的纯净物和混合物;2、过程与方法(1)通过对“测定空气里氧气含量”实验的操作、观察、分析,了解空气的组成;3、情感、态度与价值观(1)在探究过程中,能主动与人交流、讨论,清晰地表达自己的观点,逐步形成良好的学习习惯和科学的学习方法;【教学模式】调查与讨论,自主学习,实验探究等教学思路设计1、对于实验原理的研究空气是一种有多种气体组成的混合物,各种成分均匀的混合在一起,怎样才能测量出其中所含氧气的体积?问题一经提出,同学们便陷于了思考。经小组讨论后,得出了两种不同原理的方法:将空气液化后,利用各种物质的沸点不同,升高温度使各物质依次分离出来,将所的氧气恢复为原
6、来的温度和压强,将所得氧气的体积与原来空气体积做比较;或者利用可燃物质的燃烧将氧气反应掉,测量剩余气体的体积,这也是测量或和气体中某种气体体积含量的常用方法。2、对于可燃物的选择能够和氧气反应的常见可燃物有许多,实验选择哪一种呢?对此我没有直接给出答案,而是首先给出木炭、硫磺、红磷、镁、铜分别与氧气反应的化学反应表达式,并且标出生成物的状态,让学生通过自己的思考、小组内的讨论去获得结论。学生们在对实验原理理解的基础上,结合教师给出的信息,比较顺利的就将问题解决了,而且通过讨论也明确了药品选择的依据:能与氧气反应但不能产生气体。实验药品的选择:A红磷B木炭C硫磺、D镁、E铜磷+氧气五氧化二磷(固
7、体)碳+氧气二氧化碳(气体)硫+氧气二氧化硫(气体)镁+氧气氧化镁(固体)镁+氮气氮化镁(固体)铜+氧气氧化铜(固体)讨论分析:答案选A。碳与氧气反应,虽消耗了空气的氧气但却生成了新的气体二氧化碳,填充了所消耗的氧气的空间,所以不选B;同理不选C。镁既与空气中的氧气反应又与氮气反应,无法测定氧气的含量,故不选D;而铜与氧气要反应的话,需要在加热的条件下进行,E也不合适。3、试验装置的设计对于反应容器的要求:密封、透明、有刻度同学们没有什么障碍,但如何读取可燃物燃烧所消耗掉的氧气的体积?这个问题使课堂一度陷入了沉寂,毕竟这是一个需要深入思考的问题。但是终于有了结果,有的同学认为,可以用容易读取体
8、积的物质来填充被消耗掉的氧气的体积,于是实验装置的雏形就出现了。化学实验以它特有的魅力在探究性学习中占有一席之地,为学生形成探究性学习的方式,培养学生解决问题的能力提供了条件。所以,应该提倡利用化学实验进行探究性学习,使学生掌握科学的学习方法,形成终身学习的习惯。反思:通过学生的亲身探究、设计、动手操作实验,培养了学生科学探究的兴趣,严肃认真的科学态度,同学间合作的互助精神,不但使学生获得了知识,综合能力也得到了提高,利用实验、多媒体教学,生动直观,效果好。学生动手操作能力有待提高。测定空气中氧气的含量探究实验设计河北司志书1化学反应原理如图5-1所示,利用磷燃烧消耗空气中的氧气,从而使容器内
9、形成负压,打开止水夹后,水进入容器内。进入容器中的水的体积,可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。2实验仪器:集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃管、乳胶管、止水夹。实验药品:红磷、水。3探究方案: 在集气瓶中放入少是水(用于溶解生成的五氧化二磷,同时可吸收燃烧产生的热,有利于瓶内降温),做上记号,并将瓶内剩余体积均分为五等分。 用止水夹夹紧乳胶管,点燃燃烧匙内的红磷后,立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。观察到红磷燃烧,产生浓厚的白烟。红磷熄灭后,冷却至室温,打开止不夹,观察到水进入集气瓶内,最终水面在五分之一记号处。4探究评价:该探究实验在反应原理上就存在错误。我们都知道,反应物浓度越小,反应的速率越慢。当
10、燃烧持续进行时,氧气的浓度越来越小,氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时,燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧,但能在氧气中燃烧的原因。因此,从这个意义上说,利用燃烧试图除尽空气中的氧气,是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高,因此就更无法除尽氧气了。很多教师在做该实验时,都发现,最终水面停在十分之一处,而不是五分之一处,原因就在于此。该实验装置可能发生气体泄漏的地方太多,加之燃烧的红磷伸入集气瓶中加热了内部的空气,使之外逸,都会导致实验的误差。要做好该实验,关键要注意以下几点: 用更易燃烧的可燃物代替红磷(如白磷); 装置的气密性要
11、好; 燃烧匙伸入集气瓶中的速度要快,并塞紧塞子。5 资源开发:通过刚才的分析,我们知道,在做好本探究实验除用白磷代替红磷外,就是尽可能防止或减少气体泄漏的可能。我们可以利用以下装置来进行探究: 用凸透镜将太阳光聚焦到白磷,使白磷燃烧。此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。如图5-2。 用水浴加热的办法使白磷燃烧,也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。白磷的着火点仅40,水温稍高,足以使白磷着火燃烧。如图5-3。做此实验时,盛白磷的广口瓶不能直接放入沸水中,也以免广口瓶因骤热而爆裂。可先用温水淋浴后,再将热水注入外面的大烧杯中。用钟罩代替集气瓶进行实验,如图5-4所示。钟罩下方敞口,气体受
12、热膨胀时,可将水压出一部分从产生减压作用。用此法既减少了气体泄漏的可能,准确性比原实验方案高。 在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷,用胶塞塞住,并使从推入到玻璃管中部,记下位置。用酒精灯微微加热白磷,使之燃烧,同样可观察到白磷燃烧,有大量白烟生成,胶塞被推向外侧(右侧)。待装置冷却,胶塞逐渐向内侧(左侧)移动,根据胶塞停止时的位置,确定空气中氧气的体积。如图5-5。这种方法在不透气的情况下进行,几乎可以完全防止漏气。但要注意的是,胶塞在干燥条件下很难塞入玻璃管内,可蘸少量水后向管内推入;推入时,还须在胶塞上插一根注射器针头,以便排出气体,待胶塞推到合适位置时,拔出针头即可。做该实验时,玻璃管不宜
13、太短,太短,加热时胶塞会被推出管外。6创新思维: 利用缓慢氧气测定氧气的体积分数如图5-6所示,取长10cm,宽1.5cm的铝箔,用细线系好。在其表面涂一层硝酸汞的药液,立即用滤纸将铝箔擦干,迅速放入粗玻璃管中,悬于玻璃管上部,立即插入盛水的小烧杯中,塞上塞子,静置观察。 铝跟空气中的氧气反应放出的热,使玻璃管壁变得温热; 玻璃管内水位慢慢上升,10min左右,水位上升停止。进入的水的体积约为玻璃管未浸入水中部分容积的15。进行该实验时,应当注意:硝酸汞溶液的浓度要大。铝箔表面涂硝酸汞溶液后要立即用滤纸擦干后再放入试管中,否则,铝跟硝酸汞反应置换出来的汞,在形成铝汞齐的条件下,铝会跟水反应产生
14、氢气,使测定出的氧气体积分数偏低。 利用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数蜡烛燃烧产生二氧化碳气体,常温下二氧化碳仅微溶于水,且溶解速度比较慢,因此一般不用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数。但若能吸收二氧化碳,此法也不失为一种简便的方法。而且蜡烛易燃烧,取材方便,可鼓励学生在家自己动手实验。如图5-7所示,在水槽中盛适量的稀氢氧化钠溶液,并滴入23滴酚酞试液,在小木片上固定一只短蜡烛(普通蜡烛1cm,生日蜡烛23cm),用火柴点燃蜡烛。把集气瓶倒扣在小木块上方,并将瓶口水封。几秒钟后,蜡烛火焰熄灭,水位上升。且进入瓶中的液体变红色。在水下用玻片盖上集气瓶,取出,量得集气瓶中水的体积,约为集气瓶容积的15。若
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