空氣中氧氣體積分數(shù)的測定

1、2.2-2空氣中氧氣體積分數(shù)的測定一、設計意圖這節(jié)課選自“2.1人類賴以生存的空氣”，教材安排“空氣的組成”、“空氣中氧氣的體積分數(shù)的測定”、“空氣的污染和防治”為一課時，但我將其中的“空氣中氧氣的體積分數(shù)的測定”單獨作為一課時，并且將其安排在“氧氣的性質(zhì)”之后進行教授。因為一方面是如果沒有“氧氣的性質(zhì)”做鋪墊，就不存在學生對實驗藥品的選擇，而且教師也只能機械地講授，無法突破此難點。從另一角度看，這節(jié)課也是對氧氣的性質(zhì)的深入理解和實際應用。本節(jié)課以拉瓦錫的鐘罩實驗為切入點，以改進實驗原理和設計實驗裝置為主線。以學生對拉瓦錫的實驗進行批判為導火線，在小組合作學習的基礎上完成：合適藥品的選擇、實驗

2、裝置的設計，之后由教師完成實驗（考慮到紅磷燃燒有污染）。教師引導學生正確面對失敗，分析原因，反復嘗試。最后拓展到此方法是用來測定混合氣體中某一組分的含量的多種方法之一。二、教學設計教學目標 知識與技能理解空氣中氧氣體積分數(shù)測定的方法過程與方法在設計實驗的過程中，體會科學探究的基本方法情感態(tài)度與價值觀 通過化學實驗，體驗小組合作學習的重要性教學重點 空氣中氧氣體積分數(shù)測定的方法教學難點 空氣中氧氣體積分數(shù)測定的原理及裝置的選擇方法教具準備 紅磷、集氣瓶、鐘罩、試管、橡皮塞、導管、燃燒匙、水槽教學方法 實驗探究教學過程教師活動學生活動設計意圖設問：氧氣約占空氣總體積的多少？科學家如何得到這個結論？

3、（1/5、實驗）過渡：實驗是科學研究的重要手段，測定空氣中氧氣體積約占1/5的科學家拉瓦錫，他是如何通過實驗得到這個結論的呢？ 引導：帶著以下問題閱讀書本：汞面浮起的紅色殘渣可能是什么物質(zhì)？瓶內(nèi)減少的1/5氣體可能是什么物質(zhì)？瓶內(nèi)剩下的4/5氣體可能是什么物質(zhì)？在密閉容器內(nèi)，由于氣體體積減小，則容器內(nèi)的壓強會發(fā)生什么變化？講解：拉瓦錫的鐘罩實驗及原理（重點：密閉容器、消耗氧氣、壓強的變化）追問：汞槽內(nèi)液面所處位置會有什么變化？為什么？反思：該實驗具有跨時代意義，但你有沒有發(fā)現(xiàn)實驗的不足之處？（時間長、污染嚴重等）引導：我們能不能幫助拉瓦錫來改進他的實驗？如是否可以找到其它物質(zhì)來代替汞與氧氣發(fā)生

4、反應？分析：學生分析選擇合適藥品補充：Mg不僅可以與O2反應，也可以與N2反應引導：學生小結選擇實驗藥品的方法：能與空氣中的氧氣反應、不產(chǎn)生新氣體、具有可操作性、低污染引導：根據(jù)你選擇的藥品，利用實驗室的儀器或常見用品，設計實驗裝置展示：學生展示設計的裝置反思：每一套裝置能否達到預期目的實驗：選擇其中一套裝置進行紅磷燃燒的實驗（實驗失敗）反思：實驗失敗可能的原因引導：學生小結實驗失敗可能的原因：紅磷量不足、裝置氣密性不好、反應后未冷卻到室溫實驗：關注失敗原因后再實驗引導：學生小結實驗現(xiàn)象反思：該實驗還能體現(xiàn)氮氣的哪些性質(zhì)？鞏固練習：1（見附錄）深化：我們成功地測定出了氧氣約占空氣總體積的1/5

5、，利用這種方法，我們是不是可以測定混合氣體中的某一組分的含量呢？總結：學生總結測定混合氣體中某一組分含量的方法之一（密閉容器、消耗該氣體、不產(chǎn)生新氣體、壓強變化的體現(xiàn)）學生回答帶著問題閱讀書本P34頁“拓展視野”思考并回答思考思考能與氧氣發(fā)生反應的物質(zhì)有哪些（C、S、P、Fe、Mg、H2、C2H2等）小組討論并交流、補充可選擇的藥品如:P以小組為單位，設計并搭建實驗裝置展示設計裝置（見附錄1）討論各組裝置的可行性觀察實驗現(xiàn)象思考并討論觀察實驗現(xiàn)象小結實驗現(xiàn)象回答思考測定混合氣體中某一組分含量的方法學生總結體現(xiàn)實驗是科學研究的重要方法和有效途徑利用教材資源，此部分也可以在課前預習時完成通過分析科

6、學家的研究歷程，養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)敢于批判和挑戰(zhàn)權威批判是一種提高自我能力的方法，注重知識的引用和衍生嚴密的邏輯思維有助于實驗探究實踐是重要和必要的正確面對失敗，尋找原因敢于不斷嘗試，追求真理形成并歸納出科學的探究方法板書設計2.2-2空氣中氧氣體積分數(shù)的測定藥品：紅磷原理：磷 + 氧氣五氧化二磷現(xiàn)象：紅磷燃燒，濃厚的白煙，水進入容器體積的1/5要求：紅磷過量氣密性好冷卻至室溫結論：空氣中氧氣體積分數(shù)約為1/5課堂練習見附錄2課后延伸家庭小實驗:請嘗試用生活中常見的物質(zhì)和用品設計實驗:測空氣中氧氣的體積分數(shù)附錄:課堂上學生設計的實驗裝置:紅磷 A B C鞏固練習：1、下列幾種物質(zhì)中，可以用來測

7、定空氣組成的是（ ）A、鐵 B、碳 C、硫 D、紅磷2、某學生用右下圖的實驗裝置進行實驗。實驗步驟簡 答（1）先用夾子夾緊橡皮管（2）將燃燒匙插入廣口瓶使瓶塞與廣口瓶塞緊（3）用聚光燈照射點燃燃燒匙內(nèi)的白磷白磷燃燒的現(xiàn)象： 。白磷燃燒的文字表達式：_。（4）燃燒完畢，打開夾子水倒流入A瓶且明顯少于廣口瓶容積的1/5。問題探究：1)請你歸納，該實驗的目的：_；2)請你分析后提出，可能造成實驗值偏小的原因_；_；3) 燃燒結束后，集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮氣。由本實驗可推知氮氣的性質(zhì)：物理性質(zhì)：_?；瘜W性質(zhì)：_。課堂練習:1、下列物質(zhì)能在空氣中燃燒并產(chǎn)生白煙的是( )A、鐵絲 B、白磷 C、木炭

8、D、硫磺2、如圖所示，過量的紅磷和木炭在兩個充滿空氣的等容積的集氣瓶中同時燃燒（1）紅磷、木炭燃燒完全后，待冷卻到室溫，A、B集氣瓶中可觀察到的現(xiàn)象為_，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是_。（2）要使B瓶也產(chǎn)生A瓶同樣的實驗效果,可以采取的措施有_。（3）你能從該燃燒實驗中獲得什么結論？ _3、如圖所示,在由兩個針筒組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)留有20毫升空氣,兩個針筒間連接有一小段玻璃管,給裝有細銅絲的玻璃管加熱,等銅絲的溫度升高后,交替緩緩推動兩個注射器活塞,來回5一6次,觀察到亮紅色的銅絲表現(xiàn)覆蓋著一層黑色物質(zhì),停止加熱后冷卻至室溫,注射器內(nèi)的氣體為16毫升。(紅色銅與氧氣在加熱條件下可以生成黑色氧化銅)(1)根

9、據(jù)上述實驗數(shù)據(jù),則反應掉的氧氣體積是_毫升,由此推算得出氧氣在空氣中的體積分數(shù)是_。 (2)上面實驗結束后,針筒里剩下的氣體的成分有_。三、教學反思這節(jié)課是敢于改造教材的一個典范，我在對教材進行深入分析后做出了大膽嘗試，置換了教材上的講授順序，經(jīng)重新設計后，這節(jié)課不但突破了原有的難點，更是讓學生體驗到知識的應用過程及其重要性。教師鼓勵學生勇于挑戰(zhàn)，并從批判中得到啟發(fā)，從而開啟探究之路，同時，教師也引導學生從失敗的實驗中找原因，不氣餒勇于反復嘗試，嚴謹、勇敢、堅強、鍥而不舍的精神悄悄感染著課堂中的每一個學生。這個設計中尚有兩個明顯的不足之處。一是在選擇藥品時，根據(jù)學生的已有知識，只能選擇紅磷，其

10、實符合條件的物質(zhì)很多，比如用銅或硫磺（用氫氧化鈉溶液吸收）等，但由于學生目前的知識儲備還不夠，這樣就出現(xiàn)了只有一種物質(zhì)可選擇的尷尬局面，從一定意義上來說，不利于學生的思維拓展，而我則是通過練習來解決這個問題，但手法稍顯生硬。二是測定混合氣體中某一組分的含量的方法有很多，教材上介紹的方法只能粗略測量。教師可以適當介紹一些先進方法，比如紅外線吸收式分析法等，讓學生能夠感受到時代的步伐。為了有效防止紅磷燃燒污染環(huán)境，學生不能親自動手進行實驗，而是由教師完成，不能說不是這節(jié)課一個小小的遺憾。四、相關參考1、本節(jié)課介紹的是測定混合氣體中某一組分的含量的方法之一,還有其它方法,如:（1）熱導式氣體分析儀：一種物理類的氣體分析儀表。它根據(jù)不同氣體具有不同熱傳導能力的原理，通過測定混合氣體導熱系數(shù)來推算其中某些組分的含量。熱導式氣體分析儀的應用范圍很廣，除通常用來分析氫氣、氨氣、二氧化碳、二氧化硫和低濃度可燃性氣體含量外，還可作為色譜分析儀中的檢測器用以分析其他成分。（2）電化學式氣體分析儀：一種化學類的氣體分析儀表。它根據(jù)化學反應所引起的離子量的變化或電流變化來測量氣體成分。常用的電化學式分析儀有定電位電解式和伽伐尼電池式兩種。（3）紅外線吸收式分析儀：根據(jù)不同組分氣體對不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性而工作的分析儀表。測量這種吸收光譜可判別出氣體的種類；