微课：空气与氧气
知识点：
1.制取氧气
用高锰酸钾制取氧气
连接装置，并检查装置的气密性，将导管插入水中，用双手握住试管，观察是否有气泡产生，一段时间后松开手看导管中是否形成一段液柱。取少量高锰酸钾用纸槽送入试管底部。用一小团棉花放在试管口，再用带导管的塞子塞住试管口，把它固定在铁架台上，要注意试管口应该略向下倾斜以免生成的水倒流引起试管破裂。试管夹夹在离试管口约三分之一处。将一个集气瓶盛满水倒放在水槽中。点燃酒精灯，给试管预热后再将外焰对准药品部位进行加热。当导管口有大量气泡连续均匀放出时，将导管伸入盛满水的集气瓶中收集气体。等瓶中的水排完后在水中用玻璃片盖住瓶口把瓶子正放在实验桌上。把导管口移出水面然后再熄灭酒精灯。用过氧化氢制取氧气
在锥形瓶中加入少量二氧化锰，在分液漏斗下端放一个小试管，打开分液漏斗滴加5%的过氧化氢溶液，过氧化氢溶液先流入小试管从而形成液封，再流入锥形瓶中，过氧化氢反应后产生氧气。待导管口有大量气泡连续均匀放出时，用刚才的排水法收集氧气。二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂，这种在反应中能改变其他物质反应速率，但本身的化学性质和质量在反应前后不发生变化的物质就称为催化剂。实验室除了以上两种方法还可以用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法来制取氧气。用扇闻法闻氧气的气味，氧气是无色无味的气体。2.氧气的性质
把一根带火星的木条伸入盛满氧气的集气瓶中，发现带火星的木条复燃了，说明氧气有助燃性。
(1)木炭在氧气中的燃烧
用镊子夹一小块木炭，在酒精灯火焰上烧至红热后伸入盛满氧气的集气瓶中，可以看到木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热。当木炭停止燃烧后，立即向集气瓶中倒入一些澄清石灰水，振荡，可观察到澄清石灰水变浑浊了。(2)铁丝在氧气中的燃烧
在盛有氧气的集气瓶中加入少量水（最好的方法是在收集氧气时一个集气瓶还剩少量水时就停止收集，就用这个集气瓶做铁丝在氧气中的燃烧实验）。把细铁丝缠绕在火柴棒上，点燃火柴预热细铁丝，待火柴大部分烧完时，将细铁丝伸入集气瓶中，可观察到细铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色的固体。反应中生成的固体温度很高，在集气瓶中盛少量水是为了避免实验时生成的高温熔融物溅落下来使瓶底受热不均而炸裂。视频教学：
练习：
1.实验室可用高锰酸钾、过氧化氢制取氧气，下列说法错误的是（ ）
A．两个反应都是分解反应
B．二氧化锰在两个反应中都作催化剂
C．两个反应的条件不同
D．用过氧化氢制取氧气更方便
2.同学们在做氧气性质实验时，将点燃的木炭伸入集气瓶内，有的现象明显，有的却不明显．导致现象不明显的原因可能是（ ）
A．排水法收集前未将集气瓶灌满水
B．导管口连续放出气泡时开始收集氧气
C．收集满后盖上毛玻璃片拿出水面
D．收集满氧气的集气瓶正放于桌面
3.氧气的制取及有关性质实验，图示正确的是（ ）
A．制取氧气B．收集氧气C．铁丝燃烧D．测定空气中氧气含量
4.实验室里，老师为同学们提供了如图的实验装置，准备用高锰酸钾制取氧气。
（1）指出发生装置A中任意一种玻璃仪器的名称：__________。
（2）实验步骤有：
①将高锰酸钾加入试管中，
②检查装置的气密性；
③加热试管；
④把试管固定在铁架台上；
⑤用排水法收集气体；
⑥熄灭酒精灯；
⑦将导管移出水面。正确的步骤排序为____________________________。
（3）用B所示的方法收集气体，其优点是所得气体比较________，在实验过程中，如何判断集气瓶中无水？_______________，除此以外，氧气还可以用向上排空气法收集，其依据是___________________________。
（4）除了高锰酸钾能制取氧气外，氯酸钾也能用此方法来产生氧气，不过速度较慢。但是如果在氯酸钾中加入一些二氧化锰，则大大加快了反应速率，二氧化锰的质量和化学性质没有改变，则这里的二氧化锰____________（填“是”或“不是”）催化剂。若在氯酸钾中加入一些高锰酸钾，也能大大加快反应速率，高锰酸钾______（填“是”或“不是”）催化剂，理由是_______________________。
5.能使带火星的小木条复燃的气体一定是纯氧吗？
我们已经知道氧气能使带火星的小木条复燃，那么能使带火星的小木条复燃的是否一定是纯氧呢？为了弄清楚这个问题，某化学探究小组进行了如下探究，步骤如下：
①取5个大小相同的集气瓶，分别编号为1、2、3、4、5，并分别使瓶内留有占集气瓶容积10%、20%、30%、40%、50%的水（余下为空气），用玻璃片盖住并倒扣在装有水的水槽中．
②分别用排水法向上述5个瓶子中通入氧气，小心地把5个瓶内的水排完后，用玻璃片盖住瓶口，取出正放好．
③分别将带火星的木条伸入5个瓶中，观察到的现象如下：
编号
①
②
③
④
⑤
现象
微亮
亮
很亮
复燃
复燃
请你参与探究，回答下列问题：
（1）从观擦到的现象可知，使带火星的小木条复燃所需氧气的最小体积分数介于____号瓶与_____号瓶之间。
（2）用排水法收集到氧气后，4号瓶中氧气的体积分数约为_________；
（提示：空气中氧气的体积分数约为21%）
（3）若要得到更准确的体积分数范围，只要调整①步骤中集气瓶内水的体积，并重复上述实验即可，你认为调整后瓶内水占集气瓶容积的体积分数范围为__________________。
课件：
教案：
1.复习课本中有关氧气的含量测定、制备、性质和用途等知识点；
2.学会在课本实验的基础上对装置进行合理、创新地改进；
3.对改进装置进行实验验证并做出客观评价。
1.有关氧气装置的创新性改进；
2.学会辩证地评价改进装置。
实验探究法、情景教学法、小组讨论法、边教边讲法、习题巩固法等。
药品：6%的双氧水溶液、二氧化锰、二氧化锰球、蜡烛、木炭、铁丝、小木条、酒精等；
仪器：分液漏斗、锥形瓶、尖嘴导管、铁架台、酒精灯、砂纸、坩埚钳、镊子、滤纸、石棉网、小烧杯、大烧杯等。
引入：空气是一种混合物，早在二百多年前，拉瓦锡通过精确的实验证明空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。同学们还记得教材上是如何测定空气中氧气含量的吗？
学生：利用红磷消耗氧气测定。
教师：此装置测定空气中氧气含量会产生实验误差，能否具体分析测量结果偏大或偏小的原因？
学生：测量结果偏低（小于1/5）
（1）红磷不足；
（2）装置未冷却，打开止水夹；
（3）装置漏气。
测量结果偏高（大于1/5）
（1）燃烧匙缓慢伸入集气瓶，导致瓶内空气受热膨胀而逸出；
（2）弹簧夹未夹紧。
教师：这些误差是否都可以通过正确的实验操作来避免？
学生：不是。及时燃烧匙快速伸入集气瓶中也会导致空气受热逸出，使测定结果偏大。
教师：非常好。像这种实验误差我们称为系统误差。如何改进实验装置尽可能减少甚至消除这种误差？老师提供给你们几样实验用品，请大家在教材装置的基础上加以改进，并在纸上画出你设计的装置图。我们以小组为单位交流。
投影仪展示学生设计的装置图。
补充教师设计的装置图并按照原理分类阐述
改进点燃方式—红磷
改进点燃方式—白磷
改进耗氧方式
过渡：经过改进后的装置测定，空气中氧气的体积分数约为21%。那我们如何简便的获得空气中氧气？
学生：分离液态空气法。
老师：这是利用什么原理？
学生：利用氧气和氮气的沸点不同。
老师：这幅图片清晰的展示了分离液态空气法的过程。氮气沸点-℃低于氧气，先被分离出来。留在钢瓶中的是呈淡蓝色的液态氧气。
老师：除此方法以外，实验室如何获得纯净的氧气？
学生：高锰酸钾制氧气、双氧水制氧气、氯酸钾制氧气。
老师：非常好！大家在头脑中回忆出这些制法的装置图。等待10s。给出两套装置图。（固体加热型、固液无需加热型）。
老师：第二套装置最大的优点是什么？
学生：控制反应速率。
老师：这套装置能不能随时控制反应的发生与停止？
学生：不能。
老师：请大家思考一下，哪一种类型的发生装置可以实现控制反应起止？
学生：启普发生器及其变体。
老师：非常好！给出带有孔塑料垫片的启普发生器变体。
老师：二氧化锰催化分解双氧水能否利用此装置实验，实现控制反应起止？
学生：不行！二氧化锰为粉末状固体，会从有孔塑料垫片上漏下，无法实现固液分离。
老师：同学们回答的很对！实验室的二氧化锰固体一般为粉末状固体，的确无法实现。假如老师将粉末状二氧化锰变成块状二氧化锰固体是否就能实现？
学生：可以，但是如何变成固体？压缩？
老师：给出图片。利用很常见的一种食品添加剂：海藻酸钠。播放利用海藻酸钠制备二氧化锰球的视频教程，并给学生展示最终的产品。
老师：实践是检验真理的唯一标准。我们必须通过什么来证明猜想？
学生：实验！
实验一：制备并检验氧气。（邀请学生一起实验）
1.连接装置、检查装置气密性。用镊子取二氧化锰球置于有孔塑料垫片上方。加入6%的双氧水溶液，观察。
二氧化锰球表面的气泡慢慢变多，反应速率越来越快。
2.用带火星的小木条检验生成的气体。
带火星的小木条复燃。
3.关闭活塞。
试管内的液体被压回长颈漏斗中，固液分离，反应停止。
老师：利用此装置我们实现了控制反应的发生与停止。利用此装置这一特征可以改进书本上很多基础实验。例如：
实验二：氧气的性质
老师：书本上利用三个实验验证氧气的性质活泼。同学们还记得是哪三个实验吗？
学生：蜡烛在氧气中燃烧、木炭在氧气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧。
老师：蜡烛在氧气中燃烧时会产生水蒸气，水蒸气在集气瓶壁上液化使得瓶壁模糊，无法清晰地观察到剧烈燃烧的现象。我们可以通过此装置改进实验。
1.蜡烛在氧气中燃烧
点燃蜡烛直立在桌上，打开活塞，将氧气通过尖嘴导管（胶头滴管改装）直接喷到蜡烛火焰上方。观察实验现象。
现象：清晰地观察到蜡烛迅速熔化，剧烈燃烧，发出白光，放出大量热。
老师：同理，我们可以改进木炭在氧气中燃烧实验。
2.木炭在氧气中燃烧
用镊子取木炭置于酒精灯火焰上方加热至赤红，打开活塞，将氧气通过尖嘴导管直接喷到木炭上方。观察实验现象。
现象：赤红的木炭剧烈燃烧，发出白光，放出大量热。由于反应剧烈还能看到木炭断裂蹦出火星。
老师：在开放环境下可以更清晰地观察到反应的现象，铁丝在氧气中燃烧的实验能不能也在开放环境下进行？
学生：实验检验。
3.铁丝在氧气中燃烧
打磨铁丝绕成螺旋状，在铁丝的末端系上一段滤纸并蘸取少量酒精，另一端系在坩埚钳上。打开活塞，产生氧气。点燃滤纸，快要燃尽时将滤纸置于导管尖嘴处。观察现象。
实验成功：
现象：铁丝在尖嘴口上方剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。
实验利弊分析：
利：①近距离观察到铁丝在氧气中燃烧的现象；
②不用提前制备氧气，不用担心氧气逸出导致浓度降低，实验失败。
弊：开放环境下铁丝燃烧剧烈，火星四射，具有一定危险性。实验失败率高。
实验失败：
现象：铁丝红热后不燃烧，或者有微小的火星。
原因分析：
①滤纸未接近燃尽时就置于尖嘴处，消耗大量氧气，使周围氧气浓度下降；
②氧气产生速率过慢，浓度达不到铁丝燃烧所需的最低值；
③尖嘴处横截面积小，氧气的浓度低。可改用较粗的玻璃导管。
教师总结：
①改进实验有利有弊，需要辩证看待；
②实验失败需要及时找出原因并完善实验；
③实验失败往往比实验成功能学到更多东西。
老师：性质活泼的氧气在日常生活中有许多用途，最常见的就是能供给呼吸，我们通过一道习题巩固一下：
例题1：潜水艇里要配备氧气的再生装置，以保证长时间潜航。有以下几种制氧气的方法：①加热高锰酸钾②电解水③在常温下，过氧化钠固体（Na2O2）与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。
（1）写出方法③的化学方程式。
（2）你认为最适合潜水艇里制氧气的方法是（填序号）与其他方法相比，写出这种方法的优点：。
学生：（1）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；
（2）③；不需要消耗大量的能源而且还可以消耗呼吸产生的二氧化碳。
过渡：除了供给呼吸，氧气还能支持燃烧，我们通过另一道题目来复习：
例题2：一种有机物16g，在氧气中充分燃烧生成二氧化碳44g，水36g。问：
（1）该有机物由元素组成；
（2）有机物中各元素质量比为；
（3）有机物中各元素原子个数比为；
（4）假如该有机物相对分子质量为16。求该有机物化学式。
学生：（1）C、H（2）m(C):m(H)=3:1（3）n(C):n(H)=1:4（4）CH4
过渡：甲烷是天然气的主要成分，也是可燃冰的主要成分。年5月18日，中国在南海成功试采可燃冰，它将推动世界能源利用格局的改变。现在我们通过一道例题走进可燃冰的世界。
例题3：年5月18日，中国在南海成功试采可燃冰，它将推动世界能源利用格局的改变。可燃冰是在高压低温环境条件下形成的可以燃烧的“冰块”。
（1）在可燃冰中，水分子形成一种空间笼状结构，甲烷和少量N2、CO2等分子填入笼内空隙中，无固定的化学计量关系，因此可燃冰属于_________。（选填“纯净物”或“混合物”）
（2）工业上，可以利用甲烷获得氢气，其反应的微观示意图如下：
①图1所示反应的化学方程式为_____________________________。
②在图2横线处补全相应微粒的图示。
学生：（1）混合物；
（2）①②
老师：这节课我们以氧气的改进实验为主线，从氧气的发现、含量、获得、性质、用途五个方面再探氧气。通过本节课的学习，大家不仅学习到许多氧气的创新实验，还会根据要求自己设计实验。最难能可贵的是能理性的对创新实验进行评价，分析利弊和失败原因。老师也收获颇丰！希望大家能保持科学严谨的态度在化学学习的道路上奋勇前行！今天这节课到此结束。
再探氧气
1.氧气的含量教学环节：本次采用画图加解说的方法展示学生设计的作品。准备简单、节约时间，但是互动效果较差且学生印象不深刻。如果换成是实验仪器并让他们自己组装展示，学生的兴趣将更浓，同时也锻炼了他们的动手能力。
2.氧气的性质教学环节：用高清摄像头将三种物质在氧气中燃烧的现象投影到一体机上，可以让所有学生清晰地观察到反应现象。
3.铁丝在氧气中燃烧的实验：实验两次均失败，原因可能是氧气产生速率过慢，浓度达不到铁丝燃烧所需的最低值。也有可能是尖嘴处横截面积小，氧气的浓度低。可改用较粗的玻璃导管。
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