苗華東

【案例背景】

化學(xué)是九年級(jí)學(xué)生的啟蒙學(xué)科，是學(xué)生開(kāi)啟化學(xué)探究之旅的第一步。其中，實(shí)驗(yàn)探究是化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。因此，教師要重視化學(xué)課堂中實(shí)驗(yàn)探究的時(shí)間，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的思維能力。

“氧氣的制法”是人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第二單元的內(nèi)容。氧氣的制法包括工業(yè)制法和實(shí)驗(yàn)室制法，故將氧氣的制法分為2個(gè)課時(shí)展開(kāi)教學(xué)。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容在九年級(jí)化學(xué)學(xué)習(xí)中不僅有著承上啟下的作用，還為后面學(xué)習(xí)制取二氧化碳和氫氣打下良好的基礎(chǔ)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素質(zhì)。

【案例主題】

九年級(jí)上冊(cè)第二單元“氧氣的制法”

【案例過(guò)程】

氧氣的制法 第1課時(shí)

◆環(huán)節(jié)一：引入新課

師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了空氣中的成分，還記得嗎？

生：記得，空氣中有氮?dú)?、氧氣、稀有氣體、二氧化碳以及其他氣體和雜質(zhì)。

師：同學(xué)們真棒！我們來(lái)看一段視頻。

（教師播放一段高原吸氧視頻）

師：視頻中，發(fā)生高原反應(yīng)的人們手里拿的是什么呢？有誰(shuí)知道？

生：高原便捷氧氣瓶。

師：是的，高原地區(qū)氣壓、氧分壓低，容易造成缺氧，進(jìn)而誘發(fā)高原反應(yīng)，這時(shí)，需要吸氧和適當(dāng)休息。視頻中的便捷氧氣瓶就是常見(jiàn)的吸氧設(shè)備。除了高原吸氧供給呼吸，在生活中，氧氣還有哪些用途呢？

學(xué)生思考，作答。

師：既然氧氣的用途如此廣泛，那么該如何獲得純凈的氧氣呢？接下來(lái)，我們帶著問(wèn)題走進(jìn)今天的化學(xué)課堂“氧氣的制法”。

◆環(huán)節(jié)二：氧氣的工業(yè)制法

師：通常來(lái)說(shuō)，我們研究氣體的制法，一方面研究其工業(yè)制法，另一方面研究其實(shí)驗(yàn)室制法。那工業(yè)上如何制取氧氣呢？

（教師播放工業(yè)上制取氧氣的視頻）

師：通過(guò)視頻，我們了解到工業(yè)上是以空氣為原料，在低溫條件下加壓，使空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，然后蒸發(fā)。液態(tài)氧的沸點(diǎn)（-183℃）比液態(tài)氮的沸點(diǎn)（-196℃）高，氮?dú)馐紫葟囊簯B(tài)空氣中蒸發(fā)出來(lái)，余下的主要為液態(tài)氧。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)上這種制取氧氣的方法叫分離液態(tài)空氣法，哪位同學(xué)知道這種變化是物理變化還是化學(xué)變化呢？為什么？

生：工業(yè)上制取氧氣是物理變化，因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)生新物質(zhì)。

◆環(huán)節(jié)三：氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法

1.理論教學(xué)，實(shí)驗(yàn)演示

（1）理論教學(xué)

師：那在實(shí)驗(yàn)室里，該如何制取氧氣呢？能采取分離液態(tài)空氣的方法制取氧氣嗎？

生：不能，分離液態(tài)空氣制取氧氣需要在低溫低壓的條件下，實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有這個(gè)條件。

師：是的，實(shí)驗(yàn)室里一般不能達(dá)到工業(yè)上制取氧氣的條件。通過(guò)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)室常用其他一些含有氧元素的物質(zhì)來(lái)制取氧氣?，F(xiàn)在我們探究加熱高錳酸鉀制取氧氣。高錳酸鉀是一種暗紫色粉末狀固體，實(shí)驗(yàn)室加熱高錳酸鉀制取氧氣的反應(yīng)可用文字表示為：

師：看圖交流，（出示教材P32 圖2-11），請(qǐng)同學(xué)們觀察一下，該實(shí)驗(yàn)裝置使用了哪些儀器？

生：試管、酒精燈、鐵架臺(tái)、帶橡膠塞的玻璃管、高錳酸鉀、棉花團(tuán)、導(dǎo)管、集氣瓶、玻璃片、水槽。

師：說(shuō)得很全面。該裝置分為發(fā)生裝置和收集裝置。請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)閱讀教材P32小知識(shí)，想一想為什么選擇制取裝置？

學(xué)生獨(dú)立思考，發(fā)言。

教師小結(jié)：因?yàn)楦咤i酸鉀為固體，反應(yīng)條件為加熱，所以制取氧氣的發(fā)生裝置選擇固體加熱型；因?yàn)檠鯕饷芏缺瓤諝饷芏却笄已鯕獠灰兹苡谒?，所以收集氧氣可以選擇上排空氣法，也可以選擇排水法，教材中選擇的是排水法。

師：這時(shí)，老師有一些疑問(wèn)，我們?nèi)绾螜z驗(yàn)收集到的氣體是氧氣，而非其他氣體？如何檢驗(yàn)已經(jīng)收集滿氧氣？

學(xué)生小組討論交流，發(fā)言。

教師小結(jié)：氧氣具有助燃性，可以使帶火星的小木條復(fù)燃，所以檢驗(yàn)氧氣的方法為：將一根帶火星的小木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，若小木條復(fù)燃，說(shuō)明瓶?jī)?nèi)氣體是氧氣。檢驗(yàn)氧氣是否收集滿的方法為：收集氧氣選擇向上排空氣法，則將一根帶火星的小木條放在集氣瓶口，若小木條復(fù)燃，說(shuō)明氧氣已經(jīng)收集滿了。選擇排水法，當(dāng)集氣瓶口有氣泡冒出時(shí)，說(shuō)明氧氣已經(jīng)收集滿了。

師：現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握實(shí)驗(yàn)的原理和制取裝置，接下來(lái)，讓我們觀看完整的實(shí)驗(yàn)視頻。

（教師播放實(shí)驗(yàn)視頻）

師：觀看完視頻后，哪位同學(xué)能總結(jié)出用高錳酸鉀制取氧氣的步驟？

生：檢查裝置的氣密性；裝入藥品；固定儀器；點(diǎn)燃酒精燈，給試管加熱；收集氣體；撤離試管；熄滅酒精燈。

（2）實(shí)驗(yàn)演示

師：第一步，檢查裝置的氣密性。這是制取任何氣體前都需要的步驟，視頻中的方法是怎樣的？

生：安裝好試管，雙手捂住試管，可以看到試管冷卻后導(dǎo)管內(nèi)有水柱出現(xiàn)，說(shuō)明氣密性良好。

師：第二步，裝入藥品。將高錳酸鉀裝入干燥的試管中，并在試管口放一團(tuán)棉花。為什么要在試管口塞棉花呢？

生：防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入試管，堵塞試管。

師：第三步，固定儀器。將試管固定在鐵架臺(tái)上，試管口略向下傾斜，鐵夾夾在距試管口處，用玻璃片蓋住盛滿水的集氣瓶口，然后一起倒立在盛滿水的水槽中。誰(shuí)知道為什么試管口要略向下傾斜呢？

生：防治冷凝水倒流使試管炸裂。

師：第四步，點(diǎn)燃酒精燈，給試管加熱。先對(duì)試管進(jìn)行預(yù)熱，再集中加熱。

師：第五步，收集氣體?，F(xiàn)在氣泡剛剛冒出來(lái)，要立即收集嗎？

生：不要。

師：那等什么時(shí)候開(kāi)始收集呢？

生：要等氣泡連續(xù)均勻冒出才收集。

師：為什么呢？

生：剛加熱產(chǎn)生的氣泡中混有空氣，氣體不純。

師：是的，要等氣泡連續(xù)均勻冒出后才能開(kāi)始收集，收集滿后將集氣瓶正放在桌面上，并用毛玻璃片蓋上。

師：氣體收集完畢后，先把試管移出水面，再熄滅酒精燈。這時(shí)，會(huì)有學(xué)生問(wèn)可以先熄滅酒精燈，再將試管移出水面嗎？答案是不能，誰(shuí)知道為什么？

生：先熄滅酒精燈會(huì)使試管內(nèi)溫度降低，氣體體積縮小，水被倒吸入灼熱的試管內(nèi)，導(dǎo)致試管破裂。

師：真棒，現(xiàn)在我們檢測(cè)生成的氣體是否為氧氣？（教師實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察現(xiàn)象）帶火星的小木條？

生：復(fù)燃了。

師：是的，收集到的氣體是氧氣。用高錳酸鉀制取氧氣的步驟你都記住了嗎？我們可以通過(guò)諧音記憶：茶莊定點(diǎn)收利息。

2.學(xué)生分組，實(shí)踐操作

師：剛剛老師示范了用高錳酸鉀制取氧氣的整個(gè)過(guò)程，下面請(qǐng)同學(xué)們以小組為單位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（課件展示實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)）

學(xué)生小組合作完成分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)。

師：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，你們遇到了哪些問(wèn)題，能分析出原因嗎？

生：……

師：失敗并不可怕，關(guān)鍵是要在實(shí)驗(yàn)中獲取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

◆環(huán)節(jié)四：課堂總結(jié)

師：通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？

生1：我學(xué)會(huì)了如何用高錳酸鉀制取氧氣，知道了制取氣體時(shí)如何選擇氣體的發(fā)生和收集裝置。

生2：我體會(huì)到了合作的重要性，知道了實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

氧氣的制法 第2課時(shí)

◆環(huán)節(jié)一：復(fù)習(xí)舊知，導(dǎo)入新課

師：上節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了用高錳酸鉀加熱制取氧氣，它的實(shí)驗(yàn)操作步驟是什么呢？

生：查—裝—定—點(diǎn)—收—離—熄。

師：同學(xué)們很棒，除了用高錳酸鉀加熱制取氧氣，還有其他方法制取氧氣嗎？

（教師播放醫(yī)生用雙氧水處理傷口的視頻）

師：為什么傷口上抹雙氧水會(huì)有氣泡？

生：產(chǎn)生氣體。

師：我們能利用實(shí)驗(yàn)證明這是什么氣體嗎？今天這節(jié)課的內(nèi)容就是通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明放出的氣體是否為氧氣。

◆環(huán)節(jié)二：分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣

1.探索新知，提出設(shè)想

實(shí)驗(yàn)原理：

師：雙氧水是過(guò)氧化氫的水溶液，為無(wú)色液體，過(guò)氧化氫的化學(xué)式為H2O2，本實(shí)驗(yàn)中所使用的過(guò)氧化氫溶液濃度為10%；二氧化錳的化學(xué)式為MnO2，是黑色粉末。

思考：為什么分解過(guò)氧化氫溶液制取氧氣時(shí)要加入二氧化錳？它起到了什么作用？

學(xué)生小組討論，提出設(shè)想。

生1：二氧化錳可以產(chǎn)生氧氣，加入它可以制取更多的氧氣。

生2：二氧化錳有某種特殊的作用，可以加快過(guò)氧化氫溶液的分解效率。

生3：二氧化錳和過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)放出氧氣。

師：基于此，我們?cè)撊绾卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證呢？

學(xué)生小組討論，發(fā)言。

教師整理歸納：實(shí)驗(yàn)1：加熱二氧化錳用帶火星的木條檢驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)2：在試管中加入5 mL 10%的過(guò)氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃。實(shí)驗(yàn)3：在另一支試管中加入5 mL 10%的過(guò)氧化氫溶液，然后加入少量二氧化錳粉末，再將帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃。實(shí)驗(yàn)4：在實(shí)驗(yàn)3反應(yīng)后的剩余液體中再加入過(guò)氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復(fù)燃。

2.動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，解決問(wèn)題

師：接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們和老師一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，大家要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并做好實(shí)驗(yàn)記錄。

基于實(shí)驗(yàn)，提出催化劑的定義和作用。

師：除了二氧化錳，還有沒(méi)有其他物質(zhì)對(duì)過(guò)氧化氫分解有催化作用？

學(xué)生查資料。

生：硫酸銅溶液、氧化鐵等。

師：同學(xué)們真棒，現(xiàn)在翻開(kāi)教材P34拓展閱讀，認(rèn)真讀一遍。

師：催化劑的催化作用是改變化學(xué)反應(yīng)速率，可以加快，也可以減慢。我們要牢記催化劑的特點(diǎn)，改變化學(xué)反應(yīng)的速率而自身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后均不發(fā)生變化，簡(jiǎn)稱“一變而不變”。

◆環(huán)節(jié)三：課堂總結(jié)

師：通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你收獲了什么？

生1：實(shí)驗(yàn)室里可用分解過(guò)氧化氫制取氧氣。

生2：了解了催化劑的定義和作用。

【案例反思】

這節(jié)課的整體效果較好，學(xué)生的積極性很高，但存在一些不足需要改進(jìn)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生初步了解了實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的主要方法和原理，并通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了實(shí)驗(yàn)操作技能和觀察能力，激發(fā)了對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和探究熱情。不足是一些化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)步驟有一定的難度，需要教師更加細(xì)致地講解和示范。

（作者單位：甘肅省蘭州市第十一中學(xué)）

編輯：趙文靜