氧气的试验室制取与性质优秀教学案

氧气的实验室制法与性质【学习目标】.用过氧化氢溶液制取氧气,并选择适当物质,探究(或验证)氧气的性质。.初步学会用简单装置和方法在实验室中制取并收集气体。.通过动手实验，培养规范的实验操作习惯、全面观察与记录实验现象的习惯，发展科学探究能力。【学习重难点】氧气的制取与化学性质。【学习过程】一、知识梳理.氧气的实验室制法(1)化学反应原理：。(2)实验装置：写出图中用到的仪器名称： 。图3-6(3)收集方法①法，因为氧气不易溶于水；②向排空气法，因为。(4)实验操作步骤①检查装置气密性的方法是：。②先加入少量固体二氧化锰，后从分液漏斗加入过氧化氢溶液。③收集氧气：排水法，也可用向上排空气法。④检验：带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明是氧气。⑤验满：排水法收集时，时已满；向上排空气法收集时，⑥撤离，将用剩的药品倒入废液缸，洗涤仪器。答案：(1)过氧化氢二氧化镉水+氧气(2)长颈漏斗、锥形瓶、水槽、集气瓶、导气管(3)①排水②上氧气密度比空气大(4)①将导气管放入水中，用双手捂住试管，导气管处有气泡冒出则气密性良好⑤集气瓶内的水被排尽将带火星的木条放到集气瓶口，木条复燃则已满.催化剂(1)定义：能其他物质的化学反应速率，而自身的和在反应前后不变，这样的物质叫催化剂。(2)催化剂在化学反应中所起的作用叫做作用。答案：(1)改变质量化学性质(2)催化.氧气的性质(1)物理性质：在通常状况下，氧气是一种气体。在标准状况下，密度比空气,溶于水。(2)化学性质：氧气是一种化学性质气体，在一定条件下，可与许多物质发生化学反应。(3)氧气的化学性质和实验现象：反应物条件反应现象文字表达式空气中氧气中木炭铁蜡烛硫答案：(1)无色无味的大不易(2)比较活泼的(3)略.化合反应和分解反应以及氧化反应(1)化合反应：由的反应。(2)分解反应：由的反应。(3)氧化反应：物质和的反应属于氧化反应。答案：(1)两种或两种以上物质反应生成一种物质(2)一种物质反应生成两种或两种以上物质(3)氧气二、疑难突破.取两份等量的过氧化氢溶液，一份加入二氧化锰，一份直接加热，两份过氧化氢产生的氧气一样多吗？剖析：催化剂只能改变化学反应速率，不能增大或减少生成物的质量，同时对于指定的化学反应，没有催化剂，并不意味着该反应不能发生，只是反应速率较慢。所以无论加不加二氧化锰，等量的过氧化氢溶液产生的氧气是一样多的。.使用过氧化氢制取氧气时常使用下面的发生装置，怎样检查图3-7装置的气密性呢？图3-7剖析：该装置有两处未封闭的开口，所以若采用在第一单元学习的检查装置气密性的方法，就要设法封闭长颈漏斗的上开口处。通常采用更简便的方法：用密封纸封紧(长颈漏斗的上开口处，橡皮管伸入水中)，再用两手抱住锥形瓶，若有气泡，说明装置气密性较好。三、问题探究问题1小明同学通过查阅有关资料，想通过3-8所示仪器、药品、装置进行实验探究：寻找新的催化剂一一氧化铁能作过氧化氢分解的催化剂吗？图3-8猜想：氧化铁粉末能作过氧化氢分解的催化剂，能加快过氧化氢分解放出氧气的速率。究：按图3-8所示装置进行实验，实验步骤及现象为：(1)在两个锥形瓶中分别装入等质量的二氧化锰和氧化铁，通过分液漏斗同时以相同速率逐滴滴入过氧化氢溶液。观察到通入水中的导管均有气泡冒出，且加二氧化锰的导管口放出气泡的速率更快。(2)实验后把二氧化锰和氧化铁分别洗净、干燥，再称量，发现氧化铁和二氧化锰在反应前后的质量都没有变化。结论：氧化铁可作过氧化氢分解的催化剂，但比二氧化锰催化作用要弱些。问题2我们知道氧气能使带火星的木条复燃，那么使带火星的木条复燃是否一定需要纯氧呢？为了弄清这个问题，某化学探究小组进行了探究。猜想：使带火星的木条复燃不需要纯氧探究：

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，并倒扣于装有水的水槽中。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，取出正立放好。③分别将带火星的木条伸入5个瓶中，将观察到的现象记录如下：编号12345现象微亮亮很亮复燃复燃数据分析和结论：从观察到的现象可知，使带火星的木条复燃所需氧气的最小体积分数介于3号瓶与4号瓶之间。4号瓶中氧气的体积分数约为52.6%,所以使带火星的木条复燃不需要纯氧。例1实验室常用高锰酸钾和二氧化锰制取氧气（图3-9A）,也可用过氧化氢和催化剂二氧化锰来制取氧气（图3-9B）。装置B中的仪器a是分液漏斗，通过活塞的“开”“关”可以随时滴加过氧化氢溶液，从而控制得到氧气的量。图3-9（1）从反应物状态和反应条件来比较装置A和B的差异:装置A装置B反应状态反应条件（2）用装置B制得的氧气带有少量水蒸气，可用浓硫酸除去水蒸气，请在下列方框中添上带橡皮塞的玻璃导管，完成除去水蒸气的装置图（见图3-11）。图3-11（3）用向上排空气法收集氧气，并用带火星的木条放在集气瓶口检验氧气是否收集满，这是利用了氧气的、性质。思路解析先要明确装置A适合固体药品和固体药品反应进行实验并且可以加热，高锰酸钾为固体，反应条件为加热；装置B是用过氧化氢和催化剂二氧化锰粉末来制取氧气，其中反应物过氧化氢为液体，反应条件为不需加热。当用浓硫酸来除去水蒸气时，为了有利于水蒸气的充分吸收，进入瓶中的导气管要插入液体中。氧气之所以能用向上排空气法收集是因为它的密度比空气大，并且因为它具助燃性，所以能使带火星的木条复燃。答案：（1）反应物为固体反应物为液体需加热不需加热（2）图3-12（3）密度比空气大助燃性例2如图3-13所示的装置中，其中收集氧气时可选用（ ）③④⑤图3-13A.①和② B.②和③C.①和④ D.①和⑤思路解析根据氧气不易溶于水，且不与水反应，可用排水法收集；在通常情况下，氧气密度比空气密度略大，且不与空气中的任何其他成分反应，可用向上排空气法收集。收集时，导管口应接近集气瓶瓶底，便于将集气瓶内的空气排尽。答案：D例3下列反应中属于化合反应的有,属于氧化反应的有,既是化合反应又是氧化反应的有，是氧化反应但不是化合反应的有。A.镁+氧气T*-点燃氧化镁B.硫+氧气点燃>二氧化硫C.蜡烛+氧气 二氧化碳+水D.高锰酸钾点燃>锰酸钾+二氧化锰+氧气思路解析本题考查反应类型的相关知识。首先明确各反应类型的概念。化合反应的特点是“一变多”，分解反应的特点是“多变一”，物质和氧气的反应则属于氧化反应。一个反应既可以是化合反应也可以是氧化反应，但氧化反应不属于基本反应类型。在学习中，善于把学过的知识进行对比、归纳，有助于记忆和掌握知识。答案：ABABCABC【学习指导】要在探究活动中学习掌握实验室制氧气的药品、反应原理、仪器装置、收集气体的方法、验满，及注意事项，同时，认识催化剂及其作用。通过氧气与许多物质发生化学反应的实例，掌握氧气的化学性质以及氧化反应的概念。实验探究是本节课学习的主要方法。在做实验中要形成观察实验现象f分析原因f得出结论的探究能力。其他含有氧元素的物质也可制氧气，如氯酸钾和高锰酸钾等，产生氧气的实验室原理为：二氧化锦氯酸钾」氯化钾+氧气高锰酸钾—^^锰酸钾+二氧化锰+氧气注意：①o2的收集可用两种方法，利用O2的哪些性质。氧气收集可用向上排空气法或排水集气法，但在实际应用中我们通常用排水集气法，这是因为氧气的密度与空气比较接近，用排空气法收集的氧气不纯，空气极易排不净。②验满的操作方法及检验的现象。在理解催化剂的概念时，应注意以下几点：（1）它能改变（加快或减慢）其他物质的化学反应速率，不能片面地说加快；（2）二氧化锰并不是专作催化剂的，如用高锰酸钾制氧气时是生成物，在某些反应中作为反应物；（3）二氧化锰对双氧水的分解具有催化作用，但不是唯一的，如沸石、生土豆也对双氧水的分解具有催化作用；（4）催化剂只能改变化学反应速率，不能增大或减少生成物的质量；在叙述氧气的物理性质时要注意外界条件。通常情况下，氧气是无色气体，在101kPa,-183℃时变为淡蓝色液体，-218℃时变成淡蓝色雪花状固体。氧气的三态变化是物理变化，由此说明物质在物理变化过程中也会有颜色的改变，因而有颜色改变的变化不一定是化学变化。这一事例进一步说明化学变化的特征，即有新物质生成才是判断化学变化的依据，伴随的现象只能作辅助分析。做铁、硫、磷等物质在氧气中燃烧的实验时，盛有可燃物的燃烧匙等仪器应自上而下慢慢伸入到集气瓶的中下部，如果迅速伸入到瓶底，物质燃烧放出的热量使氧气受热膨胀，瓶中大量的氧气扩散到空气中，可燃物将不能持续燃烧。化合反应与氧化反应没有必然的联系，有些氧化反应是化合反应，有些氧化反应不是化合反应。该问题考查的是催化剂的概念。学习时要抓住催化剂特点：“一变两不变”，一变指催化剂能改变其他物质的化学反应速率；两不变是指反应前后催化剂的质量和化学性质不变。装置气密性检查原理及方法一般是通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如：气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断气密性的好坏。要根据不同的装置选择不同的简便方法。若没有气泡产生，注意查找漏气的原因。这是探究性学习问题的范例，以问题情景为课题，积极探究，自主发现，实验探究、合作交流。充分体现新课标理念。通过比较反应的速率寻找新的催化剂。探究本问题首先要理解催化剂的概念，要抓住催化剂特点：“一变两不变”。一是要设计实验探究催化剂能改变过氧化氢的分解速率；二是要设计实验探究催化剂的质量和化学性质都不变。氧化铁能否作催化剂呢？可通过对比实验，比较过氧化氢分解产生氧气的速率作出判断，反应完后还要称一下氧化铁反应前后的质量，看有无变化。所以首先要取等质量的二氧化锰和氧化铁，然后分别和过氧化氢反应。通过观察放出气泡的速率来判断催化剂对反应速率的影响。在反应完成后，还要进行检验催化剂质量有无变化的物质分离和称量实验。物质分离主要根据催化剂和其他物质的性质，过滤，洗涤后烘干再称量。探究能使带火星木条复燃的气体中氧气的浓度时，一定要掌握正确的方法。向空气中鼓入氧气时，很难控制氧气的量，所以先让集气瓶中充入不同体积分数的水，然后用排水法通入氧气排尽空气，即可达到目的。集气瓶中充入水的体积分数就是氧气所占的体积分数。实验中发现当氧气的体积分数达到或接近4号瓶中氧气的体积分数时，带火星木条就会复燃。所以带火星木条复燃所需氧气的最小体积分数介于3号瓶与4号瓶之间。4号瓶中氧气的体积分数是加入的氧气体积与原有空气中氧气体积之和与整体1的百分比。当然，这只能得出使带火星木条复燃的氧气体积分数的区间，若需得到更准确的体积分数范围，还要调整①步骤中集气瓶内水的体积，然后重复上述实验步骤。化学实验室有如下实验装置（ ）图3-10（1）小明同学用双氧水和二氧化锰反应来制取氧气，他应写出的反应文字表达式为，在这个反应中二氧化锰的作用是，选择的发生装置是（填序号），能用D收集的原因是。（2）甲烷是一种无色、无味，难溶于水，密度比空气小的气体。小玲用加热醋酸钠和碱石灰（均为固体）的方法制取甲烷，小玲应选择制取甲烷的发生和收集装置 （填序号）。若用下图装置收集甲烷，甲烷应从端进入（选填"A”或“B”）。图3-14答案：（1）过氧化氢二氧化锰＞水+氧气催化作用B氧气密度比空气大（2）AA在潜水艇里要配备氧气再生装置。现有以下几种制氧气的方法:①高锰酸钾T热-锰酸钾+二氧化锰+氧气②氧化汞T热-汞+氧气③水一电-氢气十氧气④过氧化钠+二氧化碳一＞碳酸钠+氧气根据文字表达式确定，其中最适合于在潜水艇里再生氧气的方法是（填序号），与其他方法相比，这种方法的优点是。答案：④不需要加热，在常温下就能进行，且能够将人呼出来的二氧化碳加以利用，维持艇内空气成分的相对稳定。绿色通道气体的收集方法一般是由气体的物理性质（密度、溶解性）决定的，但还要考虑该气体是否与水反应，是否与空气中某种成分发生化学反应，是否有毒，是否污染环境等。NO易与氧气反应，又污染空气，所以不能用排空气法收集。典题变式NO是大气污染物之一，但少量NO在人体内具有扩张血管、增强记忆的功能。NO难溶入水，通常条件下极易与氧气反应。实验室收集NO的装置是（ ）A