2.3 制取氧氣

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課題3 制取氧氣 教學(xué)目標(biāo) 【知識(shí)與技能】 1.了解實(shí)驗(yàn)室中制取氧氣的主要方法和原理，初步了解通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)制取物質(zhì)的方法。 2.練習(xí)連接儀器的操作，學(xué)習(xí)檢查裝置的氣密性，動(dòng)手制取氧氣。 3.認(rèn)識(shí)分解反應(yīng)、催化劑及催化作用。 【過(guò)程與方法】 1.能夠根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)和反應(yīng)條件來(lái)選擇制備氣體的實(shí)驗(yàn)裝置與操作方法，會(huì)根據(jù)生成物的性質(zhì)選擇收集方法。 2.學(xué)會(huì)邊實(shí)驗(yàn)、邊討論、邊探究的方法，在活動(dòng)中激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，在興趣中提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】 1.養(yǎng)成實(shí)事求是，嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。 2.保持對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的濃厚興趣，從而激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的自覺(jué)性和積極性。 教學(xué)重難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 1.實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的反應(yīng)原理。 2.實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的發(fā)生裝置及收集裝置的探討。 【教學(xué)難點(diǎn)】 對(duì)催化劑的概念和催化作用的理解。 教學(xué)過(guò)程 導(dǎo)入新課 我們學(xué)習(xí)了氧氣的性質(zhì)和用途，了解到氧氣是一種化學(xué)性質(zhì)比較活潑的氣體，它能與許多物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，支持物質(zhì)的燃燒，在反應(yīng)中放出熱量；物質(zhì)在純凈的氧氣中燃燒要比在空氣中燃燒劇烈得多。氧氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中和科學(xué)研究方面還有許多用途。氧氣可用來(lái)供給病人呼吸，供給登山、潛水運(yùn)動(dòng)員呼吸，還用于氣焊、氣割、火箭的發(fā)射等。氧氣有這么重要的用途，所以我們要知道氧氣是怎樣制得的。 一、氧氣的工業(yè)制法 分離液態(tài)空氣制氧氣 ［思考］這個(gè)變化屬于什么變化？為什么？ ［回答］從空氣中分離氧氣并沒(méi)有生成新物質(zhì)，而沒(méi)有新物質(zhì)生成的變化屬于物理變化。 ［設(shè)問(wèn)］實(shí)驗(yàn)室用什么方法獲得氧氣？下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究。 二、 氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法 1.高錳酸鉀制取氧氣 （1）實(shí)驗(yàn)原理：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣 （2）實(shí)驗(yàn)裝置： 發(fā)生裝置 收集裝置 [實(shí)驗(yàn)操作] （1）把少量高錳酸鉀裝入試管中，并在試管口放一團(tuán)棉花，用帶有導(dǎo)管的塞子塞緊試管。 （2）加熱試管，用排水法收集一瓶氧氣。 [實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象] 加熱開(kāi)始后，水槽中導(dǎo)管口有氣泡冒出，過(guò)一段時(shí)間后，氣泡連續(xù)均勻冒出。 [檢驗(yàn)方法] 把帶有火星的木條伸入集氣瓶中，帶有火星的木條復(fù)燃。 [實(shí)驗(yàn)分析與結(jié)論] 高錳酸鉀是一種暗紫色的固體，它受熱時(shí)，分解出氧氣，同時(shí)還有錳酸鉀和二氧化錳生成。 [注意事項(xiàng)] （1）試管口要略微向下傾斜：防止生成的水回流，使試管底部破裂。 （2）導(dǎo)氣管伸入發(fā)生裝置內(nèi)要稍露出橡皮塞：有利于產(chǎn)生的氣體排出。 （3）試管口塞一團(tuán)棉花：防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)氣管，污染制取的氣體和水槽中的水。 （4）排氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)氣管要伸入接近集氣瓶底部：有利于集氣瓶?jī)?nèi)空氣排出，使收集的氣體更純。 （5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先將導(dǎo)氣管移出水面，然后熄滅酒精燈：防止水槽中的水倒流，炸裂試管。 ［過(guò)渡］ 從上面的實(shí)驗(yàn)中可以看出，有二氧化錳不加熱可產(chǎn)生氧氣，沒(méi)有二氧化錳加熱過(guò)氧化氫溶液也能產(chǎn)生氧氣，那么二氧化錳是一種反應(yīng)物，還是起別的作用呢？ 2.分解過(guò)氧化氫制取氧氣 （1）實(shí)驗(yàn)原理： 過(guò)氧化氫水+氧氣 （2）反應(yīng)裝置： [注意事項(xiàng)] a.分液漏斗可以用長(zhǎng)頸漏斗代替，但其下端應(yīng)該深入液面以下，防止生成的氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出。 b.導(dǎo)管只需略微伸入試管塞。 c.氣密性檢查：止水夾關(guān)閉，打開(kāi)分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持續(xù)下降，就說(shuō)明氣密性良好。 d.裝藥品時(shí)，先裝固體后裝液體。 [小結(jié)]若固體（或固體+固體）加熱生成氣體，選用高錳酸鉀制氧氣裝置； 若固體+液體常溫下制取氣體，選用雙氧水制取氧氣裝置。 ［提問(wèn)］既然二氧化錳的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)都沒(méi)有變化，那么它在這里到底起一個(gè)什么作用呢? ［回答］ 沒(méi)有加入二氧化錳時(shí)，過(guò)氧化氫溶液需要加熱才能產(chǎn)生氧氣，而加入二氧化錳后，過(guò)氧化氫溶液在常溫下就能迅速產(chǎn)生氧氣，可見(jiàn)二氧化錳起了一個(gè)加快化學(xué)反應(yīng)速率的作用。 ［分析］二氧化錳在反應(yīng)中起了加快化學(xué)反應(yīng)速率的作用，而本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后沒(méi)有發(fā)生變化，這樣的物質(zhì)叫做催化劑，又叫觸媒。在反應(yīng)中所起的作用叫催化作用。如二氧化錳就是過(guò)氧化氫分解的催化劑。 ［小結(jié)］（1）催化劑：在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)。 （2）催化作用：催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用。 ［提問(wèn)］催化劑有哪些應(yīng)用呢？ ［回答］催化劑在化工生產(chǎn)中具有重要而廣泛的應(yīng)用，許多反應(yīng)需要借助于催化劑才能進(jìn)行或者很快地進(jìn)行。例如，在化肥、農(nóng)藥、多種化工原料的生產(chǎn)過(guò)程中都要用到催化劑，在汽車尾氣處理、釀造工業(yè)和制藥工業(yè)中也要用到催化劑，生物體內(nèi)存在的各種各樣的酶，其實(shí)都是起催化劑的作用。 ［過(guò)渡］ 高錳酸鉀在加熱的情況下能分解出氧氣，同時(shí)生成錳酸鉀和二氧化錳。 在二氧化錳的催化下，加熱氯酸鉀也可以分解出氧氣，同時(shí)生成氯化鉀。 3. 加熱氯酸鉀（白色固體）和二氧化錳（黑色粉末）制取氧氣 實(shí)驗(yàn)室里加熱混有二氧化錳的氯酸鉀制取氧氣，二氧化錳在這一反應(yīng)中是催化劑。這個(gè)反應(yīng)的文字表達(dá)式：氯酸鉀氯化鉀+氧氣。 ［提問(wèn)］上述三個(gè)反應(yīng)與化合反應(yīng)有什么不同？ ［回答］化合反應(yīng)的特點(diǎn)是多變一，而上述反應(yīng)是一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上的物質(zhì)。 分解反應(yīng)：由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)。 ［小結(jié)］簡(jiǎn)單地講，化合反應(yīng)的特點(diǎn)是“多變一”，分解反應(yīng)的特點(diǎn)是“一變多”。 [總結(jié)]（1）固體（或固體+固體）加熱生成氣體，選用高錳酸鉀制氧氣裝置。 （2）若固體+液體常溫下制取氣體，選用雙氧水制取氧氣裝置。 （3）催化劑：在化學(xué)反應(yīng)中能改變其他物質(zhì)的反應(yīng)速率，但本身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)。 （4）分解反應(yīng)：由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)。 [思考] （1）從液態(tài)空氣分離氮?dú)夂脱鯕猓瑸槭裁吹玫降氖菤鈶B(tài)氮和液態(tài)氧？ （2）用氧炔焰焊接和切割金屬時(shí)，發(fā)生三種變化：乙炔在氧氣中燃燒；焊接處金屬與金屬焊條熔化、冷卻后凝固在一起；切割處的金屬在高溫下被氧氣氧化除去。這三種變化哪些是物理變化？哪些是化學(xué)變化？ （3）從液態(tài)空氣、高錳酸鉀、雙氧水三種物質(zhì)制氧氣時(shí)，各物質(zhì)發(fā)生的是物理變化還是化學(xué)變化？為什么？ （4）空氣中有氧氣，帶火星的木條伸入裝有空氣的集氣瓶中，木條是否灰復(fù)燃？ 板書(shū)設(shè)計(jì) 課題3 制取氧氣 一、工業(yè)制氧氣 分離液態(tài)空氣制氧氣 二、實(shí)驗(yàn)室制氧氣 催化劑：在化學(xué)反應(yīng)里能改變其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒(méi)有發(fā)生變化的物質(zhì)。 催化作用：催化劑在化學(xué)反應(yīng)中所起的作用。 1.過(guò)氧化氫水+氧氣 2.高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣 3.氯酸鉀氯化鉀+氧氣 4.分解反應(yīng)：由一種反應(yīng)物生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)。 - 5 -