1、测定空气中氧气的含量探究实验设计1化学反应原理如图 5-1 所示，利用磷燃烧消耗空气中的氧气，从而使容器内形成负压，打开止水夹后，水进入容器内。进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。2实验仪器：集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃管、乳胶管、止水夹。实验药品：红磷、水。3探究方案： 在集气瓶中放入少是水（用于溶解生成的五氧化二磷，同时可吸收燃烧产生的热，有利于瓶内降温），做上记号，并将瓶内剩余体积均分为五等分。 用止水夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。观察到红磷燃烧，产生浓厚的白烟。红磷熄灭后，冷却至室温，打开止不夹，观察到水进入集气瓶内，最终水面在五
2、分之一记号处。4探究评价：该探究实验在反应原理上就存在错误。我们都知道，反应物浓度越小，反应的速率越慢。当燃烧持续进行时，氧气的浓度越来越小，氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时，燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧，但能在氧气中燃烧的原因。因此，从这个意义上说，利用燃烧试图除尽空气中的氧气，是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，因此就更无法除尽氧气了。很多教师在做该实验时，都发现，最终水面停在十分之一处，而不是五分之一处，原因就在于此。该实验装置可能发生气体泄漏的地方太多，加之燃烧的红磷伸入集气瓶中加热了内部的空气，使之外逸，都会
3、导致实验的误差。要做好该实验，关键要注意以下几点： 用更易燃烧的可燃物代替红磷（如白磷）； 装置的气密性要好； 燃烧匙伸入集气瓶中的速度要快，并塞紧塞子。5 资源开发：通过刚才的分析，我们知道，在做好本探究实验除用白磷代替红磷外，就是尽可能防止或减少气体泄漏的可能。我们可以利用以下装置来进行探究： 用凸透镜将太阳光聚焦到白磷，使白磷燃烧。此法可以防止燃烧匙伸入集气瓶时气体的散逸。如图 5-2。 用水浴加热的办法使白磷燃烧，也可以防止燃烧匙伸入集气瓶内气体的散逸。白磷的着火点仅 40，水温稍高，足以使白磷着火燃烧。如图 5-3。做此实验时，盛白磷的广口瓶不能直接放入沸水中，也以免广口瓶因骤热而爆
4、裂。可先用温水淋浴后，再将热水注入外面的大烧杯中。用钟罩代替集气瓶进行实验，如图 5-4 所示。钟罩下方敞口，气体受热膨胀时，可将水压出一部分从产生减压作用。用此法既减少了气体泄漏的可能，准确性比原实验方案高。 在一端封闭的粗玻璃管内放一颗白磷，用胶塞塞住，并使从推入到玻璃管中部，记下位置。用酒精灯微微加热白磷，使之燃烧，同样可观察到白磷燃烧，有大量白烟生成，胶塞被推向外侧（右侧）。待装置冷却，胶塞逐渐向内侧（左侧）移动，根据胶塞停止时的位置，确定空气中氧气的体积。如图 5-5。这种方法在不透气的情况下进行，几乎可以完全防止漏气。但要注意的是，胶塞在干燥条件下很难塞入玻璃管内，可蘸少量水后向管
5、内推入；推入时，还须在胶塞上插一根注射器针头，以便排出气体，待胶塞推到合适位置时，拔出针头即可。做该实验时，玻璃管不宜太短，太短，加热时胶塞会被推出管外。6创新思维： 利用缓慢氧气测定氧气的体积分数如图 5-6 所示，取长 10cm，宽 1.5cm 的铝箔，用细线系好。在其表面涂一层硝酸汞的药液，立即用滤纸将铝箔擦干，迅速放入粗玻璃管中，悬于玻璃管上部，立即插入盛水的小烧杯中，塞上塞子，静置观察。 铝跟空气中的氧气反应放出的热，使玻璃管壁变得温热； 玻璃管内水位慢慢上升，10min 左右，水位上升停止。进入的水的体积约为玻璃管未浸入水中部分容积的 15。进行该实验时，应当注意：硝酸汞溶液的浓度
6、要大。铝箔表面涂硝酸汞溶液后要立即用滤纸擦干后再放入试管中，否则，铝跟硝酸汞反应置换出来的汞，在形成铝汞齐的条件下，铝会跟水反应产生氢气，使测定出的氧气体积分数偏低。 利用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数蜡烛燃烧产生二氧化碳气体，常温下二氧化碳仅微溶于水，且溶解速度比较慢，因此一般不用蜡烛燃烧测定氧气的体积分数。但若能吸收二氧化碳，此法也不失为一种简便的方法。而且蜡烛易燃烧，取材方便，可鼓励学生在家自己动手实验。如图 5-7 所示，在水槽中盛适量的稀氢氧化钠溶液，并滴入 23 滴酚酞试液，在小木片上固定一只短蜡烛（普通蜡烛 1cm，生日蜡烛 23cm），用火柴点燃蜡烛。把集气瓶倒扣在小木块上方，并将
7、瓶口水封。几秒钟后，蜡烛火焰熄灭，水位上升。且进入瓶中的液体变红色。在水下用玻片盖上集气瓶，取出，量得集气瓶中水的体积，约为集气瓶容积的 15。若学生在家做此实验，可用茶杯代替集气瓶，用石灰水代替稀氢氧化钠溶液（若无石灰水，用清水效果也很好）。该实验简便、粗略，可多次重复，容易被学生接受。缺点是，在盖上集气瓶开始时，由于气体膨胀，有气泡从瓶口冒出，导致实验测得的值偏大。用加热氧化法测空气成分把长约 2cm 的一束细铜丝装进一根长约 56cm 的普通玻璃管中部，两端用两节橡皮管分别跟两只注射器（其中一只注射器留出 50mL 空气，另一只注射器不留空气）连接起来，使之成为一个密闭系统（如图 5-8
8、）。推动注射器活塞，空气可以通过装铜丝的玻璃管在两只注射器间来回传送，不会泄漏。给装有细铜丝的玻璃管加热，待铜丝的温度升高以后，缓缓地交替推动两只注射器的活塞，使空气在铜丝上来回流动。经过 56 次以后，空气里的氧气可以全部与铜结合。停止加热，冷至室温，读出残留的注射器里气体的体积数。减少的体积即为 50mL 空气中所含氧气的体积。由此可以推算出空气中氧气的体积分数。做该实验时，要注意注射器不宜太小，太小体积变化不大，现象不明显。分子和原子说课山西 刘福明一、教材分析1.教材的地位及其作用 本节课的内容是继前面两个单元学习某些物质的性质和变化后，从宏观的物质世界跨进微观的物质世界的第一课，对于
9、学生认识宏观物质的微观组成具有重要的作用。同时，为进一步探究第四单元“物质构成的奥秘”奠定基础。因此，本节教材具有承上启下的作用。2.教学目标分析（1）知识目标：认识分子、原子的存在，了解其性质，理解其概念。（2）能力目标：运用分子的知识解释某些日常现象，区分物理变化与化学变化，以及通过对物质及其变化的宏观现象与微观本质之间相互联系的分析推理，培养学生的想象能力和抽象思维能力。 （3）情感目标：通过对物质世界是运动的和分子的可分性与不可分性的认识，培养学生用辩证统一的观点思考问题的思想方法。3.重点、难点分析（1）重点：分子、原子概念的建立。（2）难点：分子、原子行为的微观表象的形成。二、教法
10、分析分子、原子对于初三的学生来说，并不完全是陌生的，在小学自然、初中生物 、 物理 课 中 都 接 触 到 分 子 和 原 子 。 但 是 ， 分 子 、 原 子 究 竟 是 什 么 样 的 粒 子 ， 他 们 缺 乏 准 确 的内 部 表 象 。 由 于 分 子 、 原 子 既 看 不 见 也 摸 不 着 ， 所 以 ， 学 生 要 真 正 建 立 明 晰 的 分 子 、 原子 概 念 是 较 为 困 难 的 。 针对教学内容的特点和学生的实际情况，主要采取以下几种方法进行教学：第一，情境激学。用一些宏观现象创设探究氛围，激发学生的探究欲望。如梅花诗中的“暗香”、物体的热胀冷缩、酒精与水混合
11、体积的变化等。 第二，联想推理。尽量将不可见的微观粒子行为特征与学生熟悉的某些宏观事物联系进行转换理解，引导学生类比推理形成微观粒子的内部表象。第三，辅助教学。采用实验探究与电脑模拟相结合的方法展示分子、原子的行为特征，把学生的思维引向分子、原子的微观世界，使学生形成清晰的分子、原子印象。具体的教学流程如下：三、教学程序（一）创设情景，导入新课为创设一个最佳的心理和认知环境，我用宋代大诗人王安石的一首诗梅花墙角数枝梅，凌寒独自开，遥知不是雪，为有暗香来（小学课文中学过）引出本课题，并引发学生思考“为有暗香来”是何故？接着引导学生大胆进行猜想，为什么我们能闻到梅花的暗香？在学生通过读古诗，品诗味
12、，感知这一自然现象的基础上，运用多媒体动画模拟出花香粒子运动的微观过程，帮助学生初步形成微观粒子行为的表象。在此基础上讲解，许多物质是由我们肉眼看不见的微小粒子分子、原子构成的。然后再展示出我们人类利用科学技术获得的苯分子图像，以及移走硅原子构成的最小的汉字图像“中国”，这样用事实来说话，既可以让学生了解科学的进步与发展，对学生进行爱国主义教育，同时也让学生进一步明确物质是由分子、原子等微观粒子构成的。让学生置身于特定文化背景的学习情景中，获得情感的激发，使之顺利切入主题内容的学习。通过观察分析与科学事实的呈现，让学生感知分子、原子的真实存在。（二）启发诱导，探索新知1.分子的概念（1）分子的
13、性质分子是一种看不见，摸不着的微小粒子，可以通过想象、类比、模拟等方式，将自然界中司空见惯的一些变化和现象与知识点的教学串联起来，引导学生自主探究，分析推理，顺理成章地建构知识，形成概念。分子的体积和质量都很小问 题 思 考 ： 上一节课，我们学习了水的组成，我们知道，水有“三态”的变化，水在通电的条件下可以生氢气和氧气。那水有“三态”变化的内在原因是什么呢？水在通电的条件下为什么可生成氢气和氧气呢？肉眼看不透的物质内部到底隐藏有哪些奥秘呢？播 放 水 分 子 的 自 述 ： 嗨 ！ 同 学 们 ， 我 是 水 分 子 ， 我 的 质 量 和 体 积 都 很 小 ， 一 个 水 分 子的 质
14、量 约 是 310-26kg， 在 每 一 滴 水 中 我 们 水 分 子 大 约 有 1.671021个 水 分 子 ， 我 这 么 小 ，当 然 你 们 人 类 用 肉 眼 是 看 不 见 我 的 。 如 果用 10 亿人来数一滴水里的分子，每人每分钟数100 个，日夜不停，需要数 3 万多年才能数完咧。我想请你们猜一猜：我们这么小，我们会运动吗？当我们分子聚集在一起构成水时，彼此之间是否会存在空隙呢？运 用 具 体 的 数 字 和 拟 人 化 的 手 法 ， 说 明 分 子 的 质 量 和 体 积 都 很 小 ， 这 样 有 利 于 激 发 学生 的 兴 趣 ， 同 时 提 出 分 子
15、会 运 动 和 分 子 之 间 有 空 隙 的 问 题 ， 从 而 顺 利 的 过 渡 到 下 一 部 分 内容 的 学 习 。分子处于不断的运动中本节教材中安排的“活动与探究”不仅可以让学生明确分子是在不断运动的，同时也可以让学生学会一种研究问题的方法对比实验的探究方法。学生探究活动一：构成物质的分子会不会运动？学生按要求完成教材中的“活动与探究”1、2。我对这个探究活动提出补充要求：实验时要观察酚酞溶液、浓氨水的颜色并扇闻它们的气味；要求边实验边分析；思考图 2 中，烧杯 A 与烧杯 B 哪些条件相同,什么条件不同? 为什么这样设计?学生实验结束后，让学生汇报交流各组实验观察到的现象，在学
16、生对 A 烧杯中液体变红的现象感到好奇和不解时，利用多媒体动画模拟出氨分子运动扩散接触到酚酞，使酚酞溶液变红的过程。由这个探究活动得出：构成任何物质的分子都在不停的运动。为了使理论结合实际，引举学生熟悉的生活素材，如：当你漫步于花园小道、走进“火锅”城、路过臭水沟时，你都能闻到别样的气味；湿衣服晾晒会变干；酒精自然挥发；以及在 SARS 病毒流行期间，大街上的人们戴着大口罩，以防止 SARS 病毒近距离的飞沫转染等等。在学生明确物质的分子都在不断运动后，再提出思考问题：实验中为什么氨分子可以运动到酚酞溶液中，那酚酞溶液的分子为什么没有运动到氨水中呢？对此，教师引导学生分析，在前面分别扇闻过氨水
17、、酚酞溶液的气味，能闻到氨水有刺鼻的气味，表明氨分子的运动比较活跃，容易从烧杯中扩散到空气中。由此懂得：不同物质的分子性质是不相同的。继续创设分子运动的问题情景：物质分子运动的快慢与哪些因素有关？实验探究：把分别盛有冷水和热水的两个烧杯放在桌上，小心地在两个烧杯中投入少量的品红。不要搅动烧杯中的水，观察两杯中品红的扩散过程。由此实验得出：温度升高，分子能量增大，分子无规则运动速度加快。同时引导学生联想到我们把湿衣服凉在太阳下比凉在阴处干得快。分子之间有间隔学生探究活动二：构成物质的分子间是否有空隙？ 问题思考：100 mL 水100 mL 酒精200 mL 液体正确吗？ 实验探究：取一根细长玻
18、璃管，一端封口，把酒精染成红色（其目的是与水的颜色区别，使现象更明显），用胶头滴管分别将水和酒精大约各一半注入玻璃管中，用手指堵住玻璃管的另一端，来回倒转玻璃管几次，让两种液体混合均匀，再竖直玻璃管。可以观察到玻璃管中的液面下降了，进而得出酒精与水混合后体积会变小的结论。此时不失良机地问学生：为什么酒精与水混合后体积会变小呢？难道 112 吗？学生讨论后交流，有的同学可能会说：水与酒精发生了化学反应；可能是不同物质的分子大小不同造成的；可能是物质的分子之间有间隔，一种物质的分子穿插到另一种物质分子空隙里去了。 究竟哪种说有道理呢？让学生带着这些疑问再探究。实验探究：等体积的石子和沙子混合，观察
19、现象。通过这个实验学生会观察到，混合时有些沙子进入到石子的空隙里去了，所以混合后总体积小于混合前两体积之和，由此学生展开联想，酒精与水混合体积变小与此类似，进而得出：物质的分子之间存在一定的间隔。借 助 宏 观 现 象 来 帮 助 学 生 想 象 微 观 事 物 、 理 解 微 观 事 物 ， 使 抽 象 问 题 具 体 化 ， 使深奥的知识变得浅显而易于理解。在学生认识到分子之间有间隔的基础上，创设新的问题情景：构成物质的分子间的间隔是否可以改变呢？这样安排让学生在不断探索中获取知识，在质疑中升华知识！实验探究：如图3 所示，由两位同学各拿两支医用注射器，一支吸空气，一支吸水，两者等体积，用
20、手指顶住末端注射孔，将栓塞慢慢推压，然后交换做。通过此实验学生可以得出：液态物质，较难压缩，分子间的间隔比较小；气态物质，比较容易被压缩，分子间的间隔比较大。与此同时联想到物体的热胀冷缩现象，也是因为分子的间隔受热时增大，遇冷时缩小的缘故。把所学知识迁移运用解释一些相关的现象和问题，培养学生分析和解决问题的能力。至此，有关“分子的体积和质量都很小，分子之间有间隔、分子不断的运动”等分子的基本性质，便在学生的头脑中形成。 为了让学生对分子有更清楚的认识，利用多媒体向学生展示几种分子的模型，帮助学生形成分子是由原子构成的空间模型的表象，也为后面给分子下定义作铺垫。（2）分子的定义：分子是保持物质化
21、学性的最小粒子分子的定义由水受热变成水蒸气和水通电分解两个变化的微观过程的分析和推理得出：从分子本身是否变化来认识、区别物理变化和化学变化。这不仅使学生对这两种变化的认识有所深化和发展，而且便于归纳出定义：分子是保持物质的化学性质的最小粒子，建立起分子的概念。这部分内容是学习的难点，学生难以进行自主探究，因此，通过联系新旧知识，提出问题，并借助计算机模拟出水分解生成氢气和氧气的过程，给学生以直观的印象，让学生“看见”分子再分就不是原来物质的分子了，物质的性质也就随之发生了变化，能较好的突破教学的难点。2.原子的概念 原子的概念是建立在分子可分性的基础上的，利用多媒体动画展现出化学变化的微观过程
22、，帮助学生理解原子的概念。实验探究：动手做氧化汞受热分解的实验，并观察氧化汞分解成氧原子和汞原子，氧原子和汞原子重新组合成氧气和金属汞的动画模拟演示过程。HgO Hg+O2通过实验观察和模拟氧化汞分解的变化过程，发现原子在化学变化中没有发生变化，只是进行了重新组合，由此得出：原子是化学变化中的最小粒子。原子可以重新结合成新物质的分子。学生对实验现象的观察，感知氧化汞在加热条件下分解生成两种新物质氧气和汞，实验现象是宏观的，但其原理是微观的，从微观的原理过渡到宏观的现象是化学实验能够解决的问题，但是怎样用微观的反应原理解释宏观的实验现象，化学实验就难以解决了。这里通过多媒体技术，生动、形象地模拟
23、其变化的过程，使学生看到放大了的原子世界和化学变化中分子可分、原子重新组合的过程，有效地把教师头脑中正确的微观图象传递给学生，降低了学习的难度，让学生在一种轻松愉快地气氛中掌握知识。（三）练习反馈，归纳小结 根据本节课的重点内容，利用多媒体辅助教学的优势，设计课堂练习及时投影反馈，提高学生对所学知识的理解能力和迁移能力。按图 4 所示装置，上瓶盛的是空气，下瓶盛的是红棕色的二氧化氮气体。当抽去中间玻璃片后，预测会观察到什么现象？若此现象能发生，说明什么问题？当学生回答出两瓶气体均匀混合后（上下两瓶气体的颜色完全一致），启发学生讨论，分子运动是否停止？组织学生讨论这个问题，更能巩固、加深学生对分
24、子运动的认识。本节课的小结：可安排同桌学生进行交流，各自说出在本节课中学到了哪些知识？这样可以让学生相互取长补短，并有助于学生间的相互交流以及语言表达能力的培养。（四）分层作业，巩固新知1.必作题（1）下列有关分子的说是否正确？流动的液体中分子是运动的，静止的液体中分子是静止的。分子可以分成原子，所以分子一定比原子大。（2）用分子、原子知识解释下列有关问题。在距加油站一定距离的范围内为什么要严禁烟火？常见的混凝土水泥地板分成许多快，主要是为了美观吗？2.选作题根据所学知识，分析简答下列问题：（1）为什么在分子定义中只强调化学性质，而不提及物理性质？（2）某同学在家做了一个实验：在一个玻璃容器中
25、加入 100mL 的水，向水中放入一块糖，在外壁沿液面画一条水平线，过一会儿发现糖块不见了，液面比原来水平线降低了。通过这一现象，请你推测分子有哪些性质？3.思考题（课外延伸）列表比较分子和原子的相似点和不同点。三种不同层次的练习，由浅入深，体现了面向全体学生，因材施教的教学原则。 四、教学设计反思鉴于本节课是一节概念课，学生缺乏抽象思维理解的能力，在设计时，注重了两个体现、两个突出：1.两个体现：（1）体现新课程改革素质教育的教学理念；（2）体现学生自主探究的学习方式。 2.两个突出： （1）突出教学过程与学生生活经验的紧密联系，展开联想，形成对分子、原子等微观粒子的行为表象； （2）突出实验、多媒体辅助教学的直观效果，使抽象知识和实际体验相结合，降低学习难度，让学生在轻松愉快的气氛中掌握知识。
