開啟化學(xué)教學(xué)的探究之旅

苗華東

【案例背景】

化學(xué)是九年級學(xué)生的啟蒙學(xué)科，是學(xué)生開啟化學(xué)探究之旅的第一步。其中，實驗探究是化學(xué)學(xué)科的特點，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)課堂中實驗探究的時間，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的思維能力。

“氧氣的制法”是人教版九年級化學(xué)上冊第二單元的內(nèi)容。氧氣的制法包括工業(yè)制法和實驗室制法，故將氧氣的制法分為2個課時展開教學(xué)。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容在九年級化學(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】

九年級上冊第二單元“氧氣的制法”

【案例過程】

氧氣的制法 第1課時

◆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，空氣中有氮氣、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，進而誘發(fā)高原反應(yīng)，這時，需要吸氧和適當(dāng)休息。視頻中的便捷氧氣瓶就是常見的吸氧設(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，我們帶著問題走進今天的化學(xué)課堂“氧氣的制法”。

◆環(huán)節(jié)二：氧氣的工業(yè)制法

師：通常來說，我們研究氣體的制法，一方面研究其工業(yè)制法，另一方面研究其實驗室制法。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（-183℃）比液態(tài)氮的沸點（-196℃）高，氮氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來，余下的主要為液態(tài)氧。一般來說，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，因為沒有產(chǎn)生新物質(zhì)。

◆環(huán)節(jié)三：氧氣的實驗室制法

1.理論教學(xué)，實驗演示

（1）理論教學(xué)

師：那在實驗室里，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，實驗室沒有這個條件。

師：是的，實驗室里一般不能達到工業(yè)上制取氧氣的條件。通過科學(xué)家的實驗探究，實驗室常用其他一些含有氧元素的物質(zhì)來制取氧氣?，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，實驗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），請同學(xué)們觀察一下，該實驗裝置使用了哪些儀器？

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

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

學(xué)生獨立思考，發(fā)言。

教師小結(jié)：因為高錳酸鉀為固體，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；因為氧氣密度比空氣密度大且氧氣不易溶于水，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，老師有一些疑問，我們?nèi)绾螜z驗收集到的氣體是氧氣，而非其他氣體？如何檢驗已經(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，所以檢驗氧氣的方法為：將一根帶火星的小木條伸入集氣瓶內(nèi)，若小木條復(fù)燃，說明瓶內(nèi)氣體是氧氣。檢驗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，說明氧氣已經(jīng)收集滿了。

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

（教師播放實驗視頻）

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；點燃酒精燈，給試管加熱；收集氣體；撤離試管；熄滅酒精燈。

（2）實驗演示

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，并在試管口放一團棉花。為什么要在試管口塞棉花呢？

生：防止高錳酸鉀粉末進入試管，堵塞試管。

師：第三步，固定儀器。將試管固定在鐵架臺上，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，點燃酒精燈，給試管加熱。先對試管進行預(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，要立即收集嗎？

生：不要。

師：那等什么時候開始收集呢？

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，會有學(xué)生問可以先熄滅酒精燈，再將試管移出水面嗎？答案是不能，誰知道為什么？

生：先熄滅酒精燈會使試管內(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)在我們檢測生成的氣體是否為氧氣？（教師實驗，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？我們可以通過諧音記憶：茶莊定點收利息。

2.學(xué)生分組，實踐操作

師：剛剛老師示范了用高錳酸鉀制取氧氣的整個過程，下面請同學(xué)們以小組為單位進行實驗。（課件展示實驗注意事項）

學(xué)生小組合作完成分組實驗，教師巡視指導(dǎo)。

師：在實驗過程中，你們遇到了哪些問題，能分析出原因嗎？

生：……

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

◆環(huán)節(jié)四：課堂總結(jié)

師：通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？

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

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

氧氣的制法 第2課時

◆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，它的實驗操作步驟是什么呢？

生：查—裝—定—點—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有氣泡？

生：產(chǎn)生氣體。

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

◆環(huán)節(jié)二：分解過氧化氫溶液制取氧氣

1.探索新知，提出設(shè)想

實驗原理：

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

思考：為什么分解過氧化氫溶液制取氧氣時要加入二氧化錳？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，可以加快過氧化氫溶液的分解效率。

生3：二氧化錳和過氧化氫溶液反應(yīng)放出氧氣。

師：基于此，我們該如何設(shè)計實驗來驗證呢？

學(xué)生小組討論，發(fā)言。

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

2.動手實驗，解決問題

師：接下來請同學(xué)們和老師一起進行實驗操作，大家要認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象，并做好實驗記錄。

基于實驗，提出催化劑的定義和作用。

師：除了二氧化錳，還有沒有其他物質(zhì)對過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，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，簡稱“一變而不變”。

◆環(huán)節(jié)三：課堂總結(jié)

師：通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你收獲了什么？

生1：實驗室里可用分解過氧化氫制取氧氣。

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。在整個教學(xué)過程中，學(xué)生初步了解了實驗室制取氧氣的主要方法和原理，并通過親自動手實驗，培養(yǎng)了實驗操作技能和觀察能力，激發(fā)了對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和探究熱情。不足是一些化學(xué)知識和實驗步驟有一定的難度，需要教師更加細致地講解和示范。

（作者單位：甘肅省蘭州市第十一中學(xué)）

編輯：趙文靜