师:同学们好,这节课由我带领大家学习课题三“制取氧气”的第一课时。请提前准备好学习任务单及配套资料,并及时记录。下面是本节课的学习目标:一、初步学习氧气的实验室制取方法;二、初步学习运用简单的装置和方法制取氧气;三、认识实验室用高锰酸钾制取氧气的一般步骤。同学们都清楚了吗?那我们开始今天的学习。同学们,你们知道在自然界中氧气是怎么被消耗的吗?
生:动植物的呼吸、物质的燃烧都会消耗氧气。
师:非常正确。科学统计表明,一个成年人每天呼吸约2万次,吸入氧气约0.75千克,呼出二氧化碳约0.9千克。那为什么我们没感觉到缺氧呢?
生:因为藻类和植物的光合作用,它们是天然氧气的制造厂,也是二氧化碳的回收厂。
师:没错,有科学研究表明,10平方米左右的林木就可以供给一个人一天的需氧量,并且消耗掉人们呼出的二氧化碳。除了这些天然氧气制造厂,你们知道最早氧气是怎么制造出来的吗?在公元756年,马和就在《平龙认》中提出氧气的制法了。马和指出空气中存在阴阳二气,用火硝(主要成分含硝酸钾)、青石(主要成分是碳酸钙)等物质,加热后就能产生阴气。水中也有阴气,它和阳气紧密结合在一起,很难分解。马和所说的阴气就是现在我们了解的氧气。中国早在唐朝就知道氧气的存在,并且能够制造,比欧洲人发现氧气足足早了1000多年。今天我们在中学化学实验室里,通常选择用一些富含氧的物质,比如高锰酸钾、氯酸钾或过氧化氢来制取氧气。这节课我们选择用加热高锰酸钾固体的方式制取氧气。高锰酸钾是一种暗紫色固体,其水溶液为紫红色,是常用的消毒剂,受热很快分解,放出氧气并产生其他两种固体。而且高锰酸钾分解时能产生较为稳定的气流,反应速率适中,危险性小。
根据这个反应原理,课本上选择了这套装置。现在请仔细观察这套装置并思考以下4个问题:制取氧气的过程中使用了哪些仪器呢?哪一部分是气体的发生装置?哪一部分是气体的收集装置呢?反应物的状态和反应条件是怎样的呢?为什么可以用排水法收集氧气呢?同学们都思考好了吗?
生:从图中可以看出,在这套装置中使用了铁架台、试管、酒精灯、带导管的单孔橡胶塞、集气瓶和玻璃水槽。
师:非常好,装置的左半部分是发生装置,它是根据反应物的状态和反应条件来确定的,而右半部分是气体的收集装置。由于在前面的学习中,我们了解了氧气既不易溶于水,又不会与水发生反应,所以我们可以选择用排水法来收集。确定了实验装置后,你们能把它们组装好吗?一般情况下,仪器的安装顺序是由下到上,从左到右。通常左边放置的是发生装置,右边放置的是收集装置,在上下放置的时候,同学们还要注意酒精灯加热的高度。那你们还注意到了哪些细节呢?同学们可以暂停观看,简单记录并进行分析。
生:要用外焰加热,因为外焰的温度最高,不会浪费能源。同时试管口要略向下倾斜,防止冷凝水回流到热的试管底部,导致试管炸裂。
生:在试管口塞了一团棉花,这是为了防止高锰酸钾粉末随气流进入导管,导致导管堵塞,影响实验。
生:铁架台的铁夹夹在距试管口约1/3处,这样放置装置会比较稳定。
生:导管在发生装置试管里只露出一点,位于试管口,这样便于气体的导出。而在集气瓶中的导管也是位于瓶口,因为我们选择的是排水集气法,这样放置便于观察气体是否收满,当气体收满的时候,集气瓶口就会有气泡冒出。
生:药品是平铺于试管底部的,这样有利于药品的均匀受热。
师:大家分析得非常完整。老师还要提醒一下,在加热前还要注意保持试管外壁干燥。加热时还要先预热,再用外焰集中加热,防止因受热不均导致试管炸裂。现在我们一起来看一下如何在实验室用高锰酸钾制取氧气。同学们可以随时暂停播放,及时记录操作要点,在观看视频后,请尝试总结出实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤,准备好了吗?
(播放实验视频)
师:视频看完了,请同学们总结出在实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤,并记录在学习任务单上。
生:我们可以把实验室用高锰酸钾制取氧气的实验步骤简单总结为查、装、定、点、收、离、熄这七步。
师:非常好,第一步要检查装置的气密性,连接好装置后,将导管的一端放入水中,用手握住试管,观察导管口是否有气泡冒出,若有气泡冒出则说明装置不漏气。如果装置漏气,可能收集不到氧气。第二步,装药品时发生装置的试管内导管只要露出橡胶塞少许就可以了,这样有利于气体的导出。同时在试管口要塞一团棉花,防止高锰酸钾粉末随气流进入导管,使导管堵塞,影响实验。第三步,固定装置时,试管口要略向下倾斜,防止在加热时产生的冷凝水倒流到热的试管底部,导致试管炸裂。第四步,点燃酒精灯前要先预热,再用外焰集中加热。第五步,使用排水集气法收集氧气时,要等到导管口有气泡连续均匀冒出时再收集,以防止收集的氧气不纯。第六步和第七步的顺序同学们一定不要颠倒了,是先撤离导管出水面后熄灭酒精灯,以防止水槽中的水被倒吸入试管,使试管炸裂。大家都明白了吗?同学们一定不要忘记实验室制取气体时,第一步一定要检查装置的气密性。接下来老师还想请同学们思考这样两个问题:为什么不等到气泡连续均匀放出时再收集,就会导致收集的氧气不纯呢?二、收集满氧气的集气瓶为什么要盖上玻璃片正放在桌面上呢?
