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- 2021-11-06 发布
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课题 3 制取氧气(两课时)
第二课时
[复习提问]
1.实验室如何制取氧气?
2.如何证明一瓶气体是氧气?
[回答]1.实验室可以用分解过氧化氢溶液或加热高锰酸钾的方法制取氧气。
2.可把带火星的木条伸入该瓶气体中,若木条能够复燃,证明此瓶气体是氧气。
[提问]实验室采用什么样的装置制取氧气呢?
[学生思考]
[投影]展示 P36 图 2—17 和图 2—18。
[学生看图并进行如下讨论]
1.在图 2—17 和 2—18 中,使用了哪些仪器?
2.哪部分是气体发生装置,哪部分是气体收集装置?
3.如何检查气体发生装置的气密性?
4.为什么可以用排水法收集氧气?
[学生讨论)……
[学生代表陈述讨论结果]
1.图 2—17 的仪器有:酒精灯、大试管、铁架台、塞子(带导管)、水槽、集气瓶。
图 2—18 的仪器有:酒精灯、大试管、铁架台、塞子(带导管)、水槽、集气瓶。
2.左边是气体发生装置,右边是气体收集装置。
3.把一试管塞紧塞子,塞子中央行导管,导管的另一端放进盛水的烧杯是,用手握紧试管,
观察水中的导管口有没有气泡冒出。如果有气泡冒出,说明装置的气密性良好;否则说明装置
漏气。
4.因为氧气难溶于水,所以可以用排水法收集氧气。
[教师]知道了氧气的制取以及它的性质,按下来我们亲自动手制取氧气并验证它的性质。
[注意事项]
1.首先要检查装置的气密性,气密性良好,实验方可进行。
2.用高锰酸钾制氧气,试管口要塞一团棉花,防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。
3.试管口要略向下倾斜,防止固体受热时放出的水蒸气冷凝成水,回流到热的试管底部,
使试管炸裂。
4.先对试管进行预热,然后对准行药口的部位集中加热。
5.导管口开始有气泡放出时,不宜立即收集(思考:为什么?)。等有大量、均匀、连续的
气泡产生时再进行收集。
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6.实验结束时,先把导管移出水面,然后再熄火酒精灯。(思考:如果光熄火酒精灯,可
能会造成什么后果?)
7.木炭在氧气中燃烧这个实验,应用坩埚钳夹住木炭由上向下缓慢伸入集气瓶中。(思考:
为什么?)
8.做铁丝燃烧这个实验时,预先在集气瓶底那加少量水。(思考:为什么?)
[教师]下面大家开始动手做实验,一定要注意到刚才强调的几个事项,同时对我提出的几
个问题进行思考,并注意观察木炭和铁丝在氧气中燃烧的现象,总结实验室制取氧气的步骤。
[学生实验,教师巡视,发现学生操作中的一些错误及时指出并纠正。]
(学生活动)
(实验完毕,选择学生代表陈述实验的现象)
[陈述]
1.木炭在氧气中燃烧发出白光,放出热量,生成的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
[追问]说明什么?
[回答]说明木炭燃烧生成二氧化碳。
[追问]为什么?
[回答]因为小学自然课中学过二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊。
[继续陈述]
2.铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成一种黑色固体。
[追问]为什么做此实验时需在集气瓶底部预先加少量水。
[学生思考,讨论]
[讲解]为了防止铁丝燃烧时较大块的熔渣溅落下来,使集气瓶炸裂。
[追问]铁丝燃烧生成的黑色固体是什么?
[回答]四氧化三铁。
[教师]接下来把这两个反应的文字表达式写出来。
[可让学生板演]
[板演如下]
1.碳+氧气 二氧化碳
2.铁+氧气 四氧化三铁
[过渡]实验前,我提出了几个思考题(见实验注意事项 5、6、7 中的问题),接下来大家对
这些问题进行思考、讨论。
[学生思考、讨论]
[答案]
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1.导管口刚开始产生的气泡,是试管中和导管中排出来的空气,如果这时候就进行收集,
收集到的氧气不纯,应等均匀、连续气泡产生时再进行收集。
2.实验完毕后,如果先熄灭酒精灯,水槽里的水会倒流回试管,热的试管遇到冷水,试管
会炸裂,所以实验完毕后,应先把导管从水槽中移出来,再熄灭酒精灯。
3.木炭在氧气中燃烧,木炭由上向下缓慢伸入集气瓶中,是为了使集气瓶中氧气都用于木
炭的燃烧,以便有较长时间的观察,如果一开始就把木炭很快地插至瓶的中下部,则燃烧生成
的热的二氧化碳会把中部和上部的尚未起反应的氧气排出,木炭不能继续顺利燃烧,甚至很快
就熄灭了。
[教师]通过这个实验,我们可以总结出实验室制取氧气的操作步骤。大家现在就来总结,
看一下实验室制取氧气的步骤有哪些?
[学生总结]
[总结结果如下]
首先要检查装置的气密性,再把药品加入试管中并固定好试管;把盛满水的集气瓶准备好,
再进行加热;然后用排水集气法收集。实验完毕后,先把导管移出水槽,最后再熄灭酒精灯。
[教师]这样的操作顺序很难掌握,我们是是不是可以把这个操作顺序编成顺口溜或者歌谣,
帮助我们记忆?
[学生讨论)……
[投影]展示下列口决
实验室制取氧气操作歌诀
一要给查气密性,
二要药品加△(△指试管)中;
三把仪器固定好,
四再点燃酒精灯;
五用排水集气法,
收集氧气做备用;
六把导管移出水,
最后熄灭酒精灯。
[板书]上述口诀。
[讲解]实验室装配仪器的原则一般是:先下后上,先左后右。所以先固定酒精灯和试管,
然后放置水槽。物质加热一般是先均匀,后集中。“均匀”指先预热,“集中”指对准有药品
的部位加热。气体收集有两种方法,不易溶于水的采用排水法,易溶于水的采用排气法。采用
排气法应根据密度来决定瓶口向上或向下。因为氧气的密度大于空气的密度,所以收集氧气还
可采用向上排空气法。
[板书]
仪固装配原则:先下后上,先左后右。
物质加热原则:先均匀,后集中。
气体收集方法:
4
易溶于水排气法,根据密度定上下;
不溶微溶排水法,所得气体纯度大。
[小结]本节课我们通过“氧气的制取和性质”这个实验的具体操作,知道了实验室制取一
种气体的操作步骤和注意事项,为我们以后学习其他气体的制取和性质奠定了基础。
同时我们还明白了化学是一门以实验为基础的课程,任何一个科学结论的获得都不是随随
便便的,都是在实验的基础上得出来的。这就告诫我们无论做什么都必须实事求是。
[布置作业]习题 3
板书设计
三、活动与探究
1.文字表达式:
碳+氧气 二氧化碳
铁+氧气 四氧化三铁
2.实验室制取氧气操作歌诀
一要检查气密性,
二把药品加△(△指试管)中;
三把仪器固定好,
四再点燃酒精灯;
五用排水集气法,
收集氧气做备用;
六把导管移出水,
最后熄灭酒精灯。
3.仪器装配原则:先下后上,先左后右。
物质加热原则:先均匀,后集中。
气体收集方法:
易溶于水排气法。根据密度定上下;
不溶微溶排水法,所得气体纯度大。
考题回顾
1.下列制取氧气的方法中,简单易行、不污染环境的是……( )
A. 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ B.2H2O2 2H2O+2H2O+O2↑
C. 2KClO3 2KCl+3O2↑ D.空气 液态空气 O2
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2.实验室里制取氧气大致可分为下列步骤:①用排水法收集氧气;②熄灭酒精灯;③点燃
酒精灯,加热试管;④将高锰酸钾装入试管,用带导管的塞子塞紧试管,并把它固定在铁架台
上;⑤检查装置的气密性;⑥将导管从水槽中取出。请按正确的操作顺序,将以上步骤的序号
写在横线上:________________。
3.分别分解高锰酸钾、氯酸钾(KClO3)、过氧化氢(H2O2)三种物
质,都可以制得氧气。这说明三种物质的组成中都含有…………………………………( )
A.氧化物 B.氧元素 C. 氧分子 D.氧气
4.被称为“绿色氧化剂”的过氧化氢“H2O2”俗称双氧水,是一种无色液体,常用作无公
害的消毒杀菌剂和漂白剂等,在有少量催化剂(如 MnO2)的条件下,它能迅速分解,生成氧气和
水,请回答下列问题:
(1)过氧化氢分解的化学方程式是_________。
(2)若在实验室用过氧化氢制取氧气,可采用实验室制取__________(填 O2 或 CO2)的反应
装置。
(3)怎样鉴别水和双氧水两瓶无色液体(简述实验操作步骤、现象、结论)。
答案:1.B 2.⑤④③①⑥② 3.B
4.(1)2H2O2 2H2O+O2↑ (2)CO2 (3)用试管各取少量两种液体,分别加入少量二氧化锰,
有气泡产生的为双氧水,无气泡产生的是水。
备课资料
1.实验室制取氧气歌诀
试管口部略下倾,
导管伸入稍露头;
先均后固用外焰,
缓慢加热向管底;
排水方法收氧气,
连续气泡再入瓶;
实验之后移导管,
然后再撤酒精灯。
新疆 罗志英
2.为什么双氧水可以用来消毒伤口和漂白织物?
双氧水学名叫过氧化氢,化学式为 H2O2。纯的过氧化氢是淡蓝色或近于无色的黏稠液体,
市场销售的一般是 3%和 30%的水溶液。过氧化氢极不稳定,在受热和光照情况下易分解为水
和氧气。
2H2O2 2H2O+O2↑
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分解产生的氧气具有很强的杀菌和漂白能力。在医疗上可以用作消毒杀菌剂来洗涤伤口,
也可用于漱口以除去口臭;工业上用作漂白剂。用来漂白棉、毛、丝的织物;航天工业上,过
氧化氢还可用作喷气燃料和火箭燃料的氧化剂。
过氧化氢易分解失效,保存时常加入稳定剂,而且应放在阴凉、清洁、干燥处,远离热源
和火种,防止阳光直射,不可与有机物以及铁、铜、铬等金属共同贮存。
3.为什么高锰酸钾可以杀菌消毒和漂白织物?
高锰酸钾,俗名灰锰氧,化学式为 KMnO4。它是一种深紫色晶体,有金属光泽,易溶于水。
在有光存在或酸性介质中会缓慢变质,生成二氧化锰和释放氧气,光对高锰酸钾的分解有催化
作用。
4KMnO4+2H2O 4MnO2+4KOH+3O2↑
实验室中的高锰酸钾应存放在棕色瓶中,用以避光。
高锰酸钾与有机化合物作用时,可放出氧气,所以它是一种很好的氧化剂,具有强大的杀
菌消毒和漂白织物的作用。
0.1%的高锰酸钾水溶液,能杀死一般细菌。凡是能水洗的食物、碗筷、杯、碟等在这种
溶液中浸泡 5 分钟,细菌均可被杀死。0.01%~0.02%的高锰酸钾水溶液,也可以作为洗膀
胱和尿道的消毒剂。我们用稀的高锰酸钾溶液漱口,既可以起到消炎杀菌的作用,还可以除去
口臭。
高锰酸钾水溶液最好现用现配,如果配制时间较长,就会变质,由紫红色变成黑褐色,并
产生沉淀,也就失去了杀菌、漂白的作用。
4.神奇助手催化剂
100 多年前,有个魔术“神杯”的故事。有一天,
瑞典化学家贝采利乌斯在化学实验室忙碌地进行着实
验,傍晚,他的妻子玛丽亚准备了酒菜宴请亲友,祝贺他的生日。贝采利乌斯沉浸在实验
中,把这件事全忘了。直到玛丽亚把他从实验室拉出来,他才恍然大悟,匆忙地赶回家。一进
屋,客人们纷纷举杯向他祝贺,他顾不上洗手就接过一杯蜜桃酒一饮而尽。当他自己斟满第二
杯酒干杯时,却皱起眉头喊着:“玛丽亚,你怎么把醋拿给我喝!?”玛丽亚和客人都愣住了,
仔细瞧着那瓶子,还倒出一杯来大家品尝,一点儿没有错,确实是又甜又香的蜜桃酒呀!
贝采利乌斯随手把自己倒的那杯洒递过去,玛丽亚喝了一口,酸得吐了出来,也说:“甜
酒怎么一下子变成酸醋啦?”客人们纷纷凑近来,观察着、猜测着这“神杯”发生的怪事。
贝采利乌斯发现,原来酒杯里有少量黑色粉末。他瞧瞧自己的手,手指上沾满了铂黑,这
是在实验室研磨白金时给沾上的。他兴奋得把那杯酸酒一饮而尽。原来,把酒变成酸醋的魔力
是来源于白金粉末,是它使乙醇(酒精)和空气中的氧气起化学作用,生成丁醋酸。后来,人们
把这一作用叫做触媒作用,又叫催化作用。希腊语的意思是“解去束缚”。
催化剂是化学中的孙悟空,是化学科学的一员主将。
19 世纪末,在德国的一家工厂里,人们正在进行制造蓝靛的实验,需要很多的苯二酸。这
种化合物在当时价值昂贵。人们认为,用发烟硫酸同萘作用,一定能制得苯二酸,可是一再试
验都没有成功。有一天,化学家正在用萘做一个实验,叫听差取一个温度计来。听差偶然疏忽,
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把温度计弄破了,落了一点水银到反应的物质里,不料那物质就沸腾起来,很快就形成了大量
的苯二酸。准料到水银正是必需的催化剂,水银像魔术师那样变幻莫测!
20 世纪初,催化剂这个魔术师才开始成为人们不可缺少的得力“助手”。化学家们最早用
催化剂创造出将空气中的氮和氢气合成氨的奇迹,并实现了合成氨工业化。1926 年,人们利用
催化剂将一氧化碳加氢成功地合成了人造液体燃料。以后又用催化剂合成了甲醛、乙醛、染料、
橡胶等高分子聚合物。一切新的聚合物,都是新发现的催化剂作用下的产物。可以这样说,没
有催化剂,就没有现代的化学工业。
催化剂的确是一种很奇妙的物质,它能提高我们所希望的化学反应的速度,抑制不希望的
反应发生,而且自身在反应过程中不被消耗,能够反复地使用。因此催化剂对于化学工业中的
技术生产过程是一种非常重要的物质,仅从下面这个数字就能使我们知道它具有多么重要的意
义:所有化学产品的 90%以上,在其生产过程中要涉及到一种催化剂。据统计,现在人类使用
的催化剂,至少有 100 万种。在许多物质的转化过程中,它们简直到了“点石成金”、出神入
化的地步,因而创造了一个又一个奇迹。
德国的哈博,用铁作催化剂将大气中的氮和氧转化成氨,使农作物产量得到成倍的增长。
德国的齐格勒和意大利的纳塔,发现烯烃聚合催化剂,使人类进入了高分子时代。
美国孟都公司用铑作催化剂,由甲醇合成醋酸获得成功,从而改变了过去依靠粮食制醋酸
的历史。
南非以煤为原料,经过一系列的催化转化,终于制得了汽油。在咄咄逼人的石油危机声中,
开辟出一条以煤制油的新道路。
日本高沙公司用重金属作催化剂,合成出薄荷醇,并且出口量占世界销售量的 1/3,从此,
薄荷的生产再不只靠大自然了……
据有关资料介绍,现在人类使用的 70%的橡胶、90%以上的塑料、50%以上的纤维和油漆、
80%的药品和染料等,都是通过化学催化技术制得的。现在,美国化学催化工业的产值占其国
民经济总产值的 20%以上。
1895 年,德国化学家奥斯特瓦尔德给催化剂和催化作用下了个科学的定义:一种在化学反
应前后,本身的质量和化学性质都不变,只是改变化学反应速度的物质,叫做“催化剂”。在
化学反应中催化剂的特殊作用叫做“催化作用”。于是,铂黑被叫做氢和氧化合的催化剂,而
酸被叫做淀粉水解成葡萄糖的催化剂。
不少化学反应需在高温高压下才能进行,但在催化剂的作用下,可以大大降低反应温度和
压力,节省大量能源。原来速度很慢很慢的化学反应,在催化剂的作用下,反应速度可提高数
百万倍。例如,在常温常压下把氢气和氧气同时放到一个容器里,即使是过 1 万年也不能化合
成水。可是,如果向容器内投掷一颗铂粒,就会发生爆炸,它们剧烈反应变成了水。由此可知,
我们现在喝的水大部分是几十万年甚至几千万年的“古水”,而不是刚刚生成的“新水”。这
一点对科学家们研究地层年龄和地质结构非常有用。再比如合成顺丁橡胶的单体(原料)丁二烯,
是由丁烯氧化脱氢后制得的,十几年前要在 300 多摄氏度的高温下进行。不久前,我国化学家
发现了一种新的催化剂,使这种化学反应在 200 多度的温度下就完成了。
催化作用被证明在工业上具有头等的重要性。例如,硫酸是一种仅次于空气、水和食盐的
重要无机化合物,而制造硫酸的最好方法就是将硫燃烧——先变成二氧化硫(SO2),再变成三氧
化硫(SO3)。如果不加入铂黑一类的催化剂的话,从二氧化硫变成三氧化硫这一步就进行得像蜗
牛爬行一样慢。镍粉末(在大多数情况下用它来代替铂黑,因为它比较便宜)以及铬、铜、五氧
化二钒、三氧化二铁、二氧化锰等化合物也是重要的催化剂。事实上,在工业上一个化学生产
8
过程能否成功,在很大程度上取决于能否找到正好适合有关反应的催化剂。正是由于齐格勒发
现了一种新型的催化剂,才使聚合物的生产发生了一场革命。
在生物体中催化剂也起着极其重要的作用,不过它在那儿叫做酶。在物质代谢中酶的作用
是优化一定的化学反应,它是有选择性的,能从许许多多的供给物中选择某种类型的分子,并
将它转化成一定的产品;此外这种极佳的化学反应能在很温和的条件下进行。人工制造的催化
剂大多数不具备很强的针对性,在其工作时常常需要相对较高的温度或压力,但尽管如此它对
保持化学合成的有效性以及生产成本的合理性起着决定性的作用,许多化学反应只有通过催化
剂才能顺利进行。
如今在催化剂中最著名的是安装在汽车中的有毒废气清除装置。它能消除汽车废气中有毒
的一氧化碳和氮氧化物等,从而对减少“酸雨”起着决定性的作用。其中起催化作用的贵金属
层是由铂或铑构成,它将一氧化氮还原成元素氮并同时将一氧化碳氧化成二氧化碳,这里所生
成的两种物质都是无害的气体。这一过程正如人们今天所知的那样:有害物附着在金属表面,
这时氮氧化物被分解成结构原子;氧原子在催化剂表面上与一氧化碳化合成二氧化碳,余下的
氮原子则与另一个氮原子组合成氮分子。
寻找好的催化剂对于化工企业的生产是非常重要的,化学家为了找到好的催化剂,经常是
尝试各种各样的样品,老一辈的化学家称之“耕耘周期表”,意思就是说把周期表小的元素都
试一下。如今人们积累了很多催化方面的知识,特别对催化反应过程的细节有了很多的了解,
这样。催化剂的寻找不再像以前那么盲目,而是有目的地合成特定的化学反应需要的特殊的催
化剂。
年级 初三 学科 化学 版本 期数
内容标题 制取氧气(第二课时)
分类索引号 G.623.2 分类索引描述 教学法
主题词 制取氧气(第二课时) 栏目名称 教案精选
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