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視頻標簽：全國初中化學,實驗教學說課
所屬欄目：初中化學說課視頻
視頻課題：第五屆全國初中化學實驗教學說課視頻《氧氣的實驗室制取與性質》實驗改進-劉建敏云南
教學設計、課堂實錄及教案：第五屆全國初中化學實驗教學說課視頻《氧氣的實驗室制取與性質》實驗改進-劉建敏云南省昆明市第十中學初中化學
《氧氣的實驗室制取與性質》實驗改進——說課文稿
云南省昆明市第十中學 劉建敏
一、使用教材
人教版九年級《化學》上冊第二單元課題二“氧氣”的第1課時。
二、實驗器材
自制耐高溫硬質具支玻璃管，魚尾夾，鐵架臺（帶鐵夾），酒精燈，火柴，燒杯，分液漏斗，錐形瓶，三通管，導管，膠皮管，彈簧夾，橡皮塞，氣球，耳挖，鐵絲，硫粉，木炭，澄清石灰水，氫氧化鈉溶液，10%過氧化氫溶液，二氧化錳粉末。
三、實驗創新要求/改進要點
（1）改進發生裝置：實現既可控制反應速率又可隨用隨取。
（2）改進性質實驗裝置：讓多個性質實驗在同一根玻璃管中進行，化繁為簡。
（3）夾取儀器的改進：把魚尾夾固定在粗鐵絲上，再將鐵絲固定在橡皮塞上，既可以作夾取儀器使用，又可以作塞子使用，在本實驗中相比傳統的鑷子、坩堝鉗使用要更方便；由于硫燃燒污染較大，因此可以換成小耳挖來代替燃燒匙，這樣能更好的控制取用硫粉的量，減少污染。
（4）改進實驗教學內容：跟教材比，增加了驗證氧氣溶解性和密度的實驗，并以視頻的形式向學生展示“打樹花”，從而提高課堂趣味性、探究性和獲取科學知識的有效性。
四、實驗原理/實驗設計思路
教材設計的實驗方案在實踐中往往存在以下困難：第一，氧氣的性質實驗較多，需要的器材比較繁雜；第二，老師們要進行多個班級的教學，氣體制備量較大；第三，用高錳酸鉀制取氧氣實驗后的試管、桌面難清洗。
針對以上問題，我在教學中進行了一個優化：化繁為簡，將多個性質演示實驗整合為在一根硬質具支玻璃管中完成，改為一體化裝置，具支處連接一根導管即可用來驗證產物二氧化碳和吸收二氧化硫，具支玻璃管下端鋪了一層石棉絨可防止鐵絲燃燒產生的高溫熔融物掉落燙壞進氧氣的玻璃導管和橡皮塞。又考慮到鐵絲的劇烈燃燒對氧氣的量要求較高，若玻璃管直徑太小，氧氣量不夠，現象不明顯；若玻璃管直徑太大，則收集的時間過長且浪費過氧化氫溶液，經過多次嘗試，發現玻璃管的直徑為3cm時既可滿足氧氣量的需求，又能滿足縮短實驗時間的需求，現象非常明顯。（細節處理：若是鐵絲較細，火星會不夠劇烈，建議用2-3根鐵絲擰成一根，粗細大致和石棉網上的鐵絲一致時效果較好；火柴梗不需要太長，長度控制在一點燃差不多就可以伸入集氣瓶中引燃鐵絲，這樣更方便控制伸入的時間。）
另一方面，考慮到實際課堂教學中：1，在進行不同實驗探究時，中間要給學生預留記錄和分析的時間；2，過氧化氫溶液和二氧化錳粉末混合，容易出現異常劇烈反應的現象，可能還來不及收集氣體，反應就很快停止，速度快的也只能收集一瓶氣體，可實驗中至少要4瓶，導致要多次操作才能集滿4瓶氣體。因此，就需要一套能夠控制反應速率和隨用隨取的氣體發生裝置。于是進行了第二個優化：用分液漏斗控制反應速率，用小氣球收集多余氧氣，再配合使用彈簧夾的開和關就可以實現氣體的隨用隨取，從而達到預期的效果（裝置如圖1所示）。
圖1
五、實驗教學目標
（1）知識與技能：通過實驗認識氧氣的物理性質和化學性質；通過對比現象獲取“反應的劇烈程度與反應物的濃度有關”的知識。
（2）過程與方法：規范學生對實驗現象的描述；讓學生通過對實驗的觀察和思考學會“分析實驗信息并歸納結論”的科學方法；并逐漸形成用實驗來研究物質性質的一般思路。
（3）情感態度與價值觀：讓學生在體驗改進實驗帶來便利的同時培養學生的創新探索精神。
六、實驗教學內容
（1）探究氧氣的物理性質（顏色、狀態、氣味、溶解性、密度）。
（2）探究氧氣的助燃性（鐵絲、碳、硫的燃燒）。
七、實驗教學過程
（一）環節一：實驗導課。
實驗1：展示兩瓶氣體（用軟塑料瓶裝），一瓶氧氣，一瓶二氧化碳，分別倒入約等量的水，振蕩，觀察到一個變扁，一個無明顯變化；然后打開瓶蓋，分別伸入燃著的小木條，觀察到變扁的木條熄滅，無明顯變化的木條燒得更旺。提出問題，通過剛才的實驗：你能判斷哪瓶是氧氣嗎？你能總結出氧氣的哪些性質？學生思考分析得出結論：瓶子無明顯變化的是氧氣，并可推知氧氣不易溶于水、能支持燃燒。并拓展氧氣可以用排水法收集，可以用帶火星的木條來檢驗和驗滿氧氣。
設計意圖：提高學生興趣，激發學生探究欲望，也讓學生感受化學的魅力。
（二）環節二：提出問題。
①氧氣的密度比空氣大，還是小？
②氧氣能支持哪些物質的燃燒？
設計意圖：通過提出問題，引領實驗探究。
（三）環節三：實驗探究。
實驗2：氧氣的檢驗和與空氣密度的比較。在發生裝置中制取氧氣，往玻璃管伸入帶火星的木條，觀察到木條復燃，證明是氧氣。過一會后（此時需要老師根據實際情況控制好玻璃管內氧氣的量，最好讓氧氣的高度在玻璃管一半左右），再次往玻璃管伸入帶火星的木條，觀察到剛伸入木條，沒有復燃，繼續深入，觀察到復燃，證明一段時間后氧氣依然集中玻璃管的下方，從而驗證氧氣的密度的比空氣大。在并拓展裝滿氧氣的集氣瓶應正放在實驗臺上。
實驗3：將末端膠皮管接上一段玻璃管并將其放入裝有澄清石灰水的小燒杯中，在具支玻璃管靠近具支導管處驗滿氧氣后，緩慢伸入燒紅的木炭，觀察到木炭在空氣中燃燒發紅光，在氧氣中燃燒發白光，放出熱量，生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁。
歸納結論：碳+氧氣點燃二氧化碳。
反應的劇烈程度與氧氣的濃度有關。
實驗4：將末端的橡皮管連接裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，同樣的方法驗滿氧氣后，把在空氣中燃燒的硫緩慢伸入具支玻璃管，觀察到硫在空氣中燃燒發出淡藍色火焰，在氧氣中燃燒發出藍紫色火焰，放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體。操作完畢后迅速塞緊具支玻璃管，控制氧氣流速，緩緩將二氧化硫導出至氫氧化鈉溶液中，減少污染。
歸納結論：硫+氧氣點燃二氧化硫。
反應的劇烈程度與氧氣的濃度有關。
實驗5：氧氣驗滿后，將系有一段火柴梗且繞成螺旋狀的鐵絲在空氣中點燃后，待火柴快燃盡時伸入具支玻璃管中，觀察到鐵絲在空氣中紅熱但沒有燃燒，在氧氣中劇烈燃燒，放出熱量，火星四射，生成黑色固體（注：實際操作中，當看到火星有點弱時，我們可以往玻璃管通入一點氧氣，可以觀察到火星四射的現象更明顯了，再次說明反應的劇烈程度與氧氣的濃度有關）。提出問題：鐵絲為什么要繞成螺旋狀？玻璃管底部預先放入的水起什么作用？
歸納結論：鐵+氧氣點燃四氧化三鐵。
反應的劇烈程度與氧氣的濃度有關。
學生通過對比這三種物質分別在空氣中和氧氣中燃燒的劇烈程度，可歸納總結出：反應的劇烈程度與反應物的濃度有關。
再拋出問題：鐵真的不能再空氣中燃燒嗎？
拓展視野：播放“打樹花”表演視頻（專業表演，請勿模仿）。
（簡介：打樹花是河北省張家口蔚縣暖泉鎮的漢族傳統民俗文化活動。這種別具特色的古老節日社火，至今已有500余年歷史，是用熔化的鐵水潑灑到古城墻上，迸濺形成萬朵火花，因猶如枝繁葉茂的樹冠而稱之為"樹花"，其壯觀程度絕不亞于燃放煙花。后來，暖泉鎮每逢元宵佳節期間"打樹花"的習俗一直延續至今。打樹花也作為一項古老技藝，成為河北"省級非物質文化遺產"。）
該表演體現的化學知識是“鐵在空氣中燃燒”，演示實驗中用的的鐵絲，接觸面積不夠大，所以沒有燃燒，從而給學生拓展出結論：反應的劇烈程度不僅與反應物的濃度有關，還與反應物的接觸面積有關。
設計意圖：利用改進的實驗裝置，引發學生的認知沖突，使學生更深刻地理解實驗原理，也培養了學生的觀察能力、分析能力及對實驗創新的興趣。
（四）環節四：歸納總結氧氣的性質。
八、實驗效果評價
本節課以教材原有實驗為起點，借助一根玻璃管，同時完成了“氧氣的檢驗、氧氣和空氣密度的比較、碳硫鐵分別在氧氣中燃燒”共5個實驗，從而實現簡化裝置、簡化操作的實驗操作效果；再加上實驗內容的改編，提高課堂的探究性，發散思維，提高學生的實驗評價能力和創新精神。改進后的實驗裝置還可用于教材45頁的學生實驗活動1。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
