1.1 空气的成分 第三课时课件 2025-2026学年浙教版科学八年级下册

第1节 空气的成分 第3课时 教学课件 科学新教材 浙教版 八年级下册 1.7.2013 大家好，欢迎来到今天的科学课堂。本节课我们将继续学习第一章《我们呼吸的空气》的第一节——空气的成分，这是第三课时的内容。在这节课中，我们将重点学习氧气的制取方法，以及两种基本的化学反应类型：化合反应和分解反应。希望通过今天的学习，大家能对我们身边的空气有更深入的了解。 ‹#› 目 录 01 氧气的制取 工业制法 & 实验室制法 02 化合反应和分解反应 两种基本反应类型的对比 03 课堂小结与练习 知识点回顾与巩固练习 1.7.2013 本次课程主要分为三个部分。首先，我们将学习氧气的制取，包括工业上大规模生产氧气的方法和实验室里常用的制取方法。接着，我们会通过对比，学习两种重要的化学反应类型：化合反应和分解反应。最后，我们会对本节课的内容进行小结，并通过一些练习题来巩固所学知识。 ‹#› 01 氧气的制取 1.7.2013 现在，让我们进入第一部分：氧气的制取。氧气是我们生存必不可少的气体，那么在工业上和实验室里，我们是如何获得它的呢？这就是我们接下来要探讨的内容。 ‹#› 氧气的工业制法（一）：空气冷冻分离法 核心原理：利用沸点差异 利用氮气（-196°C）和氧气（-183°C）的沸点不同。先将空气压缩降温液化，再低温蒸发，沸点低的氮气先汽化，从而分离出液氧。此过程属于物理变化。 工艺流程步骤 空气 → 多次压缩降温 → 液态空气 → 低温蒸发（-196°C）→ 分离出液氧 1.7.2013 工业上制取大量氧气，最常用的方法是空气冷冻分离法。这个方法的原理很巧妙，它利用了空气中氮气和氧气沸点不同的特点。我们知道，氮气的沸点是-196°C，比氧气的-183°C要低。所以，当我们把空气经过多次压缩和降温，使其变成液态空气后，再进行低温蒸发，沸点较低的氮气就会首先变成气体跑出来，剩下的主要就是液态的氧气了。这个过程属于物理变化，因为没有新物质生成。 ‹#› 氧气的工业制法（二）：膜分离技术 技术原理 利用具有富集氧气功能的薄膜，在一定压力下让空气通过。薄膜如同“分子筛”，让氧气分子更容易通过，从而得到含氧量较高的富集空气。 1.7.2013 除了空气冷冻分离法，还有一种方法叫做膜分离技术。这种方法是让空气通过一种特殊的薄膜，这种薄膜就像一个筛子，能让氧气分子更容易通过，而把氮气分子等“筛”在外面。这样，通过薄膜后的气体，氧气的含量就提高了。如果进行多级分离，甚至可以得到纯度很高的氧气。这种方法操作起来比较方便，在一些对氧气纯度要求不是特别高的场合应用广泛。 ‹#› 氧气的实验室制法：分解过氧化氢 反应原理 过氧化氢（H₂O₂）在二氧化锰（MnO₂）的催化作用下，分解为水和氧气。这是实验室制取氧气最常用的方法之一。 反应文字表达式 过氧化氢 --(二氧化锰)--> 水 + 氧气 小知识 过氧化氢溶液俗称双氧水，是一种无色透明液体。 1.7.2013 在实验室里，我们无法像工业上那样大规模制取氧气，所以会采用更简便的方法。最常用的就是分解过氧化氢溶液。过氧化氢，也就是我们常说的双氧水，在常温下分解很慢，但如果加入二氧化锰作为催化剂，分解速度就会大大加快，生成水和我们需要的氧气。大家可以看到这个反应的文字表达式，二氧化锰写在箭头的上方，表明它是催化剂。 ‹#› 实验装置与操作步骤 发生装置：固液常温型 主要仪器：锥形瓶、分液漏斗。反应在常温下进行，无需加热。 收集装置：排水法 主要仪器：水槽、集气瓶。利用氧气不易溶于水的物理性质进行收集。 优点：收集到的气体较纯 缺点：收集到的气体不干燥 1.7.2013 这是实验室制取氧气的典型装置图。左边是发生装置，我们使用锥形瓶和分液漏斗，这属于固液常温型装置，因为反应不需要加热。右边是收集装置，我们采用排水法收集氧气，因为氧气不易溶于水。 ‹#› 实验操作步骤 01. 准备工作 向集气瓶内注满水 把集气瓶倒扣在水槽中 02. 排尽空气 排出发生装置和导管里的空气 确保装置气密性良好 03. 收集气体 待气泡连续均匀冒出时开始收集,收集满后在水下盖上玻璃片 04. 放置集气瓶 将集气瓶正放在实验台上(氧气密度略大于空气) 05. 氧气检验 用带火星的木条伸入瓶内,若木条复燃，证明收集成功 06. 注意事项 保证装置气密性良好 收集过程中保持集气瓶稳定 1.7.2013 具体的操作步骤分为这几步。首先，我们要把集气瓶装满水，倒扣在水槽里。然后开始反应，注意要等导管口的气泡连续、均匀地冒出来时再开始收集，这是为了排尽装置里的空气，保证收集到的氧气更纯净。收集满后，在水下盖上玻璃片，取出集气瓶并正放在桌面上。最后，我们可以用带火星的木条来检验，如果木条复燃，就证明收集到的是氧气。 ‹#› 思考与讨论：分液漏斗 vs 长颈漏斗 分液漏斗 (Separatory Funnel) 可控性强：通过活塞精确控制液体滴加速度，从而控制反应速率。 操作灵活：可以随时关闭活塞，停止反应，实验安全性更高。 长颈漏斗 (Thistle Funnel) 结构简单：构造简单，成本低，但无法控制液体滴加速度。 注意事项：下端管口必须插入液面以下形成“液封”，防止气体从漏斗口逸出。 1.7.2013 在这个实验中，我们使用的是分液漏斗。大家思考一下，如果换成长颈漏斗，有什么区别呢？分液漏斗的优点在于它有一个活塞，可以精确控制双氧水的滴加速度，这样我们就能控制反应的快慢，甚至随时停止反应。而长颈漏斗虽然简单，但它无法控制液体滴加，而且为了防止气体从漏斗口跑掉，它的下端必须插到液面以下，形成一个“液封”。 ‹#› 催化剂（触媒） 什么是催化剂？ 在化学反应中能改变（通常是加快）其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。 一变 改变化学反应速率（通常指加快） 两不变 质量不变、化学性质不变（反应前后） 典型实例 过氧化氢分解反应中的二氧化锰 (MnO₂) 1.7.2013 刚才我们提到了二氧化锰，它在反应中扮演了一个非常重要的角色——催化剂。催化剂的定义是：能改变其他物质的化学反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后都不变。这里的“改变”通常指的是加快反应速率。我们可以用“一变两不变”来概括它的核心特点，这是理解催化剂概念的关键。 ‹#› 对“催化剂”的理解 不改变生成物的质量 催化剂只改变反应的快慢，不会增加或减少最终产物的产量，它只是让反应更快地达到终点。 具有专一性 一种催化剂通常只对某一个或某一类反应起作用，并非万能，就像一把钥匙开一把锁。 非反应物或生成物 在化学方程式中，催化剂写在“=”的上方或下方，表明它参与过程但最终恢复原样。 1.7.2013 关于催化剂，我们还要澄清几个常见的误区。第一，催化剂不能增加生成物的质量，它只是让反应更快地达到终点。第二，催化剂具有专一性，就像一把钥匙开一把锁，二氧化锰能催化过氧化氢分解，但不一定能催化其他反应。第三，在书写化学方程式时，催化剂要写在箭头的上下方，表明它参与了反应过程，但最终又恢复了原样，它既不是反应物，也不是生成物。 ‹#› 探究实践：氧气的性质研究 木炭在氧气中燃烧 燃烧更旺，发出白光 放出大量热量 生成能使澄清石灰水变浑浊的气体（二氧化碳） 铝箔在氧气中燃烧 剧烈燃烧，发出耀眼的白光 放出大量热 生成白色固体（氧化铝） 1.7.2013 制取出氧气后，我们来研究一下它的性质。我们做了两个实验：把红热的木炭和铝箔伸入氧气瓶中。大家可以看到，木炭在氧气中燃烧得比在空气中更旺，发出白光。而铝箔在空气中很难燃烧，但在氧气中却能剧烈燃烧，发出耀眼的白光。这些现象都说明，氧气的化学性质比较活泼，能支持燃烧。 ‹#› 思考与讨论：装置分析 发生装置 (Gas Generator) 由锥形瓶、分液漏斗等仪器组成，主要作用是通过化学反应产生气体。 收集装置 (Gas Collector) 由水槽、集气瓶等仪器组成，主要作用是收集并储存制得的气体（图示为排水法）。 1.7.2013 我们再来回顾一下整个实验装置。一个完整的气体制取装置通常分为两部分：左边的发生装置，它的作用是产生气体；右边的收集装置，它的作用是收集我们制得的气体。理解装置的组成和各部分的作用，有助于我们更好地进行实验操作和分析问题。 ‹#› 科学拓展：加热氯酸钾制氧气 图示：加热固体制气发生装置 反应原理与表达式 氯酸钾在二氧化锰催化及加热条件下分解： 氯酸钾--(MnO₂, △)-->氯化钾 + 氧气 装置特点解析 属于固体加热型发生装置。 关键特征：需要酒精灯加热，试管口略向下倾斜（防止冷凝水倒流）。 1.7.2013 除了分解过氧化氢，实验室里还可以通过加热氯酸钾来制取氧气。这个反应也需要二氧化锰作为催化剂，并且需要加热。所以它的发生装置是固体加热型，和我们之前用的固液常温型装置不同。这是另一种重要的实验室制氧方法，大家可以了解一下。 ‹#› 02 化合反应和分解反应 1.7.2013 学习了氧气的制取和性质，我们接触了好几个化学反应。这些反应看起来各不相同，但我们可以根据它们的特点进行分类。接下来，我们就来学习两种最基本的化学反应类型：化合反应和分解反应。 ‹#› 化合反应 vs 分解反应 第一组：多变一（化合反应） 反应 1：硫的燃烧 硫 + 氧气 → 二氧化硫 反应 2：铁的燃烧 铁 + 氧气 → 四氧化三铁 第二组：一变多（分解反应） 反应 3：氯酸钾分解 氯酸钾 → 氯化钾 + 氧气 反应 4：过氧化氢分解 过氧化氢 → 水 + 氧气 1.7.2013 大家请看屏幕上的四个化学反应。我们可以把它们分成两组。第一组是硫和铁分别在氧气中燃烧，第二组是氯酸钾和过氧化氢的分解反应。请大家仔细观察，这两组反应在反应物和生成物的种类上有什么不同？ ‹#› 化合反应 基本定义 由两种或两种以上的物质生成一种物质的反应。 反应特点 可概括为“多变一”。 通式：A + B + ... → X 典型实例 反应物 (Reactants) 碳 (C) 氧气 (O₂) 条件：点燃 生成物 (Product) 二氧化碳 (CO₂) 1.7.2013 我们来看第一组反应，它们都是由两种物质反应生成了一种物质。这种由两种或两种以上物质生成一种物质的反应，我们称之为化合反应。它的特点可以概括为“多变一”。比如碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，就是一个典型的化合反应。 ‹#› 分解反应 基本定义 由一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应。 反应特点 一变多 (X → A + B + ...) 反应物只有一种，生成物有多种，与化合反应的“多变一”正好相反。 典型实例：碳酸分解 H₂CO₃→H₂O+CO₂↑ 碳酸 → 水 + 二氧化碳 生活中常见的碳酸饮料（如汽水）中含有碳酸。碳酸不稳定，容易发生分解反应，产生二氧化碳气体，这就是我们喝汽水时感觉到的气泡来源。 1.7.2013 再来看第二组反应，它们都是由一种物质反应生成了两种物质。这种由一种物质生成两种或两种以上物质的反应，我们称之为分解反应。它的特点正好和化合反应相反，是“一变多”。比如我们喝的碳酸饮料，里面的碳酸不稳定，会分解成水和二氧化碳，这就是一个分解反应。 ‹#› 课堂小结 氧气的制取 工业制法 空气冷冻分离法 膜分离技术 实验室制法 分解过氧化氢 (MnO₂催化) 加热氯酸钾 (MnO₂催化) 催化剂 核心特点：一变两不变 一变：改变反应速率 两不变：质量和化学性质 基本反应类型 化合反应 特点：多变一 (A + B → AB) 分解反应 特点：一变多 (AB → A + B) 1.7.2013 好了，这节课的主要内容就到这里。我们来简单回顾一下：我们学习了氧气的工业和实验室两种制取方法；认识了催化剂，记住它“一变两不变”的特点；还学习了两种基本反应类型——化合反应和分解反应，它们的特点分别是“多变一”和“一变多”。希望大家都能掌握这些知识。 ‹#› 课堂练习 典例1：下面是实验室制取、收集、验满、验证氧气性质的装置或操作，其中错误的是（ ） 答案：C 解析：氧气验满时，应将带火星的小木条放在集气瓶口，而不是伸入瓶内。伸入瓶内只能证明瓶内有氧气，无法证明已满。 A. B. C. D. 1.7.2013 现在我们来做几道练习题巩固一下。第一题，大家看哪个操作是错误的？对，是C选项。验满氧气的时候，我们要把带火星的木条放在集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气已经满了。如果伸入瓶内，就无法判断是瓶内的氧气使木条复燃，还是瓶口的氧气，这样操作是错误的。 ‹#› 课堂练习 典例 2：下列关于催化剂的说法中，正确的是（） A. 催化剂只能加快反应速率 B. 反应前后催化剂的质量和性质不变 C. 一个反应可以有多种催化剂 D. 使用催化剂可以增加生成物的质量 正确答案：C 解析：催化剂不仅能加快反应速率，也能减慢（负催化剂）；反应前后化学性质不变，物理性质可能改变；催化剂不影响生成物质量。因此，一个反应可以有多种催化剂（如过氧化氢分解可用二氧化锰或氧化铜）是正确的。 1.7.2013 第二题考察的是催化剂的概念，正确答案是C，一个反应可以有多种催化剂。第三题是一个综合分析题，过氧化氢分解产生氧气，使瓶内气压增大，所以气球会被压小，红墨水会向左移动，因此C选项是正确的。通过这几道题，希望大家能更好地理解和运用今天所学的知识。 ‹#› 课堂练习 典例 3：小乐利用如图所示的装置和药品进行实验，下列有关该实验的分析正确的是（） A．装有过氧化氢溶液的仪器是长颈漏斗 B．小乐想多次重复该实验以获得普遍规律，但是实 验中的二氧化锰不能重复利用 C．由于反应时快速产生氧气，使得广口瓶内的气压 不断增大，气球会变小，红墨水滴会左移 D．实验中的反应物只有过氧化氢，根据质量守恒定律，反应过程中其溶液总质量不变 正确答案：C 解析：过氧化氢分解产生氧气，使广口瓶内气压增大，气球受压变小，红墨水滴向左移动。 1.7.2013 第二题考察的是催化剂的概念，正确答案是C，一个反应可以有多种催化剂。第三题是一个综合分析题，过氧化氢分解产生氧气，使瓶内气压增大，所以气球会被压小，红墨水会向左移动，因此C选项是正确的。通过这几道题，希望大家能更好地理解和运用今天所学的知识。 ‹#› 谢谢观看 1.7.2013 今天的课就上到这里，感谢大家的观看！希望通过这节课的学习，大家对空气的成分有了更深入的了解，我们下节课再见！ ‹#› $