内容正文:
课题2 氧气(第二课时)教学设计
人教版(五四学制)初中化学 八年级全一册
一、教材分析
本课时选自人教版(五四学制)八年级全一册第二单元课题2《氧气》的第二课时。在第一课时学生已认识氧气物理性质与检验方法的基础上,本课时聚焦氧气的化学性质。教材通过木炭、硫、铁丝在氧气中燃烧的系列实验活动,引导学生观察对比、归纳总结,进而建立化合反应与氧化反应的基本概念,初步形成研究物质化学性质的一般思路与方法。
二、四维核心素养
化学观念:认识氧气能与碳、硫、铁等多种物质发生化学反应,初步形成物质是在不断变化的化学变化观,理解物质的性质决定其用途。
科学思维:通过对比物质在空气和氧气中燃烧现象的异同,归纳化合反应“多变一”的特征与氧化反应的本质,培养归纳概括与对比分析能力。
科学探究:经历“观察实验—记录现象—分析推理—得出结论”的完整探究过程,学习规范描述实验现象的基本方法,提升科学探究素养。
科学态度与责任:认识化学实验的安全操作规范,树立实验安全意识;通过硫燃烧产物对空气的影响,增强环境保护意识与社会责任感。
三、教学重难点
教学重点:氧气的化学性质;化合反应与氧化反应的概念及判断。
教学难点:准确、规范地描述物质在氧气中燃烧的实验现象;理解化合反应与氧化反应的联系与区别。
四、设计意图
本课时以“任务驱动—实验探究—对比归纳—概念建构”为主线,围绕氧气的化学性质设计系列探究活动。首先以复习旧知导入新课,通过带火星木条复燃的小实验唤起学生对氧气助燃性的已有认知,自然过渡到深入探究氧气与不同物质反应的化学性质。
在实验探究环节,依次安排木炭、硫、铁丝三种物质在氧气中燃烧的对比实验,让学生在动手观察中收集事实证据,体会物质在空气与氧气中燃烧现象的差异,认识反应物浓度对反应剧烈程度的影响。每个实验后引导学生用规范语言描述现象,训练科学表达能力。
在充分实验事实的基础上,引导学生从反应形式和反应本质两个维度归纳概括,自主建构化合反应与氧化反应的概念,并通过实例辨析两者的联系与区别,发展归纳思维与分类观念。同时融入实验安全教育和环保教育,落实科学态度与责任素养的培养。
五、教学过程
任务一:复习回顾,激趣导入
【任务情境】
教师出示一瓶预先收集好的氧气,提问:“上节课我们认识了氧气的物理性质,谁能说一说氧气有哪些物理性质?如何检验一瓶气体是不是氧气?”
学生举手回答:氧气是无色、无味的气体,密度比空气略大,不易溶于水;检验方法是将带火星的木条伸入集气瓶中,若木条复燃则证明该气体是氧气。
【教师演示】
教师将带火星的木条伸入盛有氧气的集气瓶中,木条复燃。
教师追问:“木条为什么能在氧气中复燃,而在空气中只是火星微弱?这说明氧气具有怎样的化学性质?”
学生思考并回答:氧气能支持燃烧,具有助燃性。
【过渡设问】
教师引导:“氧气不仅能使带火星的木条复燃,还能与许多物质发生化学反应。今天我们就通过一系列实验,深入探究氧气的化学性质,看看氧气到底能跟哪些物质反应,反应时会产生怎样的现象。”
教师板书课题:氧气的化学性质——第二课时。
任务二:实验探究——木炭在氧气中燃烧
【任务情境】
教师提出任务:“我们先来观察木炭在空气中和在氧气中燃烧的现象有什么不同。请同学们注意观察实验前、实验中、实验后的变化,并将观察到的现象记录在任务单上。观察时要重点关注:物质的颜色状态变化、光或火焰的颜色、是否放热、生成物有什么特征。”
【教师演示实验】
步骤一:用坩埚钳夹取一小块木炭,先在空气中展示,让学生观察木炭的颜色和状态——黑色固体。然后在酒精灯上加热至红热,观察木炭在空气中燃烧的现象——木炭红热,发出红光,放出热量,但没有火焰。
步骤二:将红热的木炭由集气瓶口向下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中,观察现象——木炭剧烈燃烧,发出明亮的白光,放出大量热。
步骤三:燃烧结束后,向集气瓶中倒入少量澄清石灰水,用玻璃片盖住瓶口并振荡,观察现象——澄清石灰水变浑浊。
【学生活动】
学生分组观察并记录实验现象,填写任务单上的现象记录表。
教师引导学生对比讨论:木炭在空气中和在氧气中燃烧的现象有什么不同?为什么会有这种不同?
学生讨论后回答:在空气中只是红热、发红光,在氧气中剧烈燃烧、发白光;在氧气中燃烧更旺更剧烈,说明氧气浓度越高,物质燃烧越剧烈。
【教师讲解】
教师引导学生分析澄清石灰水变浑浊说明生成了什么物质——生成了二氧化碳气体。
教师总结归纳:木炭(主要成分是碳)在氧气中燃烧,发出白光,放出热量,生成能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。这说明碳能与氧气发生化学反应。
教师追问:“为什么木炭要由瓶口向下缓慢伸入集气瓶,而不能直接伸到底部?”引导学生思考:如果快速伸到底部,木炭燃烧放出的热量会使集气瓶中上部的氧气受热膨胀逸出,木炭很快就会熄灭,不能持续观察到剧烈燃烧的现象。缓慢伸入可以让木炭与氧气充分反应,现象更明显。
任务三:实验探究——硫在氧气中燃烧
【任务情境】
教师提出新任务:“接下来我们观察硫在空气中和氧气中燃烧的现象。硫是一种淡黄色的固体粉末,它在氧气中燃烧会产生什么现象呢?请同学们仔细观察火焰的颜色,并注意闻气味的正确方法。同时思考:这个实验为什么要在集气瓶底部预先留少量水?”
【教师演示实验】
步骤一:在燃烧匙中放入少量硫粉,先展示硫粉的颜色和状态——淡黄色固体粉末。然后在酒精灯上加热至硫燃烧,观察硫在空气中燃烧的现象——硫在空气中安静地燃烧,发出微弱的淡蓝色火焰,放出热量,产生有刺激性气味的气体。
步骤二:将燃着的硫伸入盛有氧气的集气瓶中,观察现象——硫在氧气中剧烈燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰,放出大量热,产生有刺激性气味的气体。
步骤三:教师提醒学生闻气体气味的正确操作——不要直接把鼻孔凑到集气瓶口去闻,而应该用手轻轻在瓶口扇动,使极少量气体飘进鼻孔。
【学生活动】
学生观察并记录实验现象,完成任务单上的对比表格,将硫在空气中和氧气中燃烧的现象逐项填写。
教师组织讨论:硫在空气中和在氧气中燃烧的火焰颜色有什么不同?生成的气体有什么气味?
学生回答:空气中是淡蓝色火焰,氧气中是明亮的蓝紫色火焰;生成的气体有刺激性气味。
【教师讲解】
教师引导:硫在氧气中燃烧比在空气中更剧烈,火焰更明亮,再次说明氧气浓度越高,燃烧越剧烈。
教师强调环保意识:硫燃烧生成的二氧化硫是一种空气污染物,会刺激人的呼吸道,还会导致酸雨等环境问题。因此实验时集气瓶底部要预先放少量水来吸收二氧化硫,减少对空气的污染。
教师追问:“为什么硫的实验要在通风橱中进行?”引导学生认识到二氧化硫有毒,必须在通风条件下进行实验,保护师生健康。
任务四:实验探究——铁丝在氧气中燃烧
【任务情境】
教师设问:“木炭和硫都能在氧气中燃烧,那么铁丝能在氧气中燃烧吗?铁丝在空气中能燃烧吗?我们通过实验来寻找答案。请同学们特别注意观察铁丝在氧气中燃烧时的现象,以及集气瓶底部为什么要预先放少量水或铺一层细沙。”
【教师演示实验】
步骤一:取一根细铁丝,用砂纸反复打磨除去表面的铁锈和油漆层。教师说明:铁丝表面有一层致密的氧化膜或油漆,会阻碍铁丝与氧气的接触,因此需要打磨干净才能保证实验成功。打磨后让学生观察铁丝的颜色和状态——银白色金属丝状。
步骤二:将铁丝绕成螺旋状,一端系上一根火柴梗。教师说明:绕成螺旋状可以增大铁丝的受热面积,使铁丝局部温度更容易达到着火点,让铁丝持续燃烧;系火柴梗的目的是利用火柴燃烧产生的热量引燃铁丝。
步骤三:点燃火柴,待火柴临近燃尽时(火柴即将烧完但还有余火),将铁丝由集气瓶口向下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。
步骤四:观察现象——铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成一种黑色固体。
教师提醒:集气瓶底部要预先留少量水或铺一层细沙,防止生成的高温熔融物溅落下来炸裂集气瓶瓶底。
【学生活动】
学生观察并记录实验现象,特别注意“火星四射”这一特殊现象。
教师组织讨论:铁丝在空气中能燃烧吗?为什么铁丝在氧气中能剧烈燃烧?
学生回答:铁丝在空气中不能燃烧,只是红热;在氧气中能剧烈燃烧、火星四射。因为空气中氧气含量较低,不能使铁丝燃烧;而纯氧中氧气浓度高,满足了铁丝燃烧的条件。
【教师讲解】
教师总结:铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体(四氧化三铁)。
教师强调实验成功的关键注意事项:第一,铁丝表面必须打磨干净,除去氧化层和油漆;第二,铁丝要绕成螺旋状以增大受热面积;第三,火柴快燃尽时再伸入集气瓶,防止火柴燃烧消耗过多氧气;第四,集气瓶底部必须预留少量水或铺细沙,防止高温熔融物炸裂瓶底。
教师引导学生回顾三个实验:碳、硫、铁在氧气中燃烧都比在空气中更剧烈,这共同说明了什么?学生归纳:氧气的化学性质比较活泼,反应物浓度越大,反应越剧烈。
任务五:对比归纳——建构化合反应概念
【任务情境】
教师引导:“通过刚才三个实验,我们观察到碳、硫、铁都能与氧气发生反应。现在请同学们从反应物和生成物的角度,比较这三个反应有什么共同特征。请小组讨论后填写任务单上的对比表格。”
【小组讨论】
学生以四人小组为单位,讨论三个反应的共同特征:
(1)每个反应的反应物有几种物质?分别是什么?
(2)每个反应的生成物有几种物质?分别是什么?
(3)三个反应的反应条件是什么?
(4)三个反应的反应物中都有什么共同的物质?
【归纳总结】
各小组代表汇报讨论结果:三个反应的反应物都是两种物质——碳与氧气、硫与氧气、铁与氧气;生成物都只有一种物质——二氧化碳、二氧化硫、四氧化三铁;反应条件都是点燃。
教师引导:像这样由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应,叫做化合反应。
教师板书化合反应的定义,并指出化合反应的特征是“多变一”——多种物质变成一种物质。
教师追问深化:“化合反应一定是物质与氧气发生的反应吗?”引导学生举例思考,例如二氧化碳与水反应生成碳酸,这个反应也是化合反应(两种物质生成一种物质),但不是物质与氧气的反应。所以化合反应不一定是与氧气的反应。
教师再追问:“是不是只要有氧气参加的反应就一定是化合反应?”引导学生讨论后认识到:有氧气参加的反应不一定是化合反应,例如蜡烛燃烧生成二氧化碳和水,虽然有氧气参加,但生成物有两种,不属于化合反应。
任务六:拓展延伸——认识氧化反应与缓慢氧化
【任务情境】
教师提问:“刚才三个反应除了具有多变一的特征之外,还有什么共同点?”引导学生发现三个反应都是物质与氧气发生的反应。
【概念建构】
教师讲解:物质与氧发生的化学反应叫做氧化反应。氧气在氧化反应中提供氧,具有氧化性。
教师引导学生辨析:化合反应与氧化反应之间有什么联系和区别?它们的分类标准有什么不同?
学生讨论后得出:化合反应是从反应物和生成物的种类来分类的,特征是“多变一”;氧化反应是从是否与氧发生反应来分类的。有些反应既是化合反应又是氧化反应(如碳、硫、铁在氧气中燃烧);有些反应是化合反应但不是氧化反应(如二氧化碳与水反应);有些反应是氧化反应但不是化合反应(如蜡烛燃烧)。
【联系生活】
教师提问:“氧化反应都像燃烧那样剧烈并发光放热吗?生活中还有哪些氧化反应的例子?”
教师讲解:有些氧化反应进行得很慢,甚至不容易被察觉,这种氧化叫做缓慢氧化。
教师举例说明:动植物的呼吸作用(吸入氧气,体内有机物与氧气反应释放能量)、食物的腐烂变质、酒和醋的酿造、农家肥料的腐熟、铁制品生锈、塑料和橡胶的老化等,都是缓慢氧化的例子。
教师引导学生思考:缓慢氧化与燃烧有什么共同点和不同点?
学生回答:共同点都是氧化反应,都放出热量;不同点是燃烧很剧烈,伴随着发光现象,而缓慢氧化进行得很慢,不发光,不容易被察觉。
教师拓展:缓慢氧化虽然进行得慢,但放出的热量有时会聚集起来,如果热量不能及时散失,温度升高达到可燃物的着火点,就会引起自发燃烧,这种现象叫做自燃。例如白磷在空气中缓慢氧化,热量聚集后可能自燃。
任务七:课堂总结与分层练习
【课堂总结】
教师引导学生回顾本节课所学内容,形成知识网络:
(1)氧气的化学性质:氧气是一种化学性质比较活泼的气体,在一定条件下能与碳、硫、铁等多种物质发生化学反应,同时放出热量。氧气具有助燃性和氧化性。物质在空气中燃烧实际上是与空气中的氧气反应,氧气浓度越高,燃烧越剧烈。
(2)化合反应:由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。特征是“多变一”,属于基本反应类型之一。
(3)氧化反应:物质与氧发生的反应。根据反应的剧烈程度,氧化反应可以分为剧烈氧化(如燃烧、爆炸)和缓慢氧化(如呼吸、生锈、腐烂),两者的共同点是都属于氧化反应、都放热,不同点是剧烈程度和是否发光。
【分层练习】
基础巩固题:下列关于氧气的叙述中,属于氧气化学性质的是哪一项?A.无色无味气体 B.密度比空气略大 C.能支持燃烧 D.不易溶于水。请说明理由。
理解提高题:下列反应中,既属于化合反应又属于氧化反应的是哪一项?请分别说明每个反应的类型及判断依据。
拓展应用题:为什么在做铁丝在氧气中燃烧的实验时,集气瓶底部要预先放少量水或铺一层细沙?如果忘记放水或铺沙,可能会发生什么后果?
生活联系题:在日常生活中,为了防止铁制品生锈,人们采取了哪些措施?这些措施分别是从什么原理出发来减缓缓慢氧化的?
学生独立完成练习后,同桌互相检查,教师选取典型答案进行点评讲解,针对学生容易出错的地方进行强调。
六、板书设计
课题2 氧气(第二课时)
一、氧气的化学性质
氧气化学性质比较活泼,具有助燃性和氧化性
1. 碳在氧气中燃烧:发白光,放热,生成使石灰水变浑浊的气体
2. 硫在氧气中燃烧:蓝紫色火焰,放热,生成有刺激性气味的气体
3. 铁在氧气中燃烧:火星四射,放热,生成黑色固体
二、化合反应
两种或两种以上物质生成一种物质(“多变一”)
三、氧化反应
物质与氧发生的反应
剧烈氧化:燃烧(发光、放热,反应剧烈)
缓慢氧化:呼吸、生锈、腐烂(不发光,放热缓慢)
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