1.1 空气的成分 第3课时（导学案）科学新教材浙教版八年级下册

第1节 空气的成分 第3课时（导学案） 1.了解工业上制取氧气的两种方法（空气冷冻分离法、膜分离技术），知道二者均为物理变化； 2.掌握实验室用过氧化氢（双氧水）制取氧气的原理、发生装置与收集方法； 3.理解催化剂的概念，能说出催化剂在化学反应中的作用（"一变二不变"）； 4.通过对反应表达式的比较归纳，能区分化合反应和分解反应。 重点： 1.工业制氧方法与原理（利用沸点不同分离液态空气）； 2.实验室用双氧水制取氧气的装置、操作步骤与排水法集气； 3.催化剂概念；化合反应与分解反应的判断。 难点： 1.理解催化剂"一变二不变"（改变化学反应速率，本身质量和化学性质不变）； 2.排水法集气的时机（连续均匀冒气泡再收集）与验满方法； 3.由反应通式判断化合反应、分解反应。 【自主预习】 1.工业上制取大量氧气常用 法，它利用氮气和氧气的 不同进行分离，先汽化逸出的是 ；整个过程属于 变化。 2.工业制氧还可采用 技术：在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，经多级分离可得到含 以上氧气的富集空气。 3.实验室常用分解 （化学式H₂O₂，俗称双氧水）的方法制取氧气 4.组装仪器时应按从 到 、从 到 的顺序进行。 5.因为氧气 溶于水，可用 法收集；又因氧气密度比空气略大，集满氧气的集气瓶要 放在桌面上。 6.二氧化锰只起改变反应速率的作用，本身的 和 在反应前后都没有变化，这类物质叫作 （工业上又称触媒）。 7.由两种或两种以上物质生成一种物质的反应叫 反应，特点是" "；由一种物质生成两种或两种以上物质的反应叫 反应，特点是" "。 一、工业上制取氧气 空气中约含21%的氧气。医疗、工业上用的氧气量大，采用 制法；实验室只用少量氧气。 1. 空气冷冻分离法（物理分馏法） 原理：先将空气 使之 ，再利用氮气和氧气的 不同进行分离； 氮气沸点更 ，先 逸出，剩下主要是 ； 整个过程没有新物质生成，属于 变化。 2. 膜分离技术 在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的 ； 经多级分离，可得到含 以上氧气的富集空气； 该过程同样属于 变化。 思考讨论 工业制氧得到的氧气是纯净物还是混合物？冷冻分离和膜分离为什么都是物理变化？ 二、实验室制取氧气（双氧水分解法） 1. 反应原理 过氧化氢（H₂O₂）是无色透明液体，俗称双氧水，医疗上可用于消毒防腐；常温下过氧化氢即可分解放出氧气，加入二氧化锰后反应速率大大加快。 2. 实验装置 (1) 发生装置：烧瓶（或锥形瓶）、铁架台、分液漏斗、双孔橡皮塞、导管； (2) 收集装置：水槽、集气瓶、玻璃片。 (3) 烧瓶中先加约0.5g二氧化锰和50mL水；分液漏斗中加入20～50mL 10%的过氧化氢溶液。 (4) 烧瓶中50mL水的作用：稀释过氧化氢溶液，防止浓度 、反应过快，来不及收集气体，使气流 。 3. 操作步骤 (1) 组装仪器：从 到 、从 到 ； (2) 检查气密性：关闭分液漏斗活塞，把导管下端浸入水槽，用手紧握锥形瓶外壁；若导管口有气泡冒出，移开手后导管内形成一段 ，说明装置 ；若无气泡则 ，需检查改正； (3) 加入药品：锥形瓶中加二氧化锰粉末和水，塞紧带分液漏斗和导管的橡皮塞，分液漏斗中加入过氧化氢溶液； (4) 滴加药品：旋转分液漏斗活塞，缓慢滴加过氧化氢溶液； (5) 排水法集气： ① 集气瓶装满水，盖上玻璃片， 在水槽中； ② 待导管口气泡 、 冒出时，再把导管口伸入 瓶（开始排出的是装置内空气，不能立即收集）； ③ 当气泡从瓶口向外逸出时，说明已 ，在水下盖好玻璃片； ④ 将集气瓶移出水面， 放在桌面上。 4. 几个操作依据 操作 原因 用排水法收集 集满后集气瓶正放 玻璃片毛面盖瓶口 气泡连续均匀再收集 5. 氧气的检验 （注意：验满时木条应放在瓶口；检验瓶内气体时木条伸入瓶内。） 三、催化剂 1. 概念 在上述反应中，二氧化锰只起改变 的作用，而它本身的 和 在反应前后都没有变化，这样的物质叫作 （工业上又叫 ），它在反应中起 作用。 口诀："一变二不变"——一变：改变化学反应速率；二不变：本身质量不变、化学性质不变。 2. 对催化剂的正确理解 要点 说明 不改变生成物质量 催化剂只改变反应速率，不影响最终产物的产量 具有专一性 一种催化剂通常只对某一反应或某类反应起作用（如MnO₂不能催化所有化学反应） 不是反应物或生成物 在反应表达式中，催化剂写在"箭号"上下方，不能写在反应物、生成物位置 思考讨论：怎样设计实验证明二氧化锰是双氧水分解的催化剂？ 四、氧气性质验证（制取后的延伸实验） 1. 木炭在氧气中燃烧 操作：用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上烧至发红，由集气瓶口向下缓慢伸入； 现象： ； 验证：反应后向集气瓶内加入 、振荡， （证明生成CO₂）； 表达式： 。 2. 铝箔在氧气中燃烧 操作：把2cm×5cm铝箔片一端固定在粗铁丝上，另一端裹一根火柴；点燃火柴，待火柴将燃尽时，立即把铝箔伸入留有少量水、充满氧气的集气瓶； 现象： 表达式： 3. 讨论 发生装置、收集装置各是哪部分？ 红热木炭为什么要由瓶口向下缓慢伸入？ 4. 拓展：加热氯酸钾制氧气 实验室还可用分解氯酸钾（KClO₃）的方法制氧气，二氧化锰同样作催化剂： 五、化合反应与分解反应 1. 比较四类反应 反应 反应物种类 生成物种类 ①硫＋氧气→二氧化硫 ②铁＋氧气→四氧化三铁 ③过氧化氢→水＋氧气 ④氯酸钾→氯化钾＋氧气 2. 化合反应 定义：由两种或两种以上物质生成一种物质的反应； 特点： ； 通式： ； 举例： 。 3. 分解反应 定义：由一种物质生成两种或两种以上物质的反应； 特点： ； 通式： ； 举例： 。注意 判断依据只看反应物和生成物的种类 ，与是否有 参加、是否需要 或 无关。 课堂小结： 1．下列有关物质燃烧时观察到的现象叙述中，正确的是（　　） A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体 B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾 D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁 2.下列关于铁丝在氧气中燃烧实验的说法不正确的是（　　） A．集气瓶中预先装有少量水以防集气瓶破裂 B．将铁丝螺旋状缠绕在火柴上便于引燃 C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射 D．铁丝燃烧后生成一种红色的固体 3.某化学兴趣小组的同学检验氧气的化学性质实验中，实验记录或操作不正确的是(　　) A．木炭在氧气中燃烧会发出白光 B．将打磨后的铁丝盘成螺旋状，可增大铁丝的受热面积 C．红磷在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，并放热 D．做铁丝在氧气中的燃烧实验时，集气瓶应预先装有少量水或铺上一层细沙 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 空气的成分 第3课时（导学案） 1.了解工业上制取氧气的两种方法（空气冷冻分离法、膜分离技术），知道二者均为物理变化； 2.掌握实验室用过氧化氢（双氧水）制取氧气的原理、发生装置与收集方法； 3.理解催化剂的概念，能说出催化剂在化学反应中的作用（"一变二不变"）； 4.通过对反应表达式的比较归纳，能区分化合反应和分解反应。 重点： 1.工业制氧方法与原理（利用沸点不同分离液态空气）； 2.实验室用双氧水制取氧气的装置、操作步骤与排水法集气； 3.催化剂概念；化合反应与分解反应的判断。 难点： 1.理解催化剂"一变二不变"（改变化学反应速率，本身质量和化学性质不变）； 2.排水法集气的时机（连续均匀冒气泡再收集）与验满方法； 3.由反应通式判断化合反应、分解反应。 【自主预习】 1.工业上制取大量氧气常用空气冷冻分离（物理分馏）法，它利用氮气和氧气的沸点不同进行分离，先汽化逸出的是氮气；整个过程属于物理变化。 2.工业制氧还可采用膜分离技术：在一定压力下让空气通过具有富集氧气功能的薄膜，经多级分离可得到含90%以上氧气的富集空气。 3.实验室常用分解过氧化氢（化学式H₂O₂，俗称双氧水）的方法制取氧气 4.组装仪器时应按从左到右、从下到上的顺序进行。 5.因为氧气不易溶于水，可用排水法收集；又因氧气密度比空气略大，集满氧气的集气瓶要正放在桌面上。 6.二氧化锰只起改变反应速率的作用，本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化，这类物质叫作催化剂（工业上又称触媒）。 7.由两种或两种以上物质生成一种物质的反应叫化合反应，特点是"多变一"；由一种物质生成两种或两种以上物质的反应叫分解反应，特点是"一变多"。 一、工业上制取氧气 空气中约含21%的氧气。医疗、工业上用的氧气量大，采用工业制法；实验室只用少量氧气。 1. 空气冷冻分离法（物理分馏法） 原理：先将空气加压降温使之液化，再利用氮气和氧气的沸点不同进行分离； 氮气沸点更低，先汽化逸出，剩下主要是液态氧； 整个过程没有新物质生成，属于物理变化。 2. 膜分离技术 在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜； 经多级分离，可得到含90%以上氧气的富集空气； 该过程同样属于物理变化。 思考讨论 工业制氧得到的氧气是纯净物还是混合物？冷冻分离和膜分离为什么都是物理变化？ 工业制氧只是把空气中原有的氧气分离出来，没有生成新物质，属于物理变化；所得氧气通常还混有少量其他气体，是混合物。 二、实验室制取氧气（双氧水分解法） 1. 反应原理 过氧化氢（H₂O₂）是无色透明液体，俗称双氧水，医疗上可用于消毒防腐；常温下过氧化氢即可分解放出氧气，加入二氧化锰后反应速率大大加快。 2. 实验装置 (1) 发生装置：烧瓶（或锥形瓶）、铁架台、分液漏斗、双孔橡皮塞、导管； (2) 收集装置：水槽、集气瓶、玻璃片。 (3) 烧瓶中先加约0.5g二氧化锰和50mL水；分液漏斗中加入20～50mL 10%的过氧化氢溶液。 (4) 烧瓶中50mL水的作用：稀释过氧化氢溶液，防止浓度过大、反应过快，来不及收集气体，使气流平稳。 3. 操作步骤 (1) 组装仪器：从左到右、从下到上； (2) 检查气密性：关闭分液漏斗活塞，把导管下端浸入水槽，用手紧握锥形瓶外壁；若导管口有气泡冒出，移开手后导管内形成一段水柱，说明装置不漏气；若无气泡则漏气，需检查改正； (3) 加入药品：锥形瓶中加二氧化锰粉末和水，塞紧带分液漏斗和导管的橡皮塞，分液漏斗中加入过氧化氢溶液； (4) 滴加药品：旋转分液漏斗活塞，缓慢滴加过氧化氢溶液； (5) 排水法集气： ① 集气瓶装满水，盖上玻璃片，倒立在水槽中； ② 待导管口气泡连续、均匀冒出时，再把导管口伸入集气瓶（开始排出的是装置内空气，不能立即收集）； ③ 当气泡从瓶口向外逸出时，说明已集满，在水下盖好玻璃片； ④ 将集气瓶移出水面，正放在桌面上。 4. 几个操作依据 操作 原因 用排水法收集 氧气不易溶于水 集满后集气瓶正放 氧气密度比空气略大，倒放易逸散 玻璃片毛面盖瓶口 增大摩擦，防止玻璃片滑落、气体逸出 气泡连续均匀再收集 刚开始排出的是装置中的空气，避免收集的氧气不纯 5. 氧气的检验 将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明瓶中是氧气。 （注意：验满时木条应放在瓶口；检验瓶内气体时木条伸入瓶内。） 三、催化剂 1. 概念 在上述反应中，二氧化锰只起改变反应速率的作用，而它本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化，这样的物质叫作催化剂（工业上又叫触媒），它在反应中起催化作用。 口诀："一变二不变"——一变：改变化学反应速率；二不变：本身质量不变、化学性质不变。 2. 对催化剂的正确理解 要点 说明 不改变生成物质量 催化剂只改变反应速率，不影响最终产物的产量 具有专一性 一种催化剂通常只对某一反应或某类反应起作用（如MnO₂不能催化所有化学反应） 不是反应物或生成物 在反应表达式中，催化剂写在"箭号"上下方，不能写在反应物、生成物位置 思考讨论：怎样设计实验证明二氧化锰是双氧水分解的催化剂？ 证明催化剂要点：①加MnO₂比不加产生气泡快（速率改变）；②反应后分离、干燥称量，质量不变；③回收的MnO₂仍能继续使双氧水分解（化学性质不变）。 四、氧气性质验证（制取后的延伸实验） 1. 木炭在氧气中燃烧 操作：用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上烧至发红，由集气瓶口向下缓慢伸入； 现象：木炭燃烧，发出白光，放出热量； 验证：反应后向集气瓶内加入澄清石灰水、振荡，石灰水变浑浊（证明生成CO₂）； 表达式：。 2. 铝箔在氧气中燃烧 操作：把2cm×5cm铝箔片一端固定在粗铁丝上，另一端裹一根火柴；点燃火柴，待火柴将燃尽时，立即把铝箔伸入留有少量水、充满氧气的集气瓶； 现象：铝箔剧烈燃烧，发出白光，生成白色固体； 表达式：。 3. 讨论 发生装置、收集装置各是哪部分？ 红热木炭为什么要由瓶口向下缓慢伸入？ 答：木炭燃烧放热并生成二氧化碳，会使瓶中上部氧气受热逸出；缓慢伸入可让木炭与氧气充分反应、现象持久。 4. 拓展：加热氯酸钾制氧气 实验室还可用分解氯酸钾（KClO₃）的方法制氧气，二氧化锰同样作催化剂： 五、化合反应与分解反应 1. 比较四类反应 反应 反应物种类 生成物种类 ①硫＋氧气→二氧化硫 2种 1种 ②铁＋氧气→四氧化三铁 2种 1种 ③过氧化氢→水＋氧气 1种 2种 ④氯酸钾→氯化钾＋氧气 1种 2种 2. 化合反应 定义：由两种或两种以上物质生成一种物质的反应； 特点：多变一； 通式：A＋B＋……→X； 举例：铝＋氧气→氧化铝；碳＋氧气→二氧化碳；硫＋氧气→二氧化硫。 3. 分解反应 定义：由一种物质生成两种或两种以上物质的反应； 特点：一变多； 通式：X→A＋B＋……； 举例：过氧化氢→水＋氧气；氯酸钾→氯化钾＋氧气；碳酸→水＋二氧化碳。 注意 判断依据只看反应物和生成物的种类多少，与是否有氧气参加、是否需要加热或催化剂无关。 课堂小结： 1．下列有关物质燃烧时观察到的现象叙述中，正确的是（　　） A．硫在氧气中燃烧，发出淡蓝色火焰，生成有刺激性气味的气体 B．木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体 C．红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白雾 D．铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成四氧化三铁 【答案】B 【详解】A、硫在氧气中燃烧，发出明亮的蓝紫色火焰，生成有刺激性气味的气体，而不是淡蓝色火焰，故该选项错误。 B、木炭在氧气中燃烧，发出白光，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体（二氧化碳），故该选项正确。 C、红磷在氧气中燃烧，放出大量热，产生大量白烟（五氧化二磷固体小颗粒），而不是白雾，故该选项错误。 D、铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体。生成四氧化三铁是实验结论，不是实验现象，故该选项错误。 2.下列关于铁丝在氧气中燃烧实验的说法不正确的是（　　） A．集气瓶中预先装有少量水以防集气瓶破裂 B．将铁丝螺旋状缠绕在火柴上便于引燃 C．铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射 D．铁丝燃烧后生成一种红色的固体 【答案】D 【详解】A、 集气瓶中预先装有少量水是为了防止溅落熔化物使集气瓶破裂 ，不符合题意； B、 将铁丝螺旋状缠绕在火柴上，利用火柴燃烧放出的热量引燃铁丝 ，不符合题意； C、 铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射 ，不符合题意； D、 铁丝在氧气中燃烧生成黑色固体，符合题意。 3.某化学兴趣小组的同学检验氧气的化学性质实验中，实验记录或操作不正确的是(　　) A．木炭在氧气中燃烧会发出白光 B．将打磨后的铁丝盘成螺旋状，可增大铁丝的受热面积 C．红磷在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰，并放热 D．做铁丝在氧气中的燃烧实验时，集气瓶应预先装有少量水或铺上一层细沙 【答案】C 【详解】A、硫在氧气中燃烧会生成一种有刺激性气味的气体，故A记录正确； B、将打磨后的铁丝盘成螺旋状，可增大铁丝的受热面积，促进燃烧，故B操作正确； C、红磷在氧气中燃烧生成大量的白烟，并放热，故C记录错误； D、做铁丝在氧气中的燃烧实验时，集气瓶应预先装有少量水或铺上一层细沙，可防止生成的高温熔化物落下来炸裂瓶底，故D操作正确。 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $