九年级化学探究实验设计之氧气的性质.doc

探究实验设计之氧气的性质1．化学反应原理氧气是化学性质比较活泼的气体能和很多物质发生化学反应。碳、硫、磷、镁、铁、蜡烛等物质都可以在氧气中燃烧放出大量的热发出明亮的光同时生成对应的氧化物。氧气能支持木条燃烧所以可以用带火星的木条检验氧气。2．实验仪器：集气瓶、玻璃片、镊子、燃烧匙、石棉网。实验药品：木条、木炭、硫粉、红磷、镁带、铁丝、石灰水。3．探究方案：⑴氧气的检验：用带火星的木条伸入盛氧气的集气瓶中木条复燃。进行氧气检验时操作速度不可太慢因木条易自然熄灭。若改用带火星的卫生香试验效果会更好。若用还火星的木条易取用木质疏松的杉木、梧桐木等木条不宜用木质坚硬的材料火柴梗太短也不宜使用。⑶用镊子夹持一小块木炭放在酒精灯上加热待点燃后移出火焰观察到木炭红热无焰无烟。将此木炭放入盛氧气的集气瓶中由上往下慢慢放入观察到木炭剧烈燃烧发白光无烟无焰。待燃烧结束后取出木炭倒入澄清石灰水稍振荡观察到澄清石灰水变浑浊。该实验木炭的宜选用硬质木材烧制的木炭这样的木炭可保证燃烧的时间比较长在酒精灯上加热点燃后移出火焰也不易熄灭。向集气瓶中伸入时要慢慢地由上往下放入不宜立即伸入瓶底。木炭燃烧时放热使气体膨胀而逸出导致燃烧的时间比较短观察的时间不长。进行以下实验时也应比照此操作。⑶在燃烧匙中先垫一层石棉绒防止加热时铜与硫反应损坏燃烧匙。再在石棉绒上加入少量硫粉（不可过多）。在酒精灯上加热点燃移出火焰。观察到硫粉熔化后燃烧放出微弱的淡蓝色火焰产生有刺激性气味的气体。将燃烧匙由上往下慢慢伸入集气瓶中观察到硫粉剧烈燃烧产生蓝紫色火焰产生刺激性气味的气体。为防止产生的二氧化硫污染环境应在瓶底放少量水以吸收产生的二氧化硫。反应结束后若有硫剩余应立即将燃烧匙伸入水中使火焰熄灭尽量减少二氧化硫的污染。⑷在燃烧匙中加入少量红磷在酒精灯火焰上加热点燃观察到红磷燃烧有黄色火焰产生大量的白烟。立即将燃烧匙伸入盛氧气的集气瓶中观察到有明亮的白色火焰产生浓厚的白烟。产生的五氧化二磷在空气中有刺激性气味对呼吸道的刺激性较强因此该实验中红磷的量不宜过多实验结束后应立即熄灭红磷。⑸取一根镁条用砂纸打磨光亮后用坩埚钳夹住放在酒精灯火焰上点燃待点燃后立即移出火焰放在石棉网上方。观察到镁条剧烈燃烧产生耀眼的白光发出大量的热同时产生白色固体。镁带打磨光亮除去表面氧化膜以避免学生误以为镁是黑色的。做该实验前一定要提醒学生注意保护眼睛镁带燃烧时产生的强光对视网膜的刺激性太强不能直视。⑹取一根细铁丝弯成螺旋状状（增大铁丝与氧气的接触面积铁丝燃烧时给上面的铁丝预热以利于燃烧持续）在铁丝下端绑一根火柴梗。用坩埚钳夹住铁丝点燃火柴梗待火柴梗燃烧接近结束时将铁丝伸入集气瓶中（同样由上往下慢慢伸入）。观察到铁丝剧烈燃烧产生明亮的白光放热同时生成黑色固体。铁丝宜细但太细易燃烧尽不利于对现象的观察一般用石棉网上的铁丝比较合适。若用铁丝窗纱上的细铁丝可用2～3根拧在一起使用。一定要待火柴梗燃烧将尽时才伸入集气瓶中过长会消耗更多的氧气不利于铁丝燃烧。为防止生成的熔融物溅落瓶底使瓶底炸裂需在瓶底放少量的水或铺一层细砂。4．探究评价：该探究实验操作要求比较高特别是铁丝的燃烧实验因此一定要求学生掌握实验要领注意操作的准确性和规范性。为防止炸裂瓶底放少量水或细砂都有局限性。放水少了起不到吸热作用水放多了集气瓶内气体少了。放细砂只能用排空气集气法收集氧气的纯度很难保证。为避免以上缺点我们可以在收集之前在石棉网上剪下一块（比集气瓶内径稍大点）推入集气瓶内再用排水法收集；亦可以点燃前将潮湿的多层滤纸放入瓶底此两法都能比较好的起到隔热作用。5．创新思维：⑴能使带火星木星复燃的气体不仅仅是氧气。①臭氧（O3）可使带火星的木条复燃。②一氧化二氮也能使带火星的木条复燃。一氧化二氮是一种无色气体加热条件下可以分解生成氮气和氧气。在带火星条件下加速了分解过程增强了氧化性从而使带火星的木条复燃。③NO2也能使带火星的木条复燃。这是由于NO2在常温下就能缓慢分解出氧气在加热条件分解速度更快。因此带火星的木条在氧气中也能复燃。⑵纯度为多少时氧气可使带火星的木条复燃？能使带火星的木条复燃烧的气体未必是纯净的氧气。让我们看看实验的结果。先在集气瓶内预留一定量的空气再用排水集气法收集氧气集满后用带火星木条试验结果如下：实验编号ⅠⅡⅢⅣⅤ集O2体积（%）8060402010预留的空气体积（%）2040608090带火星木条复燃情况复燃复燃复燃偶有复燃不复燃从实验结果可知空气中添加20%氧气带火星的木条就可能复燃此时混合气体中含氧气：20%＋80%×21%＝36.8%。该值为视为氧气使带火星的木条复燃的极限。只要混合气体中氧气含量超过此极限值木条就可能复燃。所以用带火星木条复燃时只能说明收集的氧气纯度超过了36.8%这一极