空气中氧气含量的测定实验探究分析.docx

《空气中氧气含量的测定》实验探究分析
空气对于所有学生来说都是一种非常熟悉的物质，学生对于空气的组成已有一定的认识，例如：可通过可燃物的燃烧感知空气中含有氧气，通过绿色植物的光合作用和动植物的呼吸作用感知空气中含有二氧化碳和氧气，通过雨雾冰雪的形成感知到空气中存在水蒸气，通过对空气污染的了解知道空气中存在有害气体等。虽然在小学自然课中学生学习过空气主要有氮气和氧气组成的结论，但对于空气中各种成分的含量是怎样测定的却没有深刻的认识。基于以上认识，将空气的成分一节“空气中氧气含量的测定”设计成探究实验。
该实验教育功能主要体现在以下几方面
从知识与技能来看
(1)了解空气的主要成分；
(2)初步认识纯净物、混合物的概念，能区分—些常见的纯净物和混合物；
2、过程与方法
(1)通过对“测定空气里氧气含量”实验的操作、观察、分析，了解空气的组成；
3、情感、态度与价值观
(1)在探究过程中，能主动与人交流、讨论，清晰地表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和科学的学习方法；
【教学模式】
调查与讨论，自主学习，实验探究等
教学思路设计
1、对于实验原理的研究
空气是一种有多种气体组成的混合物，各种成分均匀的混合在一起，怎样才能测量出其中所含氧气的体积？问题一经提出，同学们便陷于了思考。经小组讨论后，得出了两种不同原理的方法：将空气液化后，利用各种物质的沸点不同，升高温度使各物质依次分离出来，将所的氧气恢复为原来的温度和压强，将所得氧气的体积与原来空气体积做比较；或者利用可燃物质的燃烧将氧气反应掉，测量剩余气体的体积，这也是测量或和气体中某种气体体积含量的常用方法。
2、对于可燃物的选择
能够和氧气反应的常见可燃物有许多，实验选择哪一种呢？对此我没有直接给出答案，而是首先给出木炭、硫磺、红磷、镁、铜分别与氧气反应的化学反应表达式，并且标出生成物的状态，让学生通过自己的思考、小组内的讨论去获得结论。学生们在对实验原理理解的基础上，结合教师给出的信息，比较顺利的就将问题解决了，而且通过讨论也明确了药品选择的依据：能与氧气反应但不能产生气体。
实验药品的选择：
A红磷B木炭C硫磺、D镁、E铜
磷+氧气—五氧化二磷（固体）
碳+氧气—二氧化碳（气体）
硫+氧气—二氧化硫（气体）
镁+氧气—氧化镁（固体）
镁+氮气—氮化镁（固体）
铜+氧气—氧化铜（固体）
讨论分析：答案选A。碳与氧气反应，虽消耗了空气的氧气但却生成了新的气体—二氧化碳，填充了所消耗的氧气的空间，所以不选B；同理不选C。镁既与空气中的氧气反应又与氮气反应，无法测定氧气的含量，故不选D；而铜与氧气要反应的话，需要在加热的条件下进行，E也不合适。
3、试验装置的设计
对于反应容器的要求：密封、透明、有刻度同学们没有什么障碍，但如何读取可燃物燃烧所消耗掉的氧气的体积？这个问题使课堂一度陷入了沉寂，毕竟这是一个需要深入思考的问题。但是终于有了结果，有的同学认为，可以用容易读取体积的物质来填充被消耗掉的氧气的体积，于是实验装置的雏形就出现了。
化学实验以它特有的魅力在探究性学习中占有一席之地，为学生形成探究性学习的方式，培养学生解决问题的能力提供了条件。所以，应该提倡利用化学实验进行探究性学习，使学生掌握科学的学习方法，形成终身学习的习惯。
反思：通过学生的亲身探究、设计、动手操作实验，培养了学生科学探究的兴趣，严肃认真的科学态度，同学间合作的互助精神，不但使学生获得了知识，综合能力也得到了提高，利用实验、多媒体教学，生动直观，效果好。学生动手操作能力有待提高。
测定空气中氧气的含量探究实验设计
河北司志书
1．化学反应原理
如图5-1所示，利用磷燃烧消耗空气中的氧气，从而使容器内形成负压，打开止水夹后，水进入容器内。进入容器中的水的体积，可粗略地认为是空气中所含氧气的体积。

2．实验仪器：集气瓶、燃烧匙、烧杯、玻璃管、乳胶管、止水夹。
实验药品：红磷、水。
3．探究方案：
⑴在集气瓶中放入少是水（用于溶解生成的五氧化二磷，同时可吸收燃烧产生的热，有利于瓶内降温），做上记号，并将瓶内剩余体积均分为五等分。
⑶用止水夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。观察到红磷燃烧，产生浓厚的白烟。
⑶红磷熄灭后，冷却至室温，打开止不夹，观察到水进入集气瓶内，最终水面在五分之一记号处。
4．探究评价：
该探究实验在反应原理上就存在错误。我们都知道，反应物浓度越小，反应的速率越慢。当燃烧持续进行时，氧气的浓度越来越小，氧化的速率也越来越小。一旦燃烧放出的热量不足以维持可燃物在着火点以上温度时，燃烧便停止了。这也是有些物质不能在空气中燃烧，但能在氧气中燃烧的原因。因此，从这个意义上说，利用燃烧试图除尽空气中的氧气，是很难达到目的的。维持红磷燃烧需要的氧气浓度相对较高，因此就更