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氧气的重点透视

2019-07-08魏海云

中学化学 2019年2期
关键词:红磷气瓶氧气

魏海云

氧气是生命存在的必须物质之一,是初中化学需要掌握的重点内容,涉及氧气的物理性质、化学性质和实验制法,其中包括一些基础的概念、基本的性质,也含有一些理论性较强的内容。通过氧气的学习旨在引导学生掌握氧气的核心内容,并积累物质学习的方法,本文将对氧气核心知识进行学习指导,并结合实例探讨知识应用的分析技巧,提出相应的教学建议以供读者参考。

知识重点一:氧气的物理性质

氧气是生活生产中接触较为广泛的气体,学习氧气需要从基本的物理性质开始,包括氧气的颜色和气味、密度和溶解性,相对而言这些内容较为容易掌握。而物理性质学习的难点在于氧气在空气中的气体体积分数,教材安排了具体的实验,要求学生从实验探究的角度来完成。对于该实验需要掌握实验的基本原理、实验方法、实验步骤、实验现象以及实验中的注意事项。

例1 图1所示的实验装置是为了测定空气中氧气的含量,则下列选项的做法合理的为(  )。

A. 实验过程中的红磷要过量

B. 红磷点燃后要缓慢伸入瓶中并用橡皮塞塞住瓶口

C. 当红磷熄灭后要立即将止水夹打开

D. 本实验可以用木炭来代替红磷

解析 用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验原理为:过量红磷会与集气瓶内的氧气充分燃烧并生成固体物体,使得集气瓶内的气压下降,温度恢复打开止水夹后,烧杯内的水会在大气压力的作用下沿着导管流入集气瓶中,并占据氧气所在的位置,通过观察水占集气瓶的容积就可以估算出空气中氧气的含量。根据上述原理就可以推知实验过程所用的红磷必须过量,A正确;红磷点燃后要立即伸入集气瓶内,B错误;红磷燃烧放出的热量会使气体膨胀,冷却后打开止水夹测得的含量才准确,否则结果会偏小,C错误;木炭与氧气燃烧会产生气体CO2或CO,因此不能测定氧气含量,D错误。故应选A。

点拨 氧气的物理性质相对较为简单,在教学时只需要点明即可,但氧气在空气中的含量则需要以实验探究的方式来完成,因此教学时需要使学生掌握实验的原理,然后从原理出发分析实验过程中的注意事项,以及实验的现象。教学中可以适当地安排一些讨论,如哪些物质可以替代红磷用于氧气含量测量,哪些则不能,使学生充分理解实验的原理。

知识重点二:氧气的化学性质

氧气的化学性质较为活泼,具有氧化性,可以与很多的物质发生反应,学习时十分有必要对相关的反应进行系统的总结,如氧气与非金属单质的反应(硫、炭、磷)、与金属单质的反应(镁、铝、铁),以及与石蜡的反应。另外在对反应进行总结时要关注反应的条件和现象,特别是生成物的颜色、状态,并结合反应的化学方程式来学习氧气的化学性质。

例2 下列选项是关于氧气与物质反应的现象描述,其中不正确的是(  )。

A. 在空气中红磷燃烧时会有大量白烟生成

B. 硫与氧气燃烧反应生成的火焰为苍白色

C. 铁丝与氧气燃烧反应时较为剧烈,且火星四溅

D. 镁与氧气燃烧反应会出现白色耀眼的光,最后生成物为白色固体

解析 上述选项是对氧气与各种物质反应的现象描述,需要结合总结的化学知识来辨识。红磷与氧气反应,有白烟生成,A正确;硫与氧气反应的火焰颜色为蓝紫色,B错误;铁丝与氧气进行的是剧烈的燃烧反应,会火星四溅,C正确;镁与氧气反应会发出耀眼的白光,最终生成白色的氧化镁固体,D正确。故应选B。

点拨 氧气的化学性质学习是该部分知识的重难点,難在氧气的氧化性学习是借助与其他物质的反应来进行,如果不对反应的类型、现象、化学方程式和生成物进行系统的总结,学生很难把握知识的重点,也不便于记忆。因此在教学时,教师应对相关的反应进行总结归纳,如反应的类型、反应条件的难易、反应现象和生成物的状态等。考虑到氧气的相关反应是化学式学习的初始阶段,教学中十分有必要逐步引导学生书写化学反应式,可以采用文字反应与化学式对应的方式。

知识重点三:氧气的制取实验

氧气的制取实验是氧气知识学习的重点,教材介绍了多个实验方法,学习时需要掌握其中的两套方案:一是双氧水与二氧化锰反应;二是加热高锰酸钾。上述两个方案实际上是初中化学实验最具典型的方案,前者的实验装置不需要加热,后者是加热反应的实验装置。在学习时首先需要结合化学方程式明确反应的原理,然后从实验操作、实验现象、注意事项来进行总结,尤其需要对整个实验的操作流程有一个系统的了解。

例3 (2018年武汉中考卷改编)图2所示是实验小组制取干燥氧气并测定H2O2溶液溶质质量分数的装置。已知装置的气密性良好,开始时锥形瓶中的H2O2溶液质量为m,燃烧匙内为二氧化锰,并可上下移动,干燥管内为CaO和NaOH的混合物,则下列选项说法正确的是(   )。

A. 将装置Ⅰ分别与Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ连接,均可以达到实验目的

B. 实验中称量装置Ⅰ反应前及完全反应且冷却后的质量即可计算出H2O2溶液溶质质量分数

C. 用Ⅳ来收集氧气时,将带火星的木条靠近b导管口即可检验氧气是否集满

D. 用Ⅴ来测量氧气生成的体积,如果集气瓶的上方存有空气会造成结果偏大

解析 本题旨在考查利用H2O2制取氧气和收集氧气。实验表明要制取干燥的氧气,而装置Ⅱ采用的是排水集气法,无法达到实验目的,A错误;根据实验装置Ⅰ反应前后的质量变化可以确定氧气的质量,根据化学方程式可以推知H2O2的质量,结合质量分数公式即可求H2O2溶液中溶质的质量分数,逻辑合理,B正确;氧气的密度大于空气,用Ⅳ来收集氧气应该b口进氧气,a口出空气,因此应在a口检验是否收集满,C错误;氧气不溶于植物油,Ⅴ采用的是排油检验法,植物油进入量筒后会从底部向上排空气,因此量筒上方的空气不会对实验结果造成影响,D错误。故应选B。

点拨 氧气的制取与收集是氧气教学的重难点,教学中应该从制取的原理出发引导学生进行实验装置的探究,如利用高锰酸钾需要加热就应选用加热装置、氧气不溶于水可以采用排水取气法。然后是引导学生掌握气体制取的实验流程,包括装置的连接顺序、气密性检验、装置止水夹的打开顺序、实验结束后的处理方法,引导学生建立系统的实验探究体系,在掌握知识的同时,提升问题分析能力。

总之,氧气与生活密切相关,相对而言学习起来较为容易,这也是教材将氧气编排在物质学习的前半部分的目的。但在学习时依然应该注重氧气的核心内容:物理性质、化学性质和实验室的制备,其学习方法对于后续的物质学习具有一定的启示意义。考虑到氧气的知识点较多,在教学中教师要善于总结引导,帮助学生对知识点进行总结归纳,对于一些理论性较强的内容,要从知识本质角度引导学生剖析,让学生充分理解性质决定用途、原理决定制取方案,从根本上掌握氧气内容的重难点,学习知识的同时掌握化学学习的方法。

(收稿日期:2018-11-10)

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