教学释疑丨如何帮学生快速理解测定空气里

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作者丨慕予老师编辑丨珍妮花测定空气里氧气的含量,是人教版九年级化学上册第二单元课题1《空气》里的教学内容。对学生来说,记住这个实验的仪器、药品、实验步骤、实验现象、实验结论不是难事。难的是:理解实验的原理。01首先,选红磷做这个实验的原因是什么?其次,为什么进入集气瓶内水的体积,等于被消耗的氧气的体积?还有,为什么要等反应完毕,冷却到室温,才能打开弹簧夹?如此之类种种问题,学生都会感到困扰。学生刚刚接触化学,无色透明的空气看不见、摸不着,而且充满集气瓶整个空间。当空气中的氧气跟红磷反应后,学生无法直接观察到氧气被消耗,从而很难判断集气瓶内各气体所占体积会发生什么变化,同时不能理解集气瓶内温度的变化,对测定空气中氧气体积分数又有什么影响。02我觉得,要帮助学生理解这个实验原理,应先解决有关大气压强的问题。大气压强是八年级物理里的教学内容,但学生掌握知识的程度不一,将这一知识迁移到测定空气里氧气的体积含量的能力各不相同。我们是化学老师,很难系统地复习物理课程里的相关知识,从而提高和统一学生的认识。但,我们的实验还得继续。最快捷的解决办法,就是通过实验,让学生建立感性认识,知道某一密闭容器里的气体被排出后,在大气压的作用下,这部分气体的体积会被水占据。而且,进入容器中水的体积,与排出的气体体积是相等的。实验室里的胶头滴管,就可以帮助我们解决这个问题。我们可以组织学生分组实验。比比看,哪个组同学用胶头滴管吸取的水更多,议一议这其中的道理。让学生体会到:吸入胶头滴管的水的体积,与从胶头滴管中挤出空气的多少相关,而且体积是相等的。有了这个感性认识,再讨论拉瓦锡研究空气成分所用的装置,只要补充介绍一下,加热条件下,汞能跟空气中的氧气反应生成红色的氧化汞,消耗了曲颈甑里的氧气,学生就能明白,氧气约占空气体积的五分之一的结论,是怎么得来的了。03同理,胶头滴管的分组实验和讨论,也为用红磷测定空气里氧气的含量做好了铺垫。在点燃的条件下,红磷只跟空气中的氧气反应,生成五氧化二磷固体。利用这个反应可以除去空气中的氧气,由于生成的物质是固体,不会影响倒吸入集气瓶内水的体积。然而,由于这个反应会放出大量的热,也会引起集气瓶内压强的变化,最终影响倒吸入集气瓶内的水体积,所以这个实验一定要等到红磷熄灭装置冷却后,再打开连接集气瓶与烧杯导气管上的弹簧夹,在大气压作用下,烧杯中的水进入集气瓶内。进入水的体积就等于集气瓶内被消耗的氧气体积。有的同学对木炭、蜡烛燃烧这些实验比较熟悉。那能不能用木炭、蜡烛代替红磷做这个实验呢?这时,我们老师就可以从反应的产物以及产物的状态,因势利导,引导学生去分析和判断。木炭与氧气反应的产物二氧化碳,是气体,会占据一定的空间,影响密闭容器内气体的压强变化。影响倒吸入集气瓶里水的体积,导致无法准确测定空气里氧气的含量。同样的道理,蜡烛燃烧消耗氧气,产物是二氧化碳和水,也会影响倒吸入集气瓶内水的体积,导致无法准确测定空气里氧气的含量。通过以上事例分析,学生不仅知道了,在实验室不能用木炭、蜡烛测定空气里氧气的含量,还学会了如何根据反应产物的状态,选择测定空气里氧气含量的物质。在我们化学实验中,所用到的仪器装置,特别是比较大型的装置,经常会涉及到一些物理原理。妥善做好知识的衔接,对于学生理解化学实验原理,可以起到事半功倍的效果!推荐:实验改进丨测定空气中氧气含量实验的三种改进方案上文:实验改进丨自制蜡烛,让更多白烟从上往下烧起来扫码↑


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