关于初中化学“测定空气中氧气体积分数”实验的反思与创新.docVIP

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关于初中化学“测定空气中氧气体积分数”实验的反思与创新.doc

关于初中化学“测定空气中氧气体积分数”实验的反思与创新   摘要:文章对初中化学“测定空气中氧气体积分数”的常见装置进行分析、探究,并给出了一种新方法。   关键词:实验探究;体积分数;喷泉实验   文章编号:1008-0546(2016)11-0096-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B   doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2016.11.034   关于“测定空气中氧气体积分数”的知识点,是常州市化学第一学期期中考试的高频考点。笔者收集了“测定空气中氧气体积分数”各种改进装置,如下图所示。围绕这些装置,可以展开各种探究活动。   一、从多角度展开实验探究   1. 实验装置探究   课本实验装置主要是集气瓶、烧杯,改进实验装置包括U形管、注射器、硬质玻璃管、量筒、水槽、钟罩等。对此,教师应理性地反思各种实验装置的设计思路,把构造简单、操作方便、现象直观的优秀设计方案应用到我们的教学中。教师还可给出多种仪器选择,组装出更多的装置,小组讨论后找出优点。让学生自主探究,不仅可以使学生更加熟悉实验仪器,而且可以锻炼学生发散思维的能力,有利于培养学生的创新精神和实践能力。   2. 不同药品探究   由于初中生刚刚接触化学,难以选择燃烧什么物质把空气中的氧气消耗掉,教科书中使用的药品是红磷。教师可以引导学生思考并设计实验方案:能否用铁丝、镁条、木炭、蜡烛代替红磷测定空气中氧气的体积分数?蜡烛或木炭不能代替红磷做实验,能否添加某种试剂把生成的二氧化碳吸收掉,使装置内压强减小呢?铜丝是没有可燃性的,但是为什么也能完成该实验?   学生通过分组实验探究活动,得出测定空气中氧气体积分数的药品所需要满足的条件:第一,具有可燃性;第二,能与空气中氧气反应,且不与其他成分反应;第三,生成物最好是液体或固体,若是气体,必须要用其他物质完全吸收。   3. 热传递方式探究   通过观察各种改进装置,得出热传递方式:酒精灯点燃、金属导热、放大镜聚光、热水浴、缓慢氧化放热等等。多种热传递方式,可以开阔学生思维,拓展视野。   4. 实验结果探究   科学探究中最重要、最核心的能力要素就是通过分析得到结论的能力。在教学过程中,教师要对实验结果有多视角、多维度的分析,充分挖掘教学内容的功能价值,它不仅有承载知识本体的功能,也有承载能力培养的功能。   在测定空气中氧气体积分数的诸多改进装置中,教师可以进一步提出具有思考价值的问题:这些装置都适合在短期内测定空气中氧气的体积分数吗?若能够,测定的共同原理是什么?对比课本实验装置,这些改进装置各有哪些优缺点?从而让学生初步学会用观察、分析的方法获取信息,并从信息中得出科学结论。   二、“喷泉实验”――测定空气中氧气体积分数的新方法   1. 课本实验中的不足之处   (1)红磷着火点较高,为240℃,点燃时需要用酒精灯加热较长时间,浪费时间和能源;   (2)检验完装置气密性后要拔出橡皮塞,点燃后再塞紧,在拔插橡皮塞的过程中,可能会引起装置漏气;   (3)红磷在空气中点燃的过程中会有大量的五氧化二磷逸出,污染空气,影响人体健康,还会浪费药品;   (4)点燃红磷后要迅速塞紧橡皮塞,但是速度再快,也是需要时间的,只要时间不为零,在塞紧橡皮塞的过程中,瓶内空气必定有部分逸出,使最终结果偏大;   (5)进水的导管过长,导管内氧气不参与反应,但最终会进入集气瓶,使最终结果偏小;   (6)红磷燃烧熄灭并不是容器里的氧气耗尽,而是氧气的浓度降低到不能再支持红磷燃烧,即红磷燃烧仅消耗70%~80%左右的氧气,所以水面不可能达到1/5的理想高度。   2. “喷泉实验”教学设计   [实验目的]   针对课本实验装置不足,对“测定空气中氧气体积分数”的实验进行改进,减小实验误差,节约药品,保护环境,并增加实验的观赏性;培养学生发现问题、解决问题的能力。   [实验用品]   白磷、细沙、蒸馏水、铁架台、圆底烧瓶、烧杯、量筒、镊子、玻璃导管、乳胶管、橡皮塞、酒精灯、火柴、石棉网、注射器、记号笔。   [实验装置]   [实验操作]   1. 连接仪器,检查装置气密性;   2. 向圆底烧瓶中加入少量细沙,用镊子夹取一块黄豆大小白磷,用滤纸吸干表面水分,放在细沙上面;   3. 点燃酒精灯,加热白磷;   4. 待烧瓶内白磷燃烧完毕,将装置降到室温;   5. 倒置烧瓶,将顶端导管伸入盛水的烧杯,打开止水夹,形成喷泉;   6. 把烧瓶内倒吸的水导入量筒,量出体积。   [实验优点]   1. “喷泉”实验形象直观;   2. 白磷的着火点很低(40℃),缩短点燃时间,节约时间和能源;   3. 反

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