化学课题空气教学课件

空气的化学奥秘氧气的制取与性质教学课件第一章空气的组成与性质空气是我们赖以生存的重要物质，它看似简单，却蕴含着丰富的化学知识在本章中，我们将探索空气的基本组成成分、物理特性以及化学特性，为后续学习氧气的制取与性质奠定基础空气的主要成分氧气O₂约占空气体积的21%支持燃烧和呼吸氮气N₂约占空气体积的78%其它气体化学性质较为稳定稀有气体约

0.9%二氧化碳约

0.04%水蒸气含量变化空气的物理性质无色无味无臭纯净的空气在常温常压下无色无味无臭，是透明的气体密度特性空气密度约为

1.29g/L（0℃，

101.3kPa）氧气密度约为

1.43g/L，比空气略大溶解性空气微溶于水，溶解度随温度升高而降低空气的化学性质氧气的化学活性氮气的化学特性空气中的不同成分具有不同的化学活性氧气是空气中最活泼的成•支持燃烧但本身不燃烧•化学性质稳定，常温下不易与其他物质反应分，而氮气则相对惰性•与多种元素直接化合形成氧化物•高温高压条件下可与氢气反应生成氨气•参与生物体内的呼吸作用•在闪电作用下可与氧气结合高反应性（顶部）氧气vs碳强烈氧化形成CO₂氧气vs铁积极形成铁锈（氧化铁）右侧金属/非金属受体左侧氧/氮气体氮气vs硫/铁/碳常温下几乎不反应氧气vs硫易形成二氧化硫等氧化物低反应性（底部）我们呼吸的空气，隐藏着化学的秘密第二章氧气的制取方法氧气是空气中仅次于氮气的第二大成分，也是生命活动和燃烧过程中不可或缺的物质在工业和实验室中，我们有多种方法可以制取纯净的氧气实验室制取氧气的两种常用方法过氧化氢分解法高锰酸钾加热分解法反应方程式2H₂O₂MnO₂→2H₂O+O₂↑反应方程式2KMnO₄△→K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑优点反应条件温和，在室温下即可进行优点原料稳定，便于保存缺点过氧化氢不稳定，需要适当保存缺点需要加热，反应温度要求较高过氧化氢与二氧化锰反应反应机理在这个反应中，二氧化锰（MnO₂）作为催化剂，能够显著加速过氧化氢的分解速率，但自身质量和化学性质在反应前后保持不变反应特点•室温下即可进行，安全便捷•反应速率适中，便于观察催化剂的定义与作用生活中的催化剂作用机理生物体内的酶是典型的生物催化剂，能在温催化剂定义催化剂通过降低反应活化能，提供新的反应和条件下催化生化反应催化剂是指能改变化学反应速率但自身在反途径，从而加快反应速率应前后质量和化学性质不发生变化的物质实验装置示意图装置组成部分

1.反应容器（试管）盛放反应物

2.导气管引导产生的气体

3.水槽盛放水，用于排水集气

4.集气瓶收集产生的氧气装置连接要点•导管与试管之间需用橡皮塞密封•导管另一端放入水中，确保水面以下氧气的收集方法排水集气法原理排水集气法是利用氧气难溶于水的特性，通过水的置换来收集气体的方法操作要点•集气瓶必须完全充满水，无气泡•倒置时瓶口始终保持在水面以下•气体通入后，集气瓶正立放置时需先盖上瓶塞再从水中取出实验操作注意事项防止飞溅试管倾斜气密性检查在试管口放置适量棉花，可以防止反应过程试管略向下倾斜放置，防止水蒸气冷凝后沿实验开始前检查装置气密性，确保气泡均匀中药品随气泡飞溅，保证收集的氧气纯度导管倒流进入试管，与反应物接触且只从导管出口处冒出，无气体泄漏第三章氧气的化学性质验证制取氧气后，我们需要通过一系列实验验证其特性氧气最显著的化学性质是支持燃烧，许多物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈，产生更明亮的火焰和更多的热量氧气支持燃烧的实验木条复燃实验现象带火星的木条伸入氧气中立即复燃，火焰明亮原理氧气浓度高，支持燃烧，加速氧化反应铁丝燃烧实验现象铁丝在氧气中燃烧发出耀眼白光并有火花四溅原理铁与氧气发生剧烈氧化反应，生成四氧化三铁反应方程式示例碳的燃烧铁的氧化硫的燃烧碳完全燃烧生成二氧化碳，放出大量热量铁在高温下与氧气反应生成三氧化二铁（铁硫燃烧产生二氧化硫气体，具有刺激性气这是化石燃料燃烧的基本反应锈）在燃烧条件下，反应更为剧烈味这也是大气污染物之一实验安全与环境保护实验安全措施环境保护措施防火措施废气处理实验区域远离易燃物品有害气体需要通过吸收装置处理备有灭火器或灭火毯确保实验室通风良好个人防护废液处理佩戴防护眼镜分类收集化学废液穿着实验服不随意倒入水槽长发扎起，避免悬垂资源回收操作规范催化剂可以回收再利用严格按照实验步骤操作减少一次性材料使用热源使用完毕立即关闭实验室安全标志与操作规范防护眼镜灭火设备废物处理进行任何化学实验时必须佩戴，防止化学品溅入了解灭火器位置和使用方法，发生火灾时迅速应化学废物分类收集，不随意丢弃，保护环境眼睛对第四章化学反应基础知识通过氧气的制取与性质研究，我们接触了许多基础的化学概念和原理本章将系统梳理这些知识，帮助学生建立更完整的化学思维框架化学变化与物理变化的区别化学变化特点生成新物质，物质的化学本性发生改变•通常伴随能量变化（放热或吸热）•例如过氧化氢分解生成水和氧气物理变化特点不生成新物质，仅形态或状态变化•物质的化学本性保持不变•例如水的沸腾、凝固、蒸发等能量变化无新物质生成新物质物质与能量相关过程氧化还原反应简介氧化还原基本概念氧化作用失去电子的过程元素化合价升高例Fe→Fe3++3e-还原作用得到电子的过程元素化合价降低例O₂+4e-→2O2-氧化还原反应中，氧化剂得电子被还原，还原剂失电子被氧化在我们研究的反应中，氧气通常作为氧化剂，使其他物质被氧化例如，在铁丝燃烧实验中反应速率与催化剂反应速率1反应速率表示单位时间内反应物浓度的变化或生成物浓度的变化影响因素包括2催化剂的作用•反应物浓度•反应温度催化剂通过降低反应活化能来加快反应速率，但不改变反应的化学平衡•反应物接触面积•催化剂在过氧化氢分解实验中，二氧化锰作为催化剂，显著加速了反应，但自身不参与反应的化学计量关系能量变化示意3第五章实验教学设计与思考科学教育不仅是知识的传授，更是科学思维和实验能力的培养本章将从教学角度出发，探讨如何设计和组织氧气相关实验，以达到最佳的教学效果教学方法推荐教师演示法学生探究法适用情境危险性较高或设备有限的实验适用情境安全性高、材料易得的实验操作要点操作要点•确保所有学生能清楚观察到实验现象•提供清晰的实验指导和安全提示•关键步骤放慢动作，强调注意事项•设计开放性问题，引导学生思考•鼓励学生预测和解释观察到的现象•鼓励学生提出假设、设计方案、验证结论•组织小组讨论，分享不同观点和发现实验步骤总结0102装置组装与气密性检测药品准备与加入•检查试管、导管、橡皮塞是否完好•在试管中放入适量二氧化锰•连接装置，确保气密性•向试管中慢慢加入过氧化氢溶液•将导管另一端放入水槽水中•迅速塞紧带有导管的橡皮塞0304气体收集气体验证与实验结束•观察气泡产生情况，确保稳定后再收集•用带火星的木条检验是否为氧气•将充满水的集气瓶倒置于水槽中•记录实验现象•将导管插入集气瓶下方•等待集气瓶中水被气体完全排出常见实验误区与纠正误区一气泡初起即收集氧气误区三加热温度控制不当错误做法反应刚开始就开始收集气体错误做法温度过高或不均匀问题初始气体可能混有空气，影响纯度问题反应过快，易造成溶液飞溅纠正等待气泡均匀连续产生一段时间后再收集纠正控制适当温度，均匀加热误区二导管放置位置不当误区四忽视安全措施错误做法导管末端未完全插入集气瓶错误做法不戴防护眼镜，试管口对着人问题氧气容易泄漏，收集效率低问题增加安全风险纠正确保导管末端位于集气瓶口下方较深处纠正严格遵守安全规范，正确佩戴防护装备实验数据记录与分析123观察记录数据分析结果讨论

1.计算气体产生速率思考以下问题观察项目记录方式注意事项•哪些因素影响了氧气的制取效率？气泡产生描述或计记录起泡•如何提高氧气的纯度？速度时快慢、变•催化剂的作用机理是什么？

2.比较不同条件下的反应速率化趋势•如何优化实验装置和流程？•不同催化剂用量的影响气体收集计时器记从开始收•不同过氧化氢浓度的影响时间录集到集满为止•温度变化的影响木条复燃文字描述记录火焰现象亮度、持续时间生活中的氧气应用医疗用氧工业燃烧与焊接环境保护用于救治呼吸系统疾病患者，高原地区氧气补氧气与乙炔混合用于金属切割和焊接污水处理中的活性污泥法需要氧气给，以及麻醉过程中的辅助用氧高温火焰可达3000℃以上，能快速切割金属增氧机用于水产养殖，提高水中溶解氧高纯度医用氧气需要特殊的制备和储存设备森林被称为地球之肺，通过光合作用释放氧气课后思考题基础概念思考实验原理思考为什么氧气密度比空气大？催化剂为何不被消耗？提示考虑空气的组成成分及各组分的相对分子质量提示思考催化剂在反应中的作用机制和化学本质现象判断思考应用拓展思考如何判断化学变化是否发生？如果地球大气中氧气含量升高到30%，会有什么影响？提示列举化学变化的常见现象特征提示考虑燃烧条件和生物适应性结语探索空气的化学世界，点燃科学的火花！通过本次课程，我们深入探索了空气的组成、氧气的制取方法及其化学性质这些知识不仅帮助我们理解日常生活中的许多现象，也为进一步学习化学奠定了基础化学是一门实验科学，理论与实践相结合才能真正理解其奥秘希望同学们能够保持好奇心，勇于动手实践，在实验中发现问题、解决问题，感受化学的魅力。