高中牛頓第二定律教案

第二節(jié)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法教案。

一般給學(xué)生們上課之前，老師就早早地準(zhǔn)備好了教案課件，大家在用心的考慮自己的教案課件。只有寫好教案課件計(jì)劃，才能促進(jìn)我們的工作進(jìn)一步發(fā)展！你們會(huì)寫教案課件的范文嗎？急您所急，小編為朋友們了收集和編輯了“第二節(jié)氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法教案”，但愿對您的學(xué)習(xí)工作帶來幫助。

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氫氣實(shí)驗(yàn)室制法

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教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)室用金屬和酸反應(yīng)制取氫氣的化學(xué)反應(yīng)原理，初步了解實(shí)驗(yàn)室制備實(shí)驗(yàn)的一般思路和方法；

了解置換反應(yīng)的概念，對給定反應(yīng)物、生成物的化學(xué)反應(yīng)，能初步判斷反應(yīng)類型；

根據(jù)氣體的性質(zhì)，學(xué)會(huì)判斷氣體收集的方法。

能力目標(biāo)

培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，通過觀察了解啟普發(fā)生器的工作原理，并根據(jù)其原理，用易得廉價(jià)的簡單實(shí)驗(yàn)儀器，自行設(shè)計(jì)制備氫氣的簡易裝置。

情感目標(biāo)

通過對氫氣純度的檢驗(yàn)，使學(xué)生了解點(diǎn)燃可燃性氣體之前，需要進(jìn)行驗(yàn)純的必要性，加強(qiáng)對學(xué)生進(jìn)行安全教育。

教學(xué)建議

本節(jié)課是元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí)課，難度雖不大，但知識(shí)面廣，這些知識(shí)是后續(xù)教學(xué)的基礎(chǔ)。

1.準(zhǔn)確恰當(dāng)?shù)刈プ〗虒W(xué)目標(biāo)，本節(jié)課要抓住置換反應(yīng)的概念和氫氣的實(shí)驗(yàn)室制取裝置等主要內(nèi)容，緊緊圍繞這些知識(shí)的形成過程進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。因此教學(xué)目標(biāo)應(yīng)具體、明確，教材處理詳略得當(dāng)，緊緊圍繞教學(xué)大綱的規(guī)定和教材內(nèi)容的要求，重視能力培養(yǎng)和養(yǎng)成教育。

2.教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有序、合理

教學(xué)過程從水的電解產(chǎn)物和氧氣的有關(guān)知識(shí)開始，可以用計(jì)算機(jī)等媒體放映氫氣的用途資料片，導(dǎo)出新課。再通過實(shí)驗(yàn)，師生共同討論，建立置換反應(yīng)的概念，同時(shí)簡介原子團(tuán)的知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)物展示，巧設(shè)問題，由簡到繁，從易到難，根據(jù)儀器藥品，讓學(xué)生在課堂上設(shè)計(jì)出一套制氫氣的合適裝置，通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，一可培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦的能力，二可增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)興趣，三可鞏固已學(xué)知識(shí)。

3.優(yōu)選教學(xué)方法，教學(xué)手段多樣化

本節(jié)教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)探究法，以實(shí)驗(yàn)為前提，通過實(shí)驗(yàn)觀察，實(shí)物展示和錄像、計(jì)算機(jī)、投影等電化教學(xué)手段，集實(shí)驗(yàn)、討論、講述、講解、歸納、練習(xí)為一體，這種方法既充分體現(xiàn)了以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科特點(diǎn)，又體現(xiàn)了教為主導(dǎo)，學(xué)為主體二者統(tǒng)一的教學(xué)原則。

4.重視能力培養(yǎng)，注意養(yǎng)成教育

本節(jié)教學(xué)應(yīng)靈活運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，通過實(shí)驗(yàn)或啟發(fā)性、探究性的問題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生動(dòng)眼、動(dòng)手、動(dòng)口、動(dòng)腦的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生觀察、操作、思維與自學(xué)等多種技能和多種能力。同時(shí)，教學(xué)中每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)都是以已有知識(shí)或化學(xué)事實(shí)、探究性問題開始，通過實(shí)驗(yàn)觀察、引導(dǎo)思考、討論、自學(xué)等多種方式，突出對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)，教給學(xué)生學(xué)習(xí)方法和思維方式，這樣有利于逐步建立有效的學(xué)習(xí)方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。此外，教學(xué)中還可結(jié)合氫氣的發(fā)現(xiàn)史和制氫發(fā)生裝置的分析討論，以及知識(shí)的遷移過程，同時(shí)向?qū)W生進(jìn)行辯證唯物主義認(rèn)識(shí)論和科學(xué)態(tài)度、科學(xué)方法的教育，這些都有利于對學(xué)生進(jìn)行素質(zhì)教育。

--方案

早在十六、七世紀(jì)的時(shí)候，有好幾位科學(xué)家都發(fā)現(xiàn)了金屬跟酸反應(yīng)能產(chǎn)生一種可燃性的氣體——?dú)錃?。直到現(xiàn)在，氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法仍然選用金屬跟酸反應(yīng)。那么用哪種金屬，用哪種酸為最好呢？

一、驗(yàn)室制取氫氣的原理：

（實(shí)驗(yàn)）取四支試管，分別向其中加入鎂條、鋅粒、鐵釘、銅片，然后向試管中加入等量的同種稀硫酸，觀察產(chǎn)生氣體的速率。

（現(xiàn)象）稀硫酸同時(shí)與Mg、Zn、Fe、Cu接觸，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：Mg與稀硫酸反應(yīng)劇烈，鋅與酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的速率較快，F(xiàn)e與稀硫酸反應(yīng)很慢，銅與稀硫酸接觸，沒有明顯現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)室制取氣體，要求便于操作和收集，而Mg反應(yīng)速率過快，不方便收集；Fe反應(yīng)速率過慢，因此常選用鋅為最合適。

二、實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的裝置和收集方法

1．制備裝置：

完整的氣體制取裝置包括發(fā)生裝置（即發(fā)生反應(yīng)生成該氣體的裝置）和收集裝置兩部分。

氣體發(fā)生裝置的確定，要依據(jù)反應(yīng)原理，特別是反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。實(shí)驗(yàn)室制取氫氣所用的鋅是顆粒狀固體，所用的稀硫酸呈液體，常溫下兩種藥品接觸即可發(fā)生反應(yīng)。由此可見，只需用容器將鋅和稀硫酸盛放在一起，并將產(chǎn)生的氫氣通過導(dǎo)管導(dǎo)出即可。因此組裝發(fā)生裝置應(yīng)包括盛裝藥品的反應(yīng)容器（大試管、廣口瓶、錐形瓶、燒瓶等均可），用于封閉反應(yīng)容器口的膠塞，穿過膠塞用于導(dǎo)出氫氣的玻璃導(dǎo)管（用試管或燒瓶作反應(yīng)容器時(shí)還需用鐵架臺(tái)固定）。這種裝置是最簡單的氫氣發(fā)生裝置，如下圖（A）、（B）所示。

（A）（B）

（討論）但這種發(fā)生裝置的缺點(diǎn)是必須當(dāng)鋅和稀硫酸中至少有一種完全反應(yīng)后該反應(yīng)才能停止，如何使制取氣體的過程連續(xù)呢？

實(shí)驗(yàn)中常加一長頸漏斗，通過長頸漏斗分次加酸來控制反應(yīng)，如下圖所示。

長頸漏斗下部必須浸泡在酸液中，為什么呢？

此時(shí)將導(dǎo)氣管一端堵死，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。如學(xué)生看不清楚，可重復(fù)幾次，并提示學(xué)生應(yīng)注意的問題。

（請同學(xué)簡述現(xiàn)象，分析原因）

展示啟普發(fā)生器，介紹部件名稱，作用，介紹使用方法。

2．氣體的收集：

氣體的收集裝置要依據(jù)該氣體的收集方法而定。氫氣的收集方法有兩種：向下排空氣法（因?yàn)闅錃饷芏茸钚。┖团潘ǎㄒ驗(yàn)闅錃怆y溶于水且不和水反應(yīng)），如圖（E）、（F）所示。

（E）（F）

如果用向下排空氣法收集氫氣，難于驗(yàn)滿，因此收集氫氣的最佳方法是排水法。

注意事項(xiàng)：儀器連接好以后應(yīng)先檢查裝置的氣密性，然后再裝入藥品制取氫氣；將鋅粒裝入試管時(shí)，應(yīng)將試管傾斜，使鋅粒滑入試管底部，以免直接投入時(shí)砸破試管底；對產(chǎn)生的氫氣經(jīng)驗(yàn)純后再收集或直接應(yīng)用；收集滿氫氣的集氣瓶應(yīng)倒置在桌上，防止氫氣很快逸散。

三、氫氣純度的檢驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)操作：用排水法或向下排氣法收集一試管氫氣，用拇指堵住，移近火焰，如果聽到尖銳的爆鳴聲，表明氫氣不純。然后按上述方法再收集、再檢驗(yàn)，至點(diǎn)燃時(shí)發(fā)出的響聲很小時(shí)，表明氫氣已經(jīng)純凈。實(shí)驗(yàn)操作過程如下圖：

注意事項(xiàng)：當(dāng)開始收集的氫氣經(jīng)檢驗(yàn)不純，這時(shí)需要再收集、再檢驗(yàn)。若下一步要采用向下排空氣法收集氫氣，應(yīng)先用拇指把試管口堵住一會(huì)兒，再去收集、檢驗(yàn)氫氣。否則剛用于檢驗(yàn)氫氣的試管內(nèi)的火焰可能沒有熄滅，立即用這個(gè)試管去再收集氫氣時(shí)，可能會(huì)點(diǎn)燃導(dǎo)管口不純的氫氣，引起裝置爆炸，發(fā)生危險(xiǎn)。

四、置換反應(yīng)：

置換反應(yīng)：由一種單質(zhì)跟一種化合物起反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫做置換反應(yīng)。

置換反應(yīng)中“置換”的涵義是：反應(yīng)物之一的單質(zhì)中所含元素，代換了參加反應(yīng)的化合物中的某種元素。

置換反應(yīng)是化學(xué)基本反應(yīng)類型之一。

表達(dá)式：單質(zhì)+化合物＝新單質(zhì)+新化合物

A+BCAC+B

鋅＋稀硫酸＝＝硫酸鋅＋氫氣

Zn＋H2SO4＝＝ZnSO4+H2

單質(zhì)化合物化合物單質(zhì)

置換反應(yīng)的特點(diǎn)是：參加反應(yīng)的物質(zhì)只有兩種，且一定是一種單質(zhì)和一種化合物。生成物也只有兩種，一種一定是單質(zhì)，另一種一定是化合物。掌握了這些特點(diǎn)，就能夠正確地判斷置換反應(yīng)。

（討論）置換反應(yīng)與化合反應(yīng)，分解反應(yīng)有哪些區(qū)別？

五、原子團(tuán)的概念：

鋅＋稀硫酸＝＝硫酸鋅＋氫氣

Zn＋H2SO4＝＝ZnSO4+H2

在鋅與硫酸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物硫酸，生成物硫酸鋅均有相同的集團(tuán)，即：

H2SO4和ZnSO4中的畫線部分。在許多化學(xué)反應(yīng)中，作為一個(gè)整體參加反應(yīng)，就好像一個(gè)原子一樣，這樣的原子集團(tuán)叫做原子團(tuán)。

常見的原子團(tuán)有：

KClO3氯酸根

KMnO4高錳酸根

NaOH氫氧根

H2SO4硫酸根

KNO3硝酸根

探究活動(dòng)

1用廢舊的可樂瓶（塑料）、吸管、粘合劑，根據(jù)啟普發(fā)生器原理，制作一個(gè)簡易裝置。

2根據(jù)啟普發(fā)生器的原理，設(shè)計(jì)三套類似的實(shí)驗(yàn)裝置，畫出裝置圖。

3設(shè)計(jì)一個(gè)儲(chǔ)存氫氣的裝置，便于利用該裝置收集氫氣，便于實(shí)驗(yàn)中使用氫氣。

4實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，以鋅粒與較濃的鹽酸反應(yīng)，用氣球收集氣體，一段時(shí)間后，氣球癟了，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)多次，均得到相同的現(xiàn)象，試分析造成這種狀況的原因，你從中得到什么啟示？

氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法教案

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H4NO3

(硫酸根)(氫氧根)(銨根)(硝酸根)

Na2CO3KClO3

(碳酸根)(氯酸根)

三、實(shí)驗(yàn)裝置:見課本第50頁[圖3-6]

四、收集方法:用向下排空氣法或排水法收集

3.3氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法

第三節(jié)氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法

（1課時(shí)）

一.知識(shí)教學(xué)點(diǎn)

1.實(shí)驗(yàn)室利用金屬和酸反應(yīng)制取氫氣的反應(yīng)原理。

2.置換反應(yīng)。

3.用排水法和向下空氣法收集氫氣的方法。

4.原子團(tuán)的含義。

二.重、難點(diǎn)

1.重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的反應(yīng)原理和基本操作。

2.難點(diǎn)：置換反應(yīng)的理解。

三.教學(xué)步驟

(一)明確目標(biāo)

1.使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)室利用金屬和酸反應(yīng)制取氫氣的反應(yīng)原理。

2.使學(xué)生理解置換反應(yīng)。

3.學(xué)習(xí)用排水法和向下空氣法收集氫氣的方法。

4.使學(xué)生了解原子團(tuán)的含義。

(二)整體感知

本節(jié)從實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的反應(yīng)原理入手，通過討論，確定了實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的實(shí)驗(yàn)裝置和收集氫氣的方法。完整的闡述了實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的全過程，對學(xué)生來講是一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)體系，對學(xué)生進(jìn)行分析推理等思維的發(fā)展來說是很好的教材。此外，課本又從幾個(gè)實(shí)驗(yàn)入手歸納總結(jié)出了置換反應(yīng)。這樣可以使學(xué)生對置換反應(yīng)、分解反應(yīng)、化合反應(yīng)進(jìn)行對比加深理解。

另外，本節(jié)選學(xué)部分還介紹了啟普發(fā)生器。此部分可以由學(xué)生在課下閱讀，也可以在課上展示，使學(xué)生對它的結(jié)構(gòu)、原理、適用范圍有較深刻的了解。

(三)教學(xué)過程

[新課引入]：前面我們學(xué)習(xí)了水的組成，知道了水在直流電的作用下會(huì)分解出氫氣，那么，它為什么叫做氫氣呢？這是因?yàn)闅錃馐窃谙嗤瑮l件時(shí)，在所有氣體中密度最小的氣體，也就是說，它是最輕的氣體，因此，它的中文名稱為氫，其含義為成水元素。早在16世紀(jì)，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種氣體，但是人們并沒有把它作為一種新的元素，而把它叫做可燃空氣。直到18世紀(jì)，拉瓦錫才通過許許多多的實(shí)驗(yàn)證明了它是一種新的元素，它形成的單質(zhì)是氫氣。

[講解]：那么，氫氣是如何制取的呢？今天我們就學(xué)習(xí)氫氣的制法。

[板書]：一.氫氣的制法

[講解]：在上節(jié)課我們看到了電解水可以產(chǎn)生氫氣，但是應(yīng)當(dāng)注意這種方法需要消耗大量的電能，所以成本較高，不適合在工業(yè)上大量生產(chǎn)氫氣。在工業(yè)上，通常利用一些非常廉價(jià)的原料來制取氫氣，常常是利用天然氣或水煤氣為原料來制取氫氣的。

[板書]：1.工業(yè)制法

原料：天然氣(主要成分為甲烷CH4)。

水煤氣(主要成分為一氧化碳CO和氫氣H2)。

[講解]：在實(shí)驗(yàn)室中是如何制取氫氣的呢？這是我們今天要解決的主要內(nèi)容。

[板書]：2.實(shí)驗(yàn)室制法

[講解]：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣不可能使用電解水的方法，因?yàn)檫@樣反應(yīng)速度慢，產(chǎn)氣量少，在實(shí)驗(yàn)室中我們一般情況下是利用金屬與酸的反應(yīng)來制取氫氣的。

[板書]：（1）反應(yīng)原理：金屬與酸的反應(yīng)

[實(shí)驗(yàn)]：演示實(shí)驗(yàn)3－3：鋅與硫酸的反應(yīng)。

[教師活動(dòng)]：組織學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，講解實(shí)驗(yàn)步驟及操作要求。

[觀察現(xiàn)象]：產(chǎn)生可燃性氣體，反應(yīng)后的液體蒸干后得到白色固體。

[討論]：氣體和白色固體分別是什么？

[小結(jié)]：可燃性氣體為氫氣，反應(yīng)后的白色固體為硫酸鋅。

[板書]：實(shí)驗(yàn)3－3：鋅與硫酸的反應(yīng)

現(xiàn)象：①產(chǎn)生可燃性氣體。

②反應(yīng)后的液體蒸干后得到白色固體。

反應(yīng)表達(dá)式：鋅+硫酸→硫酸鋅+氫氣

Zn+H2SO4→ZnSO4+H2

[講解]：根據(jù)剛才實(shí)驗(yàn)3－3我們可以知道制取氫氣簡單的實(shí)驗(yàn)裝置可以由試管、單孔橡皮塞和導(dǎo)管三部分組成。

[板書]：（2）實(shí)驗(yàn)裝置：試管、單孔橡皮塞和導(dǎo)管

[提問]：根據(jù)生成氫氣的狀態(tài)，密度等，你認(rèn)為用什么方法收集氫氣比較合適？(提示：氫氣難溶于水)

[總結(jié)板書]：（3）收集方法

①向下排空氣法（氫氣密度小于空氣）

②排水法（氫氣難溶于水）

[演示實(shí)驗(yàn)]：氫氣的制法，并且用兩種方法收集。

[注意]：充滿氫氣的容器應(yīng)蓋好并把口向下放置。

[教師活動(dòng)]：組織學(xué)生找出制氫氣的簡易裝置的缺點(diǎn)。

[講解]：有時(shí)為了能夠不斷地得到氫氣，并且使用的量較大時(shí)，我們利用了另一種實(shí)驗(yàn)室常用的儀器叫做啟普發(fā)生器來制取氫氣。

[板書]：（4）啟普發(fā)生器

[教師活動(dòng)]：指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本第50－51頁有關(guān)內(nèi)容。

[展示]：啟普發(fā)生器。

[講解]：我們在制取氫氣時(shí)除了可以利用鋅和硫酸反應(yīng)外，還可以利用其他金屬和酸的反應(yīng)來制取氫氣。

[實(shí)驗(yàn)]：鎂與硫酸的反應(yīng)，鐵與鹽酸的反應(yīng)。

[觀察現(xiàn)象]：都產(chǎn)生了氧氣。

[總結(jié)板書]：化學(xué)反應(yīng)表達(dá)式：

鎂+硫酸→硫酸鎂+氫氣

Mg+H2SO4→MgSO4+H2

鐵+鹽酸→氯化亞鐵+氫氣

Fe+HCl→FeCl2+H2

[提問]：觀察制取氫氣的三個(gè)反應(yīng)，判斷它們屬于哪一種反應(yīng)類型？有什么特點(diǎn)？

[結(jié)論]：這三個(gè)反應(yīng)既不屬于分解反應(yīng)，又不屬于化合反應(yīng)，這些反應(yīng)是一類新的反應(yīng)類型。

[板書]：二.置換反應(yīng)

1.反應(yīng)的特點(diǎn)：

（1）反應(yīng)物有兩種：一種單質(zhì)，一種化合物。

（2）產(chǎn)物也有兩種：一種單質(zhì)，一種化合物。

[師生活動(dòng)]：根據(jù)置換反應(yīng)的特點(diǎn)，給置換反應(yīng)下一個(gè)定義。

[板書]：2.置換反應(yīng)的定義：由一種單質(zhì)和一種化合物起反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)。

[講解]：在硫酸分子中，一個(gè)硫原子和四個(gè)氧原子結(jié)合成的SO4，在反應(yīng)前后沒有變化，我們把硫酸中沒有變化的SO4叫做原子團(tuán)，稱為硫酸根。

[板書]：3.原子團(tuán)：MnO4(高錳酸根)、SO4(硫酸根)、PO4(磷酸根)

NO3(硝酸根)、ClO3(氯酸根)、CO3(碳酸棍)，

OH(氫氧根)、NH4(銨根)等都叫做原子團(tuán)。

[講解]：應(yīng)牢記常用原子團(tuán)的符號(hào)，記憶的方法可以采用韻語記憶：

[板書]：原子團(tuán)，不難記，銨根NH4

酸根先記錳、硫、磷，符號(hào)后面添“O4”

酸根再記硝、氯、碳，符號(hào)后面添“O3”

[練習(xí)]：完成教材第52頁第1題。

(四)總結(jié)、擴(kuò)展

本節(jié)內(nèi)容我們主要學(xué)習(xí)了氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法和置換反應(yīng)，氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法我們應(yīng)該學(xué)會(huì)利用反應(yīng)原理確定反應(yīng)裝置，利用產(chǎn)物特點(diǎn)確定收集方法。并且應(yīng)掌握實(shí)驗(yàn)室制取氫氣的反應(yīng)表達(dá)式和實(shí)驗(yàn)操作。對于置換反應(yīng)我們應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)根據(jù)反應(yīng)物的特點(diǎn)和產(chǎn)物的特點(diǎn)判斷反應(yīng)類型。到現(xiàn)在為止我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了三個(gè)基本反應(yīng)類型，下面我們對這三個(gè)反應(yīng)類型進(jìn)行一下總結(jié)：

化合反應(yīng)：A+B→AB(多變一)

分解反應(yīng)：AB→A+B(一變多)

置換反應(yīng)：A+BC→B+AC(單質(zhì)+化合物→單質(zhì)+化合物)

四.布置作業(yè)：教材第52頁第2、3題。