實驗三：演示實驗的準備與實驗教學研究
一、 實驗計畫（方案）：
ⅰ、獲得氧氣的方法：思路：1、反應原理：條件（常溫、加熱、催化劑等）、藥品、反應的化學表示式；2、實驗裝置（發生裝置和收集裝置）；3、如何驗證所製得的氣體是目標氣體。
a 加熱高錳酸鉀：（1）原理：kmno4k2mno4+mno2+o2 儀器試劑：高錳酸鉀（分析純）、導氣管、試管、集氣瓶、酒精燈、水槽、鐵架臺等；
（2）步驟：①查：檢查裝置氣密性：把導管的一端浸入水裡，兩手緊貼試管的外壁，如果裝置不漏氣，裡面的空氣受熱膨脹，導管口有氣泡冒出。鬆開手後，導氣管中液面上公升；
②裝：將藥品裝入試管，放棉花，並塞好單孔塞（藥品要平鋪在試管底部，均勻受熱）；
③定：將試管固定在鐵架台上（儀器裝配原則：先下後上，先左後右）；
④點：點燃酒精燈，均勻受熱後，固定底部加熱；
⑤收：用排水法收集氧氣時，集氣瓶滿水後倒放入水槽中（瓶口要在水面下），導管伸到瓶口處即可，當集氣瓶口有氣泡則證明已經收集滿氧氣（用排水法集氣時，應注意當氣泡從導管口連續均勻放出時再收集，否則收集的氣體中混有空氣，）；
⑥離：收集完畢後，先將導管撤離水槽；
⑦熄：最後熄滅酒精燈。
⑧檢驗：將帶火星的木條放在集氣瓶口，觀察是否復燃。
（3）現象：導管口有氣泡冒出，帶火星的木條復燃；
（4）實驗裝置：如下圖
（5）實驗裝置注意事項：①檢驗氣體的氣密性； ②酒精燈內的酒精不超過酒精燈容積的2/3。③酒精燈的外焰要對準藥品所在部位加熱。
④藥品要平鋪在底部，均勻受熱。⑤試管口要略向下傾斜。防止藥品中濕存的水分受熱後變成水蒸氣，遇冷成水倒流回試管底部，使試管炸裂。
⑥試管口要塞一團棉花，否則反應過程中有高錳酸鉀粉末衝出，導致導管顯紫紅色，收集的氧氣也略顯紫紅色；⑥鐵夾要夾在試管的中上部。⑧試管內導管稍露膠塞即可，便於氣體排出。
（6）操作注意事項：①正確的加熱方法：先在試管下方來回移動，再用外焰集中加熱盛藥品的部位；②用向上排空氣法集氣時，導管要伸入集氣瓶底部。
加熱剛開始，排出的氣體含有空氣，不宜收集；③用排水法集氣時，導管在瓶口即可。當氣泡連續均勻放出時方可收集(否則收集的氣體中混有空氣)。當瓶口有大氣泡冒出時，證明巳滿。
④實驗完畢時要先將導氣管從水槽中取出，再停止加熱。若先移去酒精燈，管內溫度降低，氣體體積縮小，管內成半真空狀態，水槽中的水將倒流入紅熱的試管內，致使試管破裂。⑤盛滿氧氣的集氣瓶應正放。
(氧氣的密度比空氣的略大)；
b加熱氯酸鉀（二氧化錳做催化劑的條件下）：（1）原理：儀器試劑：氯酸鉀（分析純）、二氧化錳（分析純）、導氣管、試管、集氣瓶、酒精燈、水槽等；
（2）步驟：（同高錳酸鉀製取氧氣的步驟一樣）連線裝置：從左到右，自下而上；檢查裝置氣密性；裝藥品，藥品平鋪在試管底部；連線好試管和導管，固定在鐵架台上。
將集氣瓶盛滿水，蓋上玻璃片倒立於水槽中。點燃酒精燈，先預熱，再給藥品加熱。待氣泡連續且均勻冒出時收集氣體。
收集完後，將氧氣瓶正放在桌上，把導管撤離水面；再熄滅酒精燈；檢驗：將帶火星的木條放在集氣瓶口，觀察是否復燃。
（3）現象：導管口有氣泡冒出，帶火星的木條復燃；
（4）實驗裝置：如下圖
c 雙氧水製取氧氣（二氧化錳做催化劑的條件下）：（1）原理：
儀器試劑：30%過氧化氫溶液、二氧化錳（分析純）、導氣管、錐形瓶、集氣瓶、分液漏斗、水槽等；
（2）步驟：在錐形瓶裡盛二氧化錳1克，塞上配有分液漏斗和導管的橡皮塞。在小燒杯中加水40毫公升，加入30％的濃過氧化氫10毫公升，用玻璃棒緩緩攪和後注入分液漏斗內，（圖7-7）。
從分液漏斗慢慢注入稀釋的過氧化氫溶液，受二氧化錳的催化作用，即有氧氣放出。
（3）注意事項：收集氧氣的時候，集氣瓶一定要裝滿水，且不能有氣泡，無需加熱。集氣完後要用玻璃片蓋好，不要讓氧氣漏出，造成浪費。
ⅱ、氧氣的性質實驗：
a 炭在氧氣中燃燒：
目的：注意炭要燃燒到什麼程度再伸入氧氣中現象會明顯。
步驟：用排水法收集一集氣瓶的氧氣，點燃酒精燈，用鑷子夾取一小塊炭，讓炭在火焰上燒至紅熱狀態，然後伸入盛有氧氣的集氣瓶中，觀察現象。等燃燒完後，立即向瓶內倒入一些澄清石灰水，蓋上玻璃片，振盪後，觀察現象。
現象：燃燒得更旺，發出耀眼的白光，集氣瓶壁會熱說明有大量的熱量放出，生成的無色氣體能使澄清石灰水變渾濁。
原理：反應方程式為：c+o2＝co2 co2+ca(oh)2＝caco3↓+h2o
注意事項：炭要燃燒到紅熱狀態，燒完後，要記得倒入澄清石灰水。
b 硫在氧氣中燃燒：
目的：注意怎樣加熱能使硫的火焰明顯，以及如何更好進行比較。
步驟：用排水法收集一集氣瓶的氧氣，可先將玻璃棒加熱少許時間，再用玻璃棒蘸取一些硫粉，這樣蘸的硫粉比較多，火焰也比較明顯，將硫粉伸入酒精燈的火焰中加熱到發生燃燒，觀察硫在空氣裡燃燒的現象，再迅速將其伸入氧氣瓶中，觀察現象。反應結束後迅速取出玻璃棒蓋上毛玻璃片，待冷卻後將集氣瓶倒扣在水槽中，使so2溶解在水中方針產生汙染。
現象：在空氣中燃燒的火焰為淡藍色並且火焰很小，在氧氣中燃燒更旺，發出明亮的藍紫色火焰，並且生成一種帶有刺激性氣味的氣體，瓶壁會熱,說明有大量熱放出。
原理：反應方程式為：s+o2＝so2
注意事項：硫為易燃易爆物使用時要多加小心，反應完後，產生的為二氧化硫，直接排入空氣中會汙染空氣，因此，可以往集氣瓶中加入水或鹼液。
c 鐵絲在氧氣中燃燒：
目的：如何使這個實驗成功，鐵絲要如何加熱，如何做才能使實驗一次成功。
步驟：用排水法收集一集氣瓶的氧氣，不要全部收集滿，留一些水在裡面，把細鐵絲用砂紙打亮，再把光亮銀白色的鐵絲纏在火柴上，要纏好，一圈一圈的纏成螺旋狀，點燃火柴，在火柴就要燃燒完的時候，也就是基本上火柴是紅的，還剩一小部分還在燃燒時，慢慢伸入集氣瓶，要由上而下的慢慢伸入，且不要讓鐵絲落入集氣瓶中。
現象：鐵絲劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，在集氣瓶壁看見黑色固體附著。
原理：反應方程式為：3fe+2o2＝fe3o4
注意事項：集氣的時候，一定要留些水在裡面，要在火柴就要燃盡的時候伸入，否則很容易不成功，要慢慢地伸入，不要讓鐵絲落入瓶底，否則會使瓶底破裂。
d 蠟燭在氧氣中燃燒：
目的：如何使此實驗現象更明顯，如何使前後現象更好進行比較。
步驟：用向上排空氣法收集一集氣瓶氧氣，並且用帶火星的木條檢驗是否集滿，蠟燭用鐵絲纏上，並用鑷子夾住鐵絲，這時先點燃蠟燭，讓學生觀察好此時的現象，並且注意火焰大小，然後迅速把蠟燭伸入集氣瓶中，確認學生觀察好現象後，取出蠟燭，倒進一些澄清的石灰水，振盪，觀察現象。
現象：蠟燭比在空氣中燃燒更旺，有水霧，加澄清石灰水後，石灰水變渾濁。
解釋：發生的是有機物燃燒的反應，產物是二氧化碳和水
注意事項：用鑷子夾住鐵絲是為了防止手被燙傷，用排空氣法是為了不引入水，要得到乾燥的氧氣。
二、 實驗記錄：
1、 試驗方法及步驟：（詳見實驗計畫）；
2、 實驗操作條件：a 儀器：酒精燈、玻璃棒、鐵架臺、砂紙、鑷子、集氣瓶、導氣管、錐形瓶、水槽、分液漏斗等；b 試劑：
氯酸鉀（分析純）、高錳酸鉀（分析純）、30%的過氧化氫溶液、二氧化錳（分析純）、澄清石灰水、硫粉、木炭、鐵絲、小蠟燭、蒸餾水等；
3、 實驗最大的收穫：a 四個燃燒實驗的現象要注意與在空氣中的燃燒現象的比較；b 實驗方案的設計和演示時要注意實驗條件、實驗操作、產物檢驗、產物安全、現象觀察的設計等；c 實驗方案要圍繞實驗是否直觀（清晰可見）、簡單、安全、可靠及創意性如何進行；
4、 教學片斷：
【匯入】我們都知道，氧氣是空氣的主要成分之一，它和世間萬物如影隨形。地球上的一切生物都離不開氧氣，這和氧氣的性質有關，今天我們來共同通過實驗認識性質活潑的氧氣。
【板書】性質活潑的氧氣
1、 物理性質：
2、 化學性質：
【過渡】展示鐵絲並提出問題：你見過鐵絲在空氣中燃燒的現象嗎？那麼鐵絲在氧氣中也能燃燒嗎？
【教師演示】演示實驗，講清注意事項。
1.用排水法收集一集氣瓶的氧氣，不要全部收集滿，留一些水在裡面；
2.把細鐵絲用砂紙打亮，再把光亮銀白色的鐵絲纏在火柴上，要纏好，一圈一圈的纏成螺旋狀；
3.點燃火柴，在火柴就要燃燒完的時候，也就是基本上火柴是紅的，還剩一小部分還在燃燒時，慢慢伸入集氣瓶，要由上而下的慢慢伸入，且不要讓鐵絲落入集氣瓶中。
【設問】為什麼要在集氣瓶底放一些細沙或水呢？（為了防止燃燒過程中濺落下來的熔化物把集氣瓶炸裂。）
空氣中氧氣含量實驗的拓展
實驗要仔細哦 實驗中可以觀察到，紅磷燃燒，產生大量的白煙，放出大量熱 開啟彈簧夾後，燒杯中的水沿導氣管進入集氣瓶中，至約佔集氣瓶內空間的1 5。通過實驗得知，空氣中氧氣的體積約佔1 5 實驗時，燃燒匙裡要盛入過量的紅磷，紅磷過量，足以使鐘罩中密封的氧氣反應完，使測得氧氣的體積更接近空氣中氧氣的實際體...
氧氣的性質與製備實驗報告
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