氧氣的重點(diǎn)透視

魏海云

氧氣是生命存在的必須物質(zhì)之一，是初中化學(xué)需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容，涉及氧氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)制法，其中包括一些基礎(chǔ)的概念、基本的性質(zhì)，也含有一些理論性較強(qiáng)的內(nèi)容。通過(guò)氧氣的學(xué)習(xí)旨在引導(dǎo)學(xué)生掌握氧氣的核心內(nèi)容，并積累物質(zhì)學(xué)習(xí)的方法，本文將對(duì)氧氣核心知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)指導(dǎo)，并結(jié)合實(shí)例探討知識(shí)應(yīng)用的分析技巧，提出相應(yīng)的教學(xué)建議以供讀者參考。

知識(shí)重點(diǎn)一：氧氣的物理性質(zhì)

氧氣是生活生產(chǎn)中接觸較為廣泛的氣體，學(xué)習(xí)氧氣需要從基本的物理性質(zhì)開(kāi)始，包括氧氣的顏色和氣味、密度和溶解性，相對(duì)而言這些內(nèi)容較為容易掌握。而物理性質(zhì)學(xué)習(xí)的難點(diǎn)在于氧氣在空氣中的氣體體積分?jǐn)?shù)，教材安排了具體的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)探究的角度來(lái)完成。對(duì)于該實(shí)驗(yàn)需要掌握實(shí)驗(yàn)的基本原理、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。

例1 圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置是為了測(cè)定空氣中氧氣的含量，則下列選項(xiàng)的做法合理的為（ ?）。

A. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的紅磷要過(guò)量

B. 紅磷點(diǎn)燃后要緩慢伸入瓶中并用橡皮塞塞住瓶口

C. 當(dāng)紅磷熄滅后要立即將止水夾打開(kāi)

D. 本實(shí)驗(yàn)可以用木炭來(lái)代替紅磷

解析 用紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)原理為：過(guò)量紅磷會(huì)與集氣瓶?jī)?nèi)的氧氣充分燃燒并生成固體物體，使得集氣瓶?jī)?nèi)的氣壓下降，溫度恢復(fù)打開(kāi)止水夾后，燒杯內(nèi)的水會(huì)在大氣壓力的作用下沿著導(dǎo)管流入集氣瓶中，并占據(jù)氧氣所在的位置，通過(guò)觀察水占集氣瓶的容積就可以估算出空氣中氧氣的含量。根據(jù)上述原理就可以推知實(shí)驗(yàn)過(guò)程所用的紅磷必須過(guò)量，A正確;紅磷點(diǎn)燃后要立即伸入集氣瓶?jī)?nèi)，B錯(cuò)誤;紅磷燃燒放出的熱量會(huì)使氣體膨脹，冷卻后打開(kāi)止水夾測(cè)得的含量才準(zhǔn)確，否則結(jié)果會(huì)偏小，C錯(cuò)誤;木炭與氧氣燃燒會(huì)產(chǎn)生氣體CO2或CO，因此不能測(cè)定氧氣含量，D錯(cuò)誤。故應(yīng)選A。

點(diǎn)撥 氧氣的物理性質(zhì)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，在教學(xué)時(shí)只需要點(diǎn)明即可，但氧氣在空氣中的含量則需要以實(shí)驗(yàn)探究的方式來(lái)完成，因此教學(xué)時(shí)需要使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的原理，然后從原理出發(fā)分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)，以及實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)匕才乓恍┯懻?，如哪些物質(zhì)可以替代紅磷用于氧氣含量測(cè)量，哪些則不能，使學(xué)生充分理解實(shí)驗(yàn)的原理。

知識(shí)重點(diǎn)二：氧氣的化學(xué)性質(zhì)

氧氣的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，具有氧化性，可以與很多的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，學(xué)習(xí)時(shí)十分有必要對(duì)相關(guān)的反應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，如氧氣與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)（硫、炭、磷）、與金屬單質(zhì)的反應(yīng)（鎂、鋁、鐵），以及與石蠟的反應(yīng)。另外在對(duì)反應(yīng)進(jìn)行總結(jié)時(shí)要關(guān)注反應(yīng)的條件和現(xiàn)象，特別是生成物的顏色、狀態(tài)，并結(jié)合反應(yīng)的化學(xué)方程式來(lái)學(xué)習(xí)氧氣的化學(xué)性質(zhì)。

例2 下列選項(xiàng)是關(guān)于氧氣與物質(zhì)反應(yīng)的現(xiàn)象描述，其中不正確的是（ ?）。

A. 在空氣中紅磷燃燒時(shí)會(huì)有大量白煙生成

B. 硫與氧氣燃燒反應(yīng)生成的火焰為蒼白色

C. 鐵絲與氧氣燃燒反應(yīng)時(shí)較為劇烈，且火星四濺

D. 鎂與氧氣燃燒反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)白色耀眼的光，最后生成物為白色固體

解析 上述選項(xiàng)是對(duì)氧氣與各種物質(zhì)反應(yīng)的現(xiàn)象描述，需要結(jié)合總結(jié)的化學(xué)知識(shí)來(lái)辨識(shí)。紅磷與氧氣反應(yīng)，有白煙生成，A正確;硫與氧氣反應(yīng)的火焰顏色為藍(lán)紫色，B錯(cuò)誤;鐵絲與氧氣進(jìn)行的是劇烈的燃燒反應(yīng)，會(huì)火星四濺，C正確;鎂與氧氣反應(yīng)會(huì)發(fā)出耀眼的白光，最終生成白色的氧化鎂固體，D正確。故應(yīng)選B。

點(diǎn)撥 氧氣的化學(xué)性質(zhì)學(xué)習(xí)是該部分知識(shí)的重難點(diǎn)，難在氧氣的氧化性學(xué)習(xí)是借助與其他物質(zhì)的反應(yīng)來(lái)進(jìn)行，如果不對(duì)反應(yīng)的類(lèi)型、現(xiàn)象、化學(xué)方程式和生成物進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)，學(xué)生很難把握知識(shí)的重點(diǎn)，也不便于記憶。因此在教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)對(duì)相關(guān)的反應(yīng)進(jìn)行總結(jié)歸納，如反應(yīng)的類(lèi)型、反應(yīng)條件的難易、反應(yīng)現(xiàn)象和生成物的狀態(tài)等?？紤]到氧氣的相關(guān)反應(yīng)是化學(xué)式學(xué)習(xí)的初始階段，教學(xué)中十分有必要逐步引導(dǎo)學(xué)生書(shū)寫(xiě)化學(xué)反應(yīng)式，可以采用文字反應(yīng)與化學(xué)式對(duì)應(yīng)的方式。

知識(shí)重點(diǎn)三：氧氣的制取實(shí)驗(yàn)

氧氣的制取實(shí)驗(yàn)是氧氣知識(shí)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，教材介紹了多個(gè)實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)習(xí)時(shí)需要掌握其中的兩套方案：一是雙氧水與二氧化錳反應(yīng);二是加熱高錳酸鉀。上述兩個(gè)方案實(shí)際上是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)最具典型的方案，前者的實(shí)驗(yàn)裝置不需要加熱，后者是加熱反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。在學(xué)習(xí)時(shí)首先需要結(jié)合化學(xué)方程式明確反應(yīng)的原理，然后從實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、注意事項(xiàng)來(lái)進(jìn)行總結(jié)，尤其需要對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作流程有一個(gè)系統(tǒng)的了解。

例3 （2018年武漢中考卷改編）圖2所示是實(shí)驗(yàn)小組制取干燥氧氣并測(cè)定H2O2溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的裝置。已知裝置的氣密性良好，開(kāi)始時(shí)錐形瓶中的H2O2溶液質(zhì)量為m，燃燒匙內(nèi)為二氧化錳，并可上下移動(dòng)，干燥管內(nèi)為CaO和NaOH的混合物，則下列選項(xiàng)說(shuō)法正確的是（ ? ）。

A. 將裝置Ⅰ分別與Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ連接，均可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

B. 實(shí)驗(yàn)中稱(chēng)量裝置Ⅰ反應(yīng)前及完全反應(yīng)且冷卻后的質(zhì)量即可計(jì)算出H2O2溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)

C. 用Ⅳ來(lái)收集氧氣時(shí)，將帶火星的木條靠近b導(dǎo)管口即可檢驗(yàn)氧氣是否集滿(mǎn)

D. 用Ⅴ來(lái)測(cè)量氧氣生成的體積，如果集氣瓶的上方存有空氣會(huì)造成結(jié)果偏大

解析 本題旨在考查利用H2O2制取氧氣和收集氧氣。實(shí)驗(yàn)表明要制取干燥的氧氣，而裝置Ⅱ采用的是排水集氣法，無(wú)法達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，A錯(cuò)誤;根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置Ⅰ反應(yīng)前后的質(zhì)量變化可以確定氧氣的質(zhì)量，根據(jù)化學(xué)方程式可以推知H2O2的質(zhì)量，結(jié)合質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式即可求H2O2溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，邏輯合理，B正確;氧氣的密度大于空氣，用Ⅳ來(lái)收集氧氣應(yīng)該b口進(jìn)氧氣，a口出空氣，因此應(yīng)在a口檢驗(yàn)是否收集滿(mǎn)，C錯(cuò)誤;氧氣不溶于植物油，Ⅴ采用的是排油檢驗(yàn)法，植物油進(jìn)入量筒后會(huì)從底部向上排空氣，因此量筒上方的空氣不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，D錯(cuò)誤。故應(yīng)選B。

點(diǎn)撥 氧氣的制取與收集是氧氣教學(xué)的重難點(diǎn)，教學(xué)中應(yīng)該從制取的原理出發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置的探究，如利用高錳酸鉀需要加熱就應(yīng)選用加熱裝置、氧氣不溶于水可以采用排水取氣法。然后是引導(dǎo)學(xué)生掌握氣體制取的實(shí)驗(yàn)流程，包括裝置的連接順序、氣密性檢驗(yàn)、裝置止水夾的打開(kāi)順序、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的處理方法，引導(dǎo)學(xué)生建立系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)探究體系，在掌握知識(shí)的同時(shí)，提升問(wèn)題分析能力。

總之，氧氣與生活密切相關(guān)，相對(duì)而言學(xué)習(xí)起來(lái)較為容易，這也是教材將氧氣編排在物質(zhì)學(xué)習(xí)的前半部分的目的。但在學(xué)習(xí)時(shí)依然應(yīng)該注重氧氣的核心內(nèi)容：物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)室的制備，其學(xué)習(xí)方法對(duì)于后續(xù)的物質(zhì)學(xué)習(xí)具有一定的啟示意義。考慮到氧氣的知識(shí)點(diǎn)較多，在教學(xué)中教師要善于總結(jié)引導(dǎo)，幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)歸納，對(duì)于一些理論性較強(qiáng)的內(nèi)容，要從知識(shí)本質(zhì)角度引導(dǎo)學(xué)生剖析，讓學(xué)生充分理解性質(zhì)決定用途、原理決定制取方案，從根本上掌握氧氣內(nèi)容的重難點(diǎn)，學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)掌握化學(xué)學(xué)習(xí)的方法。

（收稿日期：2018-11-10）