3.2 氧气的制取---2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）上册

配套中学科粤版 第三单元 3.2 氧气的制取 一、教材分析 本章节 “氧气的制取” 在初中化学课程体系中占据着极为重要的地位。氧气是学生在化学学习中深入认识的第一种重要气体，而氧气的制取则是化学实验基本操作与气体制备原理相结合的典型范例。通过对氧气制取的学习，能够帮助学生构建起气体制备的一般思路和方法，为后续其他气体（如二氧化碳等）的制取奠定坚实基础，起到承上启下的桥梁作用。教材首先回顾了氧气的性质和用途，使学生意识到氧气在生产生活中的重要性，进而引出氧气制取的必要性。然后详细介绍了实验室制取氧气的反应原理、实验装置、收集方法、检验与验满等关键内容，让学生逐步掌握气体制取的核心知识与技能。此外，教材还注重培养学生的实验探究能力，引导学生通过设计实验、观察现象、分析数据等过程，深入理解化学变化的本质，体会科学探究的乐趣与意义，同时也有助于培养学生严谨的科学态度和创新精神。 二、教学目标 （一）化学观念 物质变化观念：理解过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾在一定条件下分解生成氧气这一化学变化过程，认识到化学反应可以创造新物质，并且能够用化学方程式准确表示这些分解反应，深入理解化学反应中物质转化的规律。 能量变化观念：通过了解过氧化氢分解制取氧气可在常温下进行，而氯酸钾、高锰酸钾分解需要加热等不同反应条件，体会化学反应伴随着能量变化，加热是为了提供反应所需的活化能，使学生初步建立起化学反应中能量与物质变化相互关联的观念。 元素守恒观念：依据质量守恒定律，在分析氧气制取的反应原理时，引导学生明确反应物中氧元素的去向，即转化为氧气，从而强化元素守恒的观念，让学生认识到化学反应前后元素种类和原子数目不变，培养学生从微观角度理解宏观化学变化的思维方式。 （二）科学思维 分析与综合思维：在学习氧气制取的过程中，学生需要对反应原理、实验装置、收集方法等多个方面进行分析，例如分析不同制取氧气的反应中反应物和生成物的特点、反应条件的差异等，然后综合这些因素来选择合适的实验方案，包括确定合适的反应药品、设计合理的发生装置和收集装置等，培养学生分析与综合的思维能力，使其能够将复杂的化学问题分解为若干个简单的子问题，并整合解决问题的思路。 逻辑推理思维：根据氧气的性质（如密度、溶解性等）来推理得出氧气的收集方法（向上排空气法或排水法），以及依据反应原理中反应物的状态和反应条件来推理选择相应的发生装置（固固加热型或固液常温型），通过这样的学习过程，锻炼学生的逻辑推理能力，使其学会运用已有的化学知识和规律进行合理的逻辑推导，预测实验现象和结果，解释化学现象背后的原因，提高学生科学思维的严密性和准确性。 创新思维：在实验探究环节，鼓励学生思考不同的实验装置改进方案，例如对过氧化氢制取氧气的装置进行优化，使其能够更方便地控制反应速率或气体的产生量等，激发学生的创新思维，培养学生敢于质疑、勇于探索新方法和新思路的科学精神，提高学生在化学学习和实践中的创新能力。 （三）科学探究与实践 实验设计能力：学生能够依据氧气制取的目的和要求，自主设计实验方案，包括选择合适的药品、确定反应条件、设计实验装置等，例如让学生设计对比实验来探究不同催化剂对过氧化氢分解速率的影响，在实验设计过程中，学生需要考虑实验变量的控制、实验步骤的合理性以及实验安全性等因素，从而培养学生严谨的实验设计能力和科学探究意识。 实验操作技能：通过亲手进行氧气制取的实验操作，学生熟练掌握固体药品的取用、液体药品的滴加、仪器的连接与组装、加热操作、气体收集与检验等基本实验技能，在实践过程中，学生能够准确地操作实验仪器，规范地进行实验步骤，观察实验现象并及时记录数据，提高学生的动手实践能力和实验操作的准确性与熟练程度，同时培养学生良好的实验习惯和实验素养。 实验数据分析与结论得出能力：在完成氧气制取实验后，学生能够对实验数据进行整理、分析和归纳，例如分析不同催化剂作用下过氧化氢分解产生氧气的速率数据，通过数据对比和分析，得出关于催化剂对反应速率影响的科学结论，并能够对实验结果进行合理的解释和评价，培养学生运用数据说话的科学态度和数据分析处理能力，提高学生从实验现象和数据中获取有效信息、总结规律的能力。 （四）科学态度与责任 严谨认真的态度：在氧气制取的实验过程中，无论是实验仪器的安装与调试，还是药品的取用与称量，都要求学生严格按照实验规范进行操作，任何一个小的失误都可能导致实验失败或产生安全问题，通过这样的实践过程，培养学生严谨认真、一丝不苟的科学态度，使学生认识到科学研究需要高度的专注和精确性，细节决定成败。 实事求是的态度：在实验探究和数据记录过程中，要求学生如实记录实验现象和数据，不得随意篡改或编造，即使实验结果与预期不符，也要鼓励学生客观地分析原因，而不是为了得到所谓的 “正确结果” 而弄虚作假，培养学生实事求是的科学精神，让学生明白科学研究的目的是追求真理，只有真实可靠的数据和结果才具有科学价值。 团队合作与责任意识：在进行氧气制取的实验探究活动时，通常以小组为单位进行，小组成员之间需要分工合作，共同完成实验任务，例如有的同学负责药品准备，有的同学负责仪器组装，有的同学负责实验操作，有的同学负责数据记录等，在这个过程中，培养学生的团队合作精神和责任意识，使学生明白自己在团队中的角色和责任，学会与他人协作交流，共同攻克科学难题，同时也让学生认识到在科学研究中，团队的力量是无穷的，每个人都应为团队的成功贡献自己的力量。 化学学科的社会责任感：通过了解氧气在医疗、工业生产、航空航天等领域的广泛应用，以及氧气制取技术的发展对人类社会进步的重要贡献，使学生认识到化学学科与社会生活息息相关，激发学生学习化学的兴趣和热情，同时也培养学生的社会责任感，让学生意识到自己作为未来的社会公民，有责任运用所学的化学知识和技能，为解决社会面临的环境、能源、健康等问题贡献自己的智慧和力量，促进化学学科的可持续发展和人类社会的和谐进步。 三、教学重难点 （一）教学重点 氧气制取的反应原理：掌握过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解、氯酸钾在二氧化锰催化且加热条件下分解、高锰酸钾受热分解生成氧气的化学方程式，理解这些反应的反应物、生成物、反应条件以及反应过程中的物质转化关系，这是氧气制取的核心知识，是后续选择实验装置、进行实验操作的基础。 氧气制取的实验装置： 发生装置：根据反应物的状态（固体与固体、固体与液体）和反应条件（是否需要加热），理解并掌握固固加热型（如高锰酸钾或氯酸钾制取氧气）和固液常温型（如过氧化氢制取氧气）发生装置的特点、仪器组成、安装方法以及适用范围，能够根据给定的反应药品和条件正确选择合适的发生装置。 收集装置：依据氧气的密度（比空气略大）和溶解性（不易溶于水），掌握向上排空气法和排水法收集氧气的原理、装置特点、操作要点以及各自的优缺点，能够根据实验需求和氧气的性质合理选择收集装置，并能正确进行气体收集的操作。 氧气的检验与验满方法：熟练掌握用带火星的木条检验氧气的方法（将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，则证明该气体是氧气）以及用向上排空气法收集氧气时的验满方法（将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则证明氧气已收集满），这是确保制取得到的气体是氧气且收集过程正确完成的关键环节，对于学生准确判断实验结果和进行后续实验操作具有重要意义。 （二）教学难点 催化剂的概念理解：催化剂在氧气制取过程中起着重要作用，但对于学生来说，理解催化剂 “一变二不变”（即能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化）的概念具有一定难度。学生需要通过设计实验、观察实验现象、对比分析数据等方式，深入理解催化剂在化学反应中的作用机制，区分催化剂与反应物、生成物的不同，并且能够判断在给定的化学反应中某物质是否为催化剂，这需要学生具备较强的实验探究能力和抽象思维能力。 实验装置的选择与优化：在实际教学中，学生能够理解不同类型的发生装置和收集装置的基本原理，但在面对具体的实验情境时，如何根据反应的特点、实验条件的限制以及实验目的的要求，灵活选择合适的实验装置并进行优化改进是教学的难点之一。例如，在过氧化氢制取氧气的实验中，如何设计装置以更好地控制反应速率、节约药品、便于操作等，需要学生综合考虑多方面因素，运用所学知识进行创造性思维和实践操作，这对学生的综合运用能力和创新思维能力提出了较高要求。 实验探究能力的培养：氧气制取的教学过程不仅仅是知识的传授，更重要的是培养学生的实验探究能力。这包括引导学生提出有价值的实验问题、设计科学合理的实验方案、进行规范准确的实验操作、观察记录实验现象、分析处理实验数据以及得出正确的实验结论等一系列环节。对于初中学生来说，他们的实验探究经验相对较少，在各个环节中都可能遇到困难和问题，例如如何控制实验变量、如何避免实验误差、如何对实验结果进行深入分析等，需要教师在教学过程中精心引导和逐步培养，帮助学生逐步建立起科学探究的思维方式和方法体系，提高学生的实验探究能力和科学素养。 四、教学过程 课程导入： 教师活动：老师展示一瓶氧气，提问学生氧气有哪些用途，学生积极回答，如供呼吸、支持燃烧等。老师接着说：“氧气在生活和生产中如此重要，大家想不想知道它是怎么制取的呢？今天我们就来学习氧气的制取。” 学生活动：学生们被老师的问题吸引，纷纷回忆氧气的用途，并对氧气的制取产生了浓厚的兴趣，积极回应老师。 知识讲解： 教师活动：老师先提问学生自然界中氧气是如何获得的，学生回答光合作用。然后老师介绍工业上制氧气的方法，主要是利用液态空气分离法，根据氮气和氧气沸点不同进行分离，并引导学生思考该过程属于物理变化还是化学变化。 学生活动：学生认真听讲，积极思考老师提出的问题，回答出工业制氧气是物理变化。 实验探究： 教师活动：老师介绍实验室制取氧气的三种方法，分别是加热高锰酸钾、加热氯酸钾和二氧化锰的混合物、分解过氧化氢溶液，并重点讲解加热高锰酸钾制取氧气的实验。老师展示实验装置，提出一系列问题，如 “制取气体的装置在使用前都要检查装置的气密性，该套装置如何检查气密性？”“给试管加热时应注意什么？试管口为什么要稍向下倾斜？”“用高锰酸钾制氧气时试管口放一团棉花的作用是什么？”“可用什么方法收集氧气？为什么？”“要收集到较纯净的气体，可用什么方法？”“实验结束后，先把酒精灯移走还是先把导管从水槽中取出？为什么？” 学生活动：学生分组讨论，协作设计实验室制取氧气的装置，并回答老师提出的问题。然后学生分组进行加热高锰酸钾制取氧气的实验，认真观察实验现象，记录实验数据，老师巡回指导，对实验中出现的错误操作及时纠正，对学生创新性设计给予激励性评价。 讨论交流： 教师活动：老师引导学生汇报实验收获，反思实验中存在的问题，讨论解决问题的方法。 学生活动：学生们积极发言，总结实验探究收获、体会，如正确的操作顺序、实验中的注意事项等，并对实验中出现的问题进行反思，提出改进的方法。 课堂小结： 教师活动：老师对本节课的内容进行总结，强调实验室制取氧气的原理、装置、操作步骤和注意事项，以及工业制氧气和实验室制氧气的区别。 学生活动：学生认真听讲，回顾本节课所学的内容，加深对氧气制取的理解和掌握。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$