2.4 依据特定需求制取氧气---2024-2025学年九年级化学人教版（2024）上册

配套中学北京版（2024） 依据特定需求制取氧气 一、教材分析 地位和作用：本节课在学生学习了氧气的性质和燃烧的奥秘之后，进一步深入到氧气的制取，是对化学变化原理和实验操作的深化，为后续学习其他气体的制取以及化学反应原理和实验探究等知识奠定了基础，起到了承上启下的作用。 内容结构：教材首先通过对特定需求的引入，让学生了解制取氧气在生活、医疗、工业等方面的重要性，然后重点介绍实验室制取氧气的原理、方法、装置和操作步骤等，包括过氧化氢在二氧化锰催化下分解、氯酸钾或高锰酸钾受热分解等反应，同时还可能涉及到催化剂的概念和作用，最后可能会对氧气的工业制取方法进行简单介绍，使学生对氧气的制取有一个全面的认识。 二、教学目标 化学观念 理解物质可以通过化学反应转化为其他物质，建立起化学变化中物质转化的观念，如过氧化氢在一定条件下可以转化为水和氧气。 认识到化学反应需要一定的条件，不同的反应条件会影响反应的速率和产物，如加热氯酸钾和二氧化锰的混合物可以快速制取氧气，而常温下反应则很缓慢。 形成从微观角度解释化学反应的意识，理解催化剂在反应中的作用是改变化学反应速率的本质原因是改变了反应的活化能等。 科学思维 通过对实验室制取氧气的原理和装置的探究，培养学生的逻辑思维能力，能够根据反应物的状态和反应条件选择合适的发生装置，根据氧气的性质选择合适的收集装置。 经历对实验现象的观察、分析和总结，提高学生的归纳推理能力，如从过氧化氢分解和氯酸钾分解的实验中归纳出制取氧气的一般方法和规律。 通过对催化剂概念的理解和探究，培养学生的批判性思维能力，能够对实验现象和结论进行质疑和反思，如探究二氧化锰在反应前后的质量和化学性质是否改变等。 科学探究与实践 让学生亲自动手进行实验室制取氧气的实验操作，包括仪器的组装、药品的取用、加热、收集等，培养学生的实验操作技能和实践能力。 通过设计实验探究催化剂的种类、用量等对反应速率的影响，提高学生的实验设计能力和科学探究能力。 在实验过程中，培养学生的观察能力和记录数据的能力，以及对实验结果的分析和评价能力。 科学态度与责任 培养学生严谨的科学态度，在实验操作中严格遵守实验规则和操作规程，如实记录实验现象和数据。 让学生了解氧气制取在生产生活中的重要应用，增强学生学习化学的兴趣和对化学学科的认同感，体会化学对社会发展的重要贡献。 培养学生的环保意识和安全意识，在实验过程中注意药品的合理使用和废弃物的处理，以及对实验安全隐患的认识和防范。 三、教学重难点 教学重点 氧气的制取原理：掌握过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾等制取氧气的化学反应方程式和反应条件，这是制取氧气的基础。 实验装置的选择：理解根据反应物的状态和反应条件选择发生装置，根据氧气的密度和溶解性选择收集装置，以及实验装置的组装和操作方法。 催化剂的概念和作用：理解催化剂在化学反应中能够改变化学反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后不变的特点，以及催化剂在化工生产中的重要应用。 教学难点 对催化剂概念的理解：学生对于催化剂在反应前后质量和化学性质不变，但能改变反应速率这一抽象概念的理解可能存在困难，需要通过实验探究和对比分析等方式帮助学生深入理解。 实验装置的改进和创新：在理解基本实验装置的基础上，引导学生根据特定需求对实验装置进行改进和创新，如设计简易供氧器或优化实验室制取氧气的装置以提高效率、降低成本等，这对学生的综合能力要求较高。 对工业制取氧气原理和方法的理解：工业制取氧气涉及到物理变化和复杂的工艺流程，如分离液态空气法，学生可能难以理解其原理和操作过程，需要通过图片、视频等多种方式进行直观展示和讲解。 四、教学过程 导入：同学们，在我们的生活中，氧气起着至关重要的作用，无论是医疗急救、潜水作业还是航天飞行等都离不开氧气。那大家知道在这些特定需求下，氧气是如何制取的吗？今天我们就一起来学习 “依据特定需求制取氧气”。 知识讲解：首先，我们来了解一下实验室制取氧气的常用方法。大家看课本，实验室常用过氧化氢溶液、氯酸钾和高锰酸钾来制取氧气。过氧化氢在二氧化锰的催化作用下会分解产生水和氧气，氯酸钾在二氧化锰作催化剂并加热的条件下会分解产生氯化钾和氧气，高锰酸钾受热分解会产生锰酸钾、二氧化锰和氧气。谁能来写出这三个反应的化学方程式呢？（学生书写化学方程式，教师巡视并指导） 实验演示：接下来，老师给大家演示用高锰酸钾制取氧气的实验，请同学们仔细观察实验步骤和现象。 组装仪器：按照从下到上、从左到右的顺序组装好制取氧气的装置，包括酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶等。 检查气密性：将导管的一端放入水中，用手握住试管，如果导管口有气泡冒出，说明装置气密性良好。 装入药品：在试管中装入适量的高锰酸钾，并在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管。 固定装置：将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管炸裂。 加热药品：点燃酒精灯，先预热试管，然后对准药品部位加热。 收集气体：当导管口有连续均匀的气泡冒出时，开始用排水法收集氧气，将集气瓶装满水，在水下用玻璃片盖住瓶口，然后将集气瓶取出正放在桌面上。 验满：用带火星的木条伸入集气瓶口，如果木条复燃，说明氧气已满。 停止实验：先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯，防止水倒吸进入试管使试管炸裂。 学生实验：现在，请同学们分组进行用过氧化氢溶液制取氧气的实验，注意按照实验步骤进行操作，小组内成员要分工合作，仔细观察实验现象并记录。（学生分组实验，教师巡视并指导，及时纠正学生的错误操作） 小组讨论：好，实验做完了，大家来讨论一下几个问题。第一个问题，在过氧化氢分解的实验中，二氧化锰起到了什么作用呢？第二个问题，比较过氧化氢和高锰酸钾制取氧气的方法，它们有哪些相同点和不同点呢？第三个问题，如何根据反应物的状态和反应条件来选择合适的发生装置呢？（学生分组讨论，然后每组派代表发言） 总结归纳：同学们讨论得都很认真，回答得也很好。二氧化锰在过氧化氢分解的反应中起到了催化作用，它能加快过氧化氢的分解速率，但本身的质量和化学性质在反应前后不变。过氧化氢和高锰酸钾制取氧气的相同点是都能产生氧气，不同点在于反应物的状态、反应条件和实验装置等方面。选择发生装置时，要根据反应物的状态和反应条件来决定，如果反应物是固体，且需要加热，就选择固固加热型的发生装置，如高锰酸钾制取氧气的装置；如果反应物是固体和液体，且不需要加热，就选择固液不加热型的发生装置，如过氧化氢制取氧气的装置。收集装置的选择则要根据氧气的密度和溶解性来决定，因为氧气不易溶于水且密度比空气大，所以可以用排水法或向上排空气法收集。 拓展延伸：除了实验室制取氧气，工业上也需要大量的氧气，那工业上是如何制取氧气的呢？工业上常用分离液态空气的方法来制取氧气，利用空气中各成分的沸点不同，将空气降温加压使其变成液态，然后再蒸发，氮气的沸点比氧气低，先蒸发出来，剩下的主要就是氧气了。这种方法与实验室制取氧气有很大的不同，实验室制取氧气是化学变化，而工业制取氧气是物理变化。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$