4.3氧气的实验室制取---2024--2025学年八年级化学鲁教版（五四学制）（2024）全一册

【最新版大单元设计】鲁教版初三化学全一册教学设计（五四制） 第四单元 我们周围的空气 第三节 氧气的实验室制取 ——制氧工程师集训营：破解“生命之源”的制备密码 素 养 目 标 1、化学观念： 掌握实验室制取氧气的反应原理（分解过氧化氢），理解催化剂的作用及特点。 2、科学思维： 通过对比不同制氧装置的优缺点，建立“反应条件→装置选择→气体性质”的逻辑推理模型。 3、科学实践与探究： 能独立完成“过氧化氢制氧气”的分组实验，规范操作仪器，分析实验误差并优化方案。 4、科学态度与责任： 认识催化剂在工业生产中的价值，树立实验安全意识（如防试管炸裂），培养绿色化学理念（药品回收）。 教 学 重 难 点 ‌重点‌：过氧化氢制氧气的实验操作与催化剂作用探究。 ‌难点‌：催化剂“一变二不变”的微观解释及装置选择的科学依据。 教学方法 任务驱动法：以“工程师考核任务”贯穿课堂 ‌对比实验法：有无催化剂反应速率对比 ‌问题链引导：层层追问装置设计原理 ‌数字化实验：传感器实时监测氧气浓度变化 课型 新授课 教 学 流 程 【环节一】情境导入——紧急制氧任务‌ 【‌教师活动‌】 播放山区医院因断电急需自制氧气的新闻视频，发布任务：“作为制氧工程师，请设计实验室制氧方案，30分钟内交付氧气瓶！” 【‌学生活动】 小组讨论制氧需解决的问题（选药品、选装置、验纯度），列出任务清单 【环节二】药品选择——寻找最佳“氧源” 【‌教师活动‌】 出示药品清单：下列哪些物质可能产生氧气？ 1、食盐（主要成分为NaCl) 2、过氧化氢（ H2O2） 3、氧化汞 （ HgO ） 4、高锰酸钾（KMnO4） 5、氯酸钾（KClO3） 6、甲烷（CH4） 7、水 ( H2O ) 【‌学生活动】 明确药品选择原则：含有氧元素的物质 【‌教师活动‌】 根据给定反应原理的资料，整合成表格，选择出最为合适、简便易操作的氧气制取原理 【‌学生活动】 ‌制备方法‌ ‌原料（状态）‌ ‌反应条件‌ ‌注意事项‌ ‌特点‌ ‌氧化汞分解‌ 氧化汞（HgO，红色粉末，俗称三仙丹） 加热至500℃ 汞蒸气有毒，需冷凝收集汞并通风处理！ 高温分解，需处理有害副产物，实验室少用。 ‌电解水‌ 水（H₂O，液态） 1000℃高温或直流电电解 耗能高（耗电量较大），产率低；需分离氢气（易燃）。 产物纯度高，但成本高，工业用于制高纯氧/氢。 ‌高锰酸钾加热‌ 高锰酸钾（KMnO₄，紫黑色固体，俗称灰锰氧/PP粉） 加热（约240℃分解） 溶液呈紫红色（消毒用），副产物可能污染环境；固体粉末易飞溅。 操作简单，实验室常用；需控制温度防暴沸。 ‌氯酸钾分解‌ 氯酸钾（KClO₃，白色晶体） 加热至400℃（需催化剂如MnO₂） 纯氯酸钾受热易爆炸！需与MnO₂混合并缓慢加热。 反应剧烈，产氧快；严格控制条件以防爆炸风险。 ‌过氧化氢分解‌ 过氧化氢（H₂O₂，无色液体，俗称双氧水） 常温（需MnO₂催化）或加热 高浓度溶液易分解（常温缓慢产氧），催化剂加速反应；避免高温以防剧烈反应。 安全便捷，实验室/家用首选；可控制反应速率（通过催化剂用量）。 【关键总结】‌ 1、‌反应条件对比‌： 氧化汞、氯酸钾、高锰酸钾需加热，而过氧化氢常温即可（催化条件下）。 电解水能耗最高，需高温或电解设备。 2、‌安全性排序‌： ‌过氧化氢（最安全）‌ > 高锰酸钾 > 电解水 > 氯酸钾 > 氧化汞（最危险）。 3、‌适用场景‌： 实验室：优先选择过氧化氢（安全可控）或高锰酸钾（操作简单）。 工业：电解水（高纯度氧）分离液态空气法（大量制取）。 【‌学生活动】 投票选择药品并说明理由（多数选过氧化氢——操作简单、安全），教师补充高锰酸钾法为备用方案。 【环节三】原理探究——催化剂的“魔法” 【‌教师活动‌】 演示对比实验： 取两只试管，分别倒入10ml5%过氧化氢，观察现象：无明显气泡； 其中一只试管加入少量二氧化锰，观察现象：迅速产生大量气泡； 过滤回收二氧化锰，称重，质量未发生变化，再次加入新过氧化氢，观察现象：仍加速反应。 提问：“二氧化锰是反应物吗？它的作用是什么？” 【‌学生活动】 观察现象并记录，总结催化剂“一变（反应速率）二不变（质量、化学性质）”。 ‌创新点‌：用电子天平称量反应前后二氧化锰质量（数据精确至0.01g） 【环节四】装置设计——工程师的“设备车间” 【‌教师活动‌】 提供分液漏斗、锥形瓶、试管、酒精灯等仪器，提问： “过氧化氢法为何选择‘固液常温型’装置？如何控制反应速率？” 【‌学生活动】 组装发生装置（分液漏斗+锥形瓶），讨论分液漏斗控制流速的优势； 选择收集装置（排水法：氧气不易溶于水/向上排空气法：密度大于空气）； 绘制装置图并标注仪器名称。 【环节五】实战演练——制氧流水线操作 【‌教师活动‌】 进行分组实验：锥形瓶、分液漏斗、二氧化锰、过氧化氢、集气瓶、水槽， 强调安全事项： 检查气密性（关闭活塞，注水后液面不下降）； 先加固体后加液体； 排水法收集时导管口连续均匀冒泡再收集。 【学生活动‌】 分组完成制氧实验，用带火星木条检验氧气（木条复燃）； 记录收集一瓶氧气所需时间，对比不同小组数据，分析误差原因（如催化剂用量、过氧化氢浓度）； 验满方法：向上排空气法：带火星木条置于瓶口复燃。 【环节六】迁移应用——工业制氧的“黑科技” 【‌教师活动‌】 展示工业制氧气的方法图片，提问：“工业制氧为何常采用分离液态空气法？与实验室法有何区别？” 【学生活动‌】 结合教材讨论物理分离法与化学分解法的差异，理解“实验室制少量vs工业制大量”的设计思路。 【归纳总结‌】 气体制取的一般思路：选择药品、选择发生装置、选择收集装置、选择检验和验满方法、检验装置气密性、添加药品、进行实验并收集、检验并验满 特 色 作 业 设 计 【‌课后任务】‌ 家庭实验：用土豆块（含过氧化氢酶）催化分解3%过氧化氢，对比与二氧化锰的效果差异。 ‌社会调查‌：查阅资料，列举三种生活中常见的催化剂（如汽车尾气净化器中的铂、钯）。 ‌工程挑战‌：设计一套“可循环制氧装置”模型图，需标注催化剂回收方式。 板书设计 制氧工程师集训营 1. 选择药品： -过氧化氢制氧气 -催化剂：“一变二不变” 2. 实验装置： 发生装置：固液常温型（分液漏斗+锥形瓶） 收集装置：排水法/向上排空气法 3. 操作口诀： 一查（气密性）二装（药品）三收集， 连续气泡再收气，火星木条验真身 4. 工业VS实验室： 实验室制取 → 过氧化氢制氧气，工业制取 → 分离液态空气法 教学评价 核心素养评价‌： ‌化学观念‌：实验报告中对催化剂作用的描述是否准确。 ‌科学思维‌：装置选择是否体现“反应条件决定装置”的逻辑。 ‌实践探究‌：实验操作规范性及数据记录的严谨性。 ‌态度责任‌：家庭实验是否体现环保意识（如药品回收建议）。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$