2.3 氧气的制备导学案----2025--2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

本文围绕氧气的制备展开，涵盖工业与实验室制氧原理、方法、催化剂及分解反应等核心知识。承接化学变化等知识背景，为后续化学实验学习奠基。通过知识点讲解、例题分析等环节，培养学生化学观念、科学思维等核心素养。 该设计创新点在于以导学案形式展开，采用讲练结合教法。能提升学生批判性思维，为教师提供清晰授课路径，有效突破教学难点，强化学生对氧气制备知识的理解与应用。

2.3 氧气的制备 导学案 氧气的制备是化学实验中的重要内容，掌握其制备方法对于理解化学变化和物质性质具有重要意义。本导学案将系统介绍氧气制备的相关知识，帮助同学们扎实掌握这部分内容。 一、学习目标（简写版） 1. 了解从空气中分离氧气的原理和方法，知道该过程的本质。 1. 掌握利用化学反应制备氧气的几种方法，能写出相应的文字表达式，熟悉实验装置和操作要点。 1. 理解催化剂的概念和特点，明确其在化学反应中的作用。 1. 认识分解反应的概念，能准确判断化学反应是否为分解反应。 二、学习重难点 重点 1. 从空气中分离氧气的原理（利用沸点不同）。 1. 实验室利用高锰酸钾、过氧化氢溶液、氯酸钾制备氧气的文字表达式、实验装置及操作步骤。 1. 催化剂 “一变两不变” 的特点。 1. 分解反应的概念及判断。 难点 1. 理解工业制氧气与实验室制氧气在原理上的本质区别。 1. 实验室制备氧气实验装置的选择依据，以及实验中的注意事项和误差分析。 1. 准确理解催化剂的概念，避免对其作用产生错误认识。 三、知识点自主预习填空 1. 从空气中分离出氧气 0. 工业上从空气中分离氧气的方法是______，其原理是利用液态氧和液态氮的______不同。 0. 该过程中没有新物质生成，属于______变化。 12. 利用化学反应制备氧气 0. 实验室常用的制备氧气的化学反应有： 3. 加热高锰酸钾：______。 3. 过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解：______。 3. 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物：______。 0. 加热高锰酸钾或氯酸钾制备氧气时，发生装置属于______型（填 “固体加热” 或 “固液不加热”）；用过氧化氢溶液制备氧气时，发生装置属于______型。 0. 收集氧气可以采用______法（因为氧气密度比空气大）或______法（因为氧气不易溶于水）。 13. 催化剂 0. 在化学反应里能______其他物质的化学反应速率，而本身的______和______在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。 0. 催化剂在化学反应中所起的作用叫做______作用。 14. 分解反应 0. 由______物质生成______或______其他物质的反应，叫做分解反应，其特点可以总结为 “______”。 四、知识点讲解与要点剖析 知识点 1：从空气中分离出氧气 1. 核心知识 0. 工业制氧原理：工业上从空气中分离氧气主要采用分离液态空气法。首先将空气加压降温，使空气变成液态，然后利用液态氧和液态氮的沸点不同（液态氮的沸点低于液态氧的沸点），通过蒸发液态空气，使沸点较低的液态氮先蒸发出来，剩下的主要就是液态氧 。 0. 过程分析：空气是混合物，其中含有氮气、氧气、稀有气体等成分。在加压降温的条件下，空气变为液态，然后进行蒸发。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，所以液态氮会先变成气态逸出，从而得到液态氧，液态氧经汽化后可得到氧气 。 0. 变化类型：整个过程中，只是将空气中的氧气和氮气等成分进行分离，没有新物质生成，属于物理变化 。 16. 常考易错点 0. 误认为工业制氧气是化学变化，其实该过程只是利用物质沸点不同进行分离，没有新物质生成，属于物理变化。 0. 对液态氧和液态氮的沸点高低记忆错误，导致对分离顺序理解颠倒。 经典例题 工业上从空气中分离氧气的主要方法是（ ） A. 加热分解高锰酸钾 B. 分离液态空气 C. 加热分解氯酸钾 D. 分解过氧化氢溶液 解析：选项 A、C、D 都是实验室制备氧气的方法；工业上从空气中分离氧气主要采用分离液态空气法，利用的是液态氧和液态氮的沸点不同。答案选 B。 知识点 2：利用化学反应制备氧气 1. 核心知识 0. 加热高锰酸钾制备氧气： 14. 文字表达式：高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 。 14. 实验装置：发生装置为固体加热型，因为反应物高锰酸钾是固体，且需要加热；收集装置可以采用向上排空气法或排水法 。 14. 操作要点： 3. 实验前要检查装置的气密性，防止装置漏气导致氧气收集不到。 3. 加热时，要先预热试管，然后集中在药品部位加热，防止试管受热不均而炸裂。 3. 试管口要放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管。 3. 用排水法收集氧气时，当气泡连续均匀冒出时再开始收集，因为刚开始排出的是试管内的空气。 3. 实验结束时，要先将导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入试管，使试管炸裂。 0. 过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解制备氧气： 15. 文字表达式：过氧化氢水 + 氧气 。 15. 实验装置：发生装置为固液不加热型，因为反应物是过氧化氢溶液（液体）和二氧化锰（固体），且反应不需要加热；收集装置同样可以采用向上排空气法或排水法 。 15. 操作要点： 3. 实验前检查装置气密性。 3. 加入药品时，先加入二氧化锰，再加入过氧化氢溶液。 3. 用分液漏斗或长颈漏斗添加过氧化氢溶液时，要注意长颈漏斗的下端要伸入液面以下，防止生成的氧气从长颈漏斗中逸出。 0. 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制备氧气： 16. 文字表达式：氯酸钾氯化钾 + 氧气 。 16. 实验装置：发生装置为固体加热型，收集装置同前两种方法 。 16. 操作要点：与加热高锰酸钾制备氧气类似，需要注意预热、试管口略向下倾斜等 。 18. 常考易错点 0. 加热高锰酸钾时，忘记在试管口放棉花，导致高锰酸钾粉末进入导管堵塞导管。 0. 实验结束时，先熄灭酒精灯再移导管，导致水倒吸使试管炸裂。 0. 用过氧化氢溶液制备氧气时，长颈漏斗下端未伸入液面以下，导致氧气逸出。 经典例题 实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制备氧气，不需要用到的仪器是（ ） A. 酒精灯 B. 分液漏斗 C. 集气瓶 D. 导管 解析：用过氧化氢溶液和二氧化锰制备氧气时，反应不需要加热，所以不需要用到酒精灯；分液漏斗用于添加过氧化氢溶液，集气瓶用于收集氧气，导管用于导出氧气。答案选 A。 知识点 3：催化剂 1. 核心知识 0. 催化剂的概念：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率（既能加快也能减慢），而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂（又叫触媒） 。 0. 催化剂的特点：可以概括为 “一变两不变”。“一变” 是指改变其他物质的化学反应速率；“两不变” 是指催化剂本身的质量和化学性质在反应前后不变 。需要注意的是，催化剂不能改变生成物的质量，它只是改变反应达到平衡的时间。 0. 催化剂的作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。例如，二氧化锰在过氧化氢分解反应中起催化作用，加快了过氧化氢分解的速率 。 0. 注意事项：一种催化剂并非对所有化学反应都有催化作用，不同的化学反应可能需要不同的催化剂；同一化学反应也可以使用不同的催化剂。 20. 常考易错点 0. 错误地认为催化剂只能加快化学反应速率，忽略了它也能减慢某些化学反应的速率。 0. 认为催化剂在化学反应中不参与反应，实际上催化剂可能参与反应过程，但最终又恢复到原来的状态。 0. 混淆催化剂的物理性质和化学性质，认为催化剂的物理性质在反应前后也不变，实际上催化剂的物理性质可能会发生改变。 经典例题 关于催化剂的说法正确的是（ ） A. 催化剂只能加快化学反应速率 B. 催化剂在化学反应前后质量和性质都不变 C. 催化剂能增加生成物的质量 D. 没有催化剂，某些化学反应就不能发生 解析：催化剂既能加快也能减慢化学反应速率，A 选项错误；催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变，物理性质可能改变，B 选项错误；催化剂不能增加生成物的质量，C 选项错误；有些化学反应需要催化剂才能顺利进行，没有催化剂反应难以发生，D 选项正确。答案选 D。 知识点 4：分解反应 1. 核心知识 0. 分解反应的概念：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应 。 0. 分解反应的特点：可以总结为 “一变多”，即一种反应物生成多种生成物 。 0. 实例分析：实验室制备氧气的三个反应都是分解反应。 29. 加热高锰酸钾：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气，由一种物质生成三种物质，符合 “一变多” 的特点。 29. 过氧化氢分解：过氧化氢水 + 氧气，由一种物质生成两种物质，属于分解反应。 29. 加热氯酸钾：氯酸钾氯化钾 + 氧气，由一种物质生成两种物质，是分解反应。 0. 与化合反应的区别：化合反应是 “多变一”，分解反应是 “一变多”，二者都是化学反应的基本类型，判断时要根据反应物和生成物的种类多少 。 22. 常考易错点 0. 错误地认为只要生成物有多种就是分解反应，忽略了反应物必须是一种物质这一前提。 0. 混淆分解反应和化合反应的特点，将 “一变多” 记成 “多变一”。 1. 经典例题 下列反应属于分解反应的是（ ） A. 铁 + 氧气四氧化三铁 B. 碳 + 氧气二氧化碳 C. 高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 D. 甲烷 + 氧气二氧化碳 + 水 解析：A、B 选项都是由两种物质生成一种物质，属于化合反应；C 选项由一种物质生成三种物质，属于分解反应；D 选项由两种物质生成两种物质，既不是化合反应也不是分解反应。答案选 C。 五、效果检测（判断正误） 1. 工业上从空气中分离氧气属于化学变化。（ ） 1. 实验室用高锰酸钾制备氧气时，试管口不需要放棉花。（ ） 1. 催化剂能增加生成物的质量。（ ） 1. 分解反应的特点是 “一变多”。（ ） 1. 收集氧气只能采用向上排空气法。（ ） 六、归纳总结 1. 氧气的制备有工业制法和实验室制法。工业上用分离液态空气法，利用液态氧和液态氮的沸点不同，属于物理变化；实验室常用高锰酸钾、过氧化氢溶液、氯酸钾制备氧气，属于化学变化。 1. 实验室制备氧气要根据反应物的状态和反应条件选择合适的发生装置，根据氧气的密度和溶解性选择收集装置，同时要注意实验操作中的细节，确保实验安全和成功。 1. 催化剂具有 “一变两不变” 的特点，能改变反应速率，但不改变生成物的质量，在化学反应中起催化作用。 1. 分解反应是 “一变多” 的反应，与化合反应的 “多变一” 形成对比，是化学反应的基本类型之一。 7、 课后作业 一、选择题 1．下列关于空气及其成分的说法中，错误的是 A．通过分离液态空气可制得氧气和氮气 B．氧气化学性质稳定，可延长食品保质期 C．饼干在空气中放久了会变软，说明空气中含有水蒸气 D．稀有气体通电发出不同颜色的光，可制作电光源 2．高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是 A．连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞 B．加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热 C．结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面 D．整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗 3．氧气是人类活动必需的物质之一，下列与实验室制取氧气有关的装置或操作错误的是 A．制取 B．干燥 C．收集 D．验满 4．下列关于的制取、验满及性质实验操作错误的是 A．制备 B．收集 C．验满 D．助燃性 5．下图所示的是实验室分别关于氧气的制备、收集、验满、性质探究的实验操作，其中不正确的是 A． B． C． D． 6．1755年，布莱克通过煅烧石灰石CaCO3CaO+CO2↑第一次制得纯净的二氧化碳，该反应属于 A．化合反应 B．分解反应 C．置换反应 D．复分解反应 7．下列反应既不是是化合反应，又不是分解反应的是 A． B． C． D． 8．2024年10月30日，神舟十九号载人飞船发射取得圆满成功。在飞船太空舱里，常用铁酸镍将航天员呼出的二氧化碳气体转化为氧气，而铁酸镍的质量和化学性质在反应前后保持不变，则铁酸镍属于 A．反应物 B．生成物 C．消毒剂 D．催化剂 9．下列有关催化剂的说法，正确的是 A．化学反应前后催化剂的质量、体积和化学性质都不变 B．化学反应中催化剂能改变反应速率 C．二氧化锰不是唯一的催化剂，但二氧化锰只能作催化剂 D．催化剂可以增加生成物的质量 10．下列关于催化剂的说法正确的是 A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂 B．化学反应前后催化剂的性质保持不变 C．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂 D．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气 二、实验题 11．下图是实验室制取气体的装置图，请回答下列问题。 (1)仪器a的名称为 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气可选用的收集装置是 （填字母）。 (3)用A装置来制取氧气时，装试剂前应进行的操作是 ；在试管口放一团棉花的目的是 。 (4)用向上排空气法收集一瓶氧气，将带有火星的木条放在 ，若观察到 ，证明瓶中已充满氧气。 (5)用F装置收集到的氧气不纯，可能的原因是 。 三、填空与简答 12．下图是一个趣味实验，请你参与并回答下列问题： (1)将分液漏斗里的过氧化氢溶液滴入盛有二氧化锰的试管中，观察到试管中有气泡产生，烧杯中液体变浑浊。请写出试管中发生反应的文字表达式： 。该反应的基本反应类型是 。 (2)检验生成气体的方法是 。 (3)反应后发现二氧化锰质量和化学性质未改变，它是该反应的 。 八、答案与解析 （一）自主预习填空答案 1. 分离液态空气法；沸点；物理 1. 高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气；过氧化氢 水 + 氧气；氯酸钾氯化钾 + 氧气；固体加热；固液不加热；向上排空气；排水 1. 改变；质量；化学性质；催化 1. 一种；两种；两种以上；一变多 （二）效果检测答案及解析 1. ×。工业上从空气中分离氧气，利用的是液态氧和液态氮的沸点不同，没有新物质生成，属于物理变化，不是化学变化。 1. ×。实验室用高锰酸钾制备氧气时，试管口需要放一团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管堵塞导管。 1. ×。催化剂只能改变其他物质的化学反应速率，不能增加生成物的质量。 1. √。分解反应是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，特点是 “一变多”。 1. ×。氧气密度比空气大且不易溶于水，所以收集氧气可以采用向上排空气法或排水法。 （3） 课后作业答案及解析 1．B 【详解】A、 工业上利用液态空气中液氮和液氧的沸点不同，通过分离液态空气可制得氧气和氮气，说法正确，不符合题意； B、氧气化学性质活泼，不能延长食品保质期；氮气化学性质稳定，可用作保护气，氮气充入食品包装袋中可延长食品保质期，说法错误，不符合题意； C、饼干在空气中放久了会变软，说明空气中含有水蒸气，说法正确，不符合题意； D、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，可制作电光源，说法正确，不符合题意。 故选B。 2．B 【详解】A、将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞，容易使试管底部破碎，选项错误； B、加热试管先预热，再对准有药品的部位集中加热，以防试管炸裂，选项正确； C、做该实验时如果先撤酒精灯，则会使导管内温度降低，压强变小而把水到吸入试管引起试管炸裂，选项错误； D、加热后的试管，不能立即用冷水清洗，否则会引起试管炸裂，选项错误。 故选B。 3．A 【详解】A、加热氯酸钾与二氧化锰的混合物制氧气时，为防止冷凝水倒流，造成试管炸裂，需要将试管口略向下倾斜，图示装置错误； B、浓硫酸具有吸水性，且不与氧气反应，用盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氧气时，氧气应从长管通入，经浓硫酸干燥后由短管排出，图示装置正确； C、氧气密度比空气大，可选择图示向上排空气法收集，图示装置正确； D、氧气具有助燃性，验满时可将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满，图示装置正确； 故选：A。 4．C 【详解】A、高锰酸钾在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应中反应物为固体，反应条件为加热，应选择固体加热型发生装置，为防止试管口冷凝水倒流使试管炸裂，试管口应略向下倾斜，为防止加热时固体粉末进入导管，堵塞导管，试管口应放一团棉花，图示操作正确，不符合题意； B、氧气不易溶于水且不与水反应，可采用排水法收集，图示操作正确，不符合题意； C、氧气的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已收集满，图示操作错误，符合题意； D、做木炭在氧气中燃烧的实验时，集气瓶底部不需要放少量水，图示操作正确，不符合题意。 故选：C。 5．C 【详解】A、加热高锰酸钾制氧气时，为防止冷凝水倒流，炸裂试管，试管口应略向下倾斜；为防止加热时高锰酸钾颗粒进入导气管，需要在试管口处放置一团棉花，故实验操作正确； B、氧气的密度比空气大，用向上排空气法收集时，导管要伸入集气瓶底部，故实验操作正确； C、检验氧气是否验满时，带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已验满，故实验操作错误； D、铁丝在氧气中燃烧时，瓶内要放一些水或沙子，防止高温生成物溅落瓶底，使集气瓶炸裂，故实验操作正确。 故选C。 6．B 7．C 【详解】化合反应由两种或两种以上物质生成一种物质；分解反应由一种物质生成两种或两种以上其他物质。 A、，是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，该选项错误； B、 ，是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，该选项错误； C、，反应物是两种，生成物也是两种，既不属于化合反应，也不属于分解反应 ，该选项正确； D、，是一种物质反应生成两种物质，属于分解反应，该选项错误。 故选C。 8．D 【详解】催化剂是能改变化学反应速率，而自身质量和化学性质在反应前后不发生变化的物质，铁酸镍符合催化剂的特性，故选：D。 9．B 【详解】A、催化剂在化学反应前后质量、化学性质不变，但物理性质（如体积、状态）可能改变。A错误； B、催化剂的作用是改变（加快或减慢）反应速率，B正确； C、二氧化锰是常见催化剂，但并非唯一（如硫酸铜也可催化过氧化氢分解）。此外，二氧化锰在某些反应中是生成物（如高锰酸钾分解），而非催化剂。C错误； D、催化剂只影响反应速率，不改变生成物质量（生成物质量由反应物决定）。D错误。 故选B。 10．D 【详解】A、二氧化锰不能作很多反应的催化剂，比如高锰酸钾受热分解，二氧化锰是生成物不是催化剂，故A错误； B、化学反应前后催化剂的化学性质保持不变，物理性质可能会改变，故B错误； C、在化学反应前后质量不变的物质不一定是该反应的催化剂，也可能是没有参与反应的杂质，故C错误； D、催化剂可以改变化学反应速率，二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂，可以加快过氧化氢分解，不加入二氧化锰，过氧化氢在常温下也能分解产生氧气，只是速率较慢，故D正确； 故选：D。 11．(1)水槽 (2)E/F (3) 检查装置的气密性 防止加热时试管内的粉末状物质进入导管 (4) 集气瓶口 木条复燃 (5)集气瓶中未装满水/未等到气泡连续均匀冒出便开始收集 【详解】（1）由图可知，仪器a的名称为水槽，故填：水槽； （2）氧气的密度比空气大，不易溶于水，可采用向上排空气法或排水法收集，选择的收集装置为E或F，故填：E##F； （3）用A装置来制取氧气时，装试剂前应进行的操作是检查装置的气密性，防止装置气密不好更换部分仪器时，浪费药品；在试管口放一团棉花的目的是防止加热时试管内粉末状的物质进入导管，故填：检查装置的气密性；防止加热时试管内的粉末状物质进入导管； （4）氧气具有助燃性，用向上排空气法收集一瓶氧气，将带有火星的木条放在集气瓶口，若观察到木条复燃，证明瓶中已充满氧气，故填：集气瓶口；木条复燃； （5）用F装置收集到的氧气不纯，可能的原因是集气瓶中未装满水，留有气泡，也可能是未等到气泡连续均匀冒出便开始收集，故填：集气瓶中未装满水或未等到气泡连续均匀冒出便开始收集。 12．(1) 分解反应 (2)将带火星的木条放在导管口，观察木条是否复燃 (3)催化剂 【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下生成水和氧气，文字表达式为：； 该反应符合一变多，属于分解反应； （2）过氧化氢分解的气体为氧气，氧气具有助燃性，检验氧气的方法是：将带火星的木条放在导管口，观察木条是否复燃，复燃则说明该气体为氧气； （3）二氧化锰改变了过氧化氢的分解速率，且质量和化学性质未改变，是该反应的催化剂。 学科网（北京）股份有限公司 $$