第2节 性质活泼的氧气（教学设计）化学沪教版2024九年级上册

第2节 性质活泼的氧气 一、知识目标 1.能通过实验探究活动认识氧气的化学性质； 2.比较不同实验条件下实验现象的差异，根据观察到的实验事实归纳出反应的本质； 3. 能列举氧气在日常生活、工业生产和科学研究中的应用，从辩证的角度初步认识物质的化学变化。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过辨识碳、石蜡、铁等在氧气中燃烧的宏观现象，认识氧气的助燃性；初步建立现象与微观本质的联系，理解物质组成、结构决定性质及用途的关系。 2.证据推理与模型认知：通过比较物质在空气和氧气中燃烧现象的差异，收集证据；归纳推理出氧气助燃性的共同本质，建立“氧气具有助燃性”的模型；并能辩证分析氧气相关化学变化的应用与风险。 3.科学探究与创新意识：能规范进行氧气性质实验探究，观察记录现象；基于现象差异发现问题（如氧气浓度影响），尝试提出假设并设计验证方案。 一、教学重点 1.氧气的物理性质和化学性质； 2.氧化反应的概念及分类，如燃烧、生锈、呼吸作用的本质区别与联系； 3.氧气的用途及其与性质的对应关系。 二、教学难点 1.不同物质在氧气中燃烧现象的差异及原因分析，理解反应物浓度对反应剧烈程度的影响； 2.从微观角度解释氧气参与反应的本质，建立宏观现象与微观机制的联系。 本节《性质活泼的氧气》是初中化学中系统研究具体物质的起始篇章，在学生认识身边化学物质的过程中扮演着关键角色。教材开篇以“自然界的氧循环”这一宏观图景引入，阐明绿色植物的光合作用如何弥补氧气消耗，维持空气中氧气含量的动态平衡，巧妙地将氧气置于生态背景中，帮助学生初步建立其存在的环境意义，为后续深入探究其性质和用途奠定了必要的基础。 在阐述氧气性质时，教材层次分明。首先详细介绍了氧气的物理性质，包括其在通常状况下的颜色、气味、状态、密度、溶解性，以及在特定低温条件下的状态变化，并辅以“水中生物依靠溶解氧生存”的实例，使抽象的物理性质变得直观可感。核心部分则聚焦于氧气的化学性质，精心设计了木炭、蜡烛、铁丝在氧气中燃烧的系列实验探究活动。这些实验不仅是引导学生进行观察、记录、比较现象差异的载体，更是驱动学生基于实验事实分析并归纳氧气化学性质本质的关键环节。通过这一过程，教材自然地引出了“化合反应”、“氧化反应”以及“缓慢氧化”等重要概念，并特别通过“方法导引”强调了“归纳”这一科学方法在化学研究中的应用，深化了学生对氧气化学性质活泼特点的理解。 基于对性质的深刻认识，教材顺理成章地过渡到氧气的用途。它紧密围绕“性质决定用途”这一核心化学观念，具体介绍了氧气作为助燃剂在烹饪、工业生产、火箭推进以及金属焊接切割中的关键作用，并强调了其供给生物体呼吸在医疗急救、潜水、航天等生命维持领域不可或缺的地位。尤为重要的是，教材并未止步于此，而是辩证地指出在特定情况下（如食品保鲜、金属防锈）需要防止氧气参与反应，引导学生认识到物质及其变化具有两面性，应合理利用。这种“观念建构”升华了学习内容，强调了科学利用物质的重要性。 整体而言，本节教材内容编排逻辑清晰、由浅入深（氧循环→物理性质→化学性质探究→概念形成→用途→辩证认识），紧密结合生活实际（STS）和实验探究。它从学生熟悉的自然现象和生活经验出发，通过实验观察、现象比较和归纳推理，引导学生逐步掌握知识核心，有效培养了学生的观察能力、分析能力和科学思维能力。同时，通过展现氧气在工农业生产、科技发展和生命维持中的广泛应用及其潜在的负面影响，深刻体现了化学与人类社会发展的紧密联系，有力促进了学生化学学科核心素养的形成与发展。 学生已初步了解空气的成分和燃烧的基本概念，这为学习氧气的具体性质奠定了基础。他们对物质的物理性质有基本认知能力，但对“溶解性”、“密度比较”等定量描述可能理解不深，尤其对“氧气不易溶于水”与“水生生物靠溶解氧生存”之间的关系易产生困惑。 通过前面的学习，学生具备了一定的实验观察兴趣，但系统的实验操作技能（如“坩埚钳夹持”、“燃烧匙缓慢伸入”）和规范的观察记录方法仍处于初步形成阶段。在分析实验现象（特别是比较空气与纯氧中燃烧的差异）并归纳本质时，他们可能更关注明显的发光、放热现象，而忽略关键差异点如剧烈程度、生成物不同，或难以将宏观现象与化学反应本质联系起来。同时，学生抽象思维能力尚在发展，理解“化合反应”、“氧化反应”（特别是“缓慢氧化”）等概念时，需要借助具体实验和大量生活实例（如呼吸、生锈）来支撑。 学生对氧气的用途（如供给呼吸、助燃）有生活经验，但对其在工业、科技（如火箭推进、金属切割）中的具体应用及原理较为陌生，也缺乏从“性质决定用途”的化学视角进行系统思考的意识。此外，初步理解物质的“两面性”（如氧气支持生命也促进腐烂、锈蚀）需要引导，辩证思维有待建立。本课时的核心挑战在于引导学生通过实验探究，从直观现象中抽提氧气化学性质的规律，并建立性质、变化、用途及辩证认识之间的逻辑联系。 教学环节一 新课导入 【展示】氧在自然界中的循环图（大气中的O₂、光合作用、呼吸作用、支持燃烧）。 【提问】同学们，观察这张图，结合生活常识思考一下：我们每天都在消耗氧气进行呼吸，燃料燃烧也需要消耗大量氧气，为什么空气中氧气的含量通常不会大幅减少呢？ 【学生回答】可能和植物的光合作用有关，植物能产生氧气补充消耗掉的部分。 【讲解】大家观察得很仔细。确实，自然界存在着一个巧妙的“氧循环”。绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放出氧气，源源不断地补充着被呼吸作用和燃烧等过程消耗的氧气，从而维持了空气中氧气含量的相对恒定。氧气，作为我们赖以生存的气体，它究竟有哪些特性？我们如何科学地认识和利用它？这就是我们本节课要探究的核心内容。研究一种物质，我们通常从它的物理性质入手，再到它的化学性质（即在化学反应中表现出来的性质），最后了解它的用途。氧气是一种纯净物，今天我们就按这个思路来学习。 设计意图 1. 激发兴趣与联系实际：从学生熟悉的自然界现象（氧循环）和生活经验出发设问，引发思考，激发探究氧气的兴趣。 2. 建立认知框架：通过图示引入研究物质性质（物性→化性→用途）的通用科学方法，为后续学习提供逻辑主线。 教学环节二 氧气的性质 活动一：认识氧气的物理性质 【引入】研究物质通常先从物理性质入手，课件中给出了不同条件下氧气的状态信息，我们先来观察分析。 【提问】阅读教材P44并总结：不同温度下氧气的颜色、状态和气味。 【学生回答】通常状况下（常温常压），氧气是无色、无气味的气体。-183℃变为淡蓝色液体，-218℃变为淡蓝色固体。 【提问】标准状况下，空气的密度为1.293g/L，氧气的密度为1.429g/L，对比数据得知，氧气的密度如何？ 【学生回答】氧气的密度比空气略大。 【提问】氧气不易溶于水，为什么鱼能在水中生存？ 【学生回答】1L水约溶30mL氧气，正是这少量溶解在水中的氧气，维持了水生生物的呼吸。这说明氧气溶解性虽小，但对生命至关重要。 【小结】引导学生口头复述或笔记关键点：无色、无味气体，密度比空气略大，不易溶于水，降温可变为淡蓝色液体和固体。 设计意图 1.系统认知：通过直观的图片、数据和实例，系统学习氧气的物理性质，建立对氧气基本特征的清晰认识。 2.突破难点：结合“水中溶氧支持生命”的实例，帮助学生理解“不易溶”的相对性和实际意义，化解认知冲突。 活动二：氧气的化学性质 【引入】氧气是否活泼，要看它能否与其他物质发生化学反应，生成新物质。下面我们通过实验来探究氧气最重要的化学性质。 【学生实验1】木炭的燃烧：在老师的指导下，用坩埚钳夹住木炭，在空气中点燃，再将点燃的木炭放入燃烧匙，由上而下缓慢伸入集满氧气的集气瓶中。观察现象。反应结束后，向集气瓶中加入少量澄清石灰水并振荡。 【提问】为什么点燃的木炭要缓慢伸入集满氧气的集气瓶？ 【学生回答】为了防止氧气受热膨胀过快逸出。 【提问】请仔细观察并描述木炭在空气中和在氧气中燃烧的现象有什么不同？ 【学生回答】空气中：持续发红，放热；氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放热，生成气体使石灰水变浑浊。 【实验记录 】 实验名称 实验现象 实验结论 木炭的燃烧 在空气中：持续发红，放出热量 木炭在氧气中比在空气中燃烧更剧烈 在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成无色的能使澄清石灰水变浑浊的气体 【讲解】木炭在氧气中燃烧比在空气中剧烈得多，说明氧气能支持燃烧（助燃性），且浓度越高燃烧越剧烈。生成的气体能使澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳（CO₂）。反应本质：碳 + 氧气 二氧化碳。 【学生实验2】蜡烛的燃烧：将蜡烛固定在燃烧匙内，在空气中点燃。将燃着的蜡烛由上而下缓慢伸入集满氧气的集气瓶中。反应结束后，向集气瓶中加入少量澄清石灰水并振荡。 【提问】蜡烛在空气中和在氧气中燃烧现象有何显著差异？注意观察火焰颜色、燃烧剧烈程度以及产物检验。 【学生回答】空气中：黄色火焰；氧气中：更剧烈，发出白光，瓶壁有水雾（或小水珠），气体使石灰水变浑浊。 【实验记录 】 实验名称 实验现象 实验结论 蜡烛的燃烧 在空气中：发出黄色火焰，放出热量 蜡烛在氧气中比在空气中燃烧更剧烈 在氧气中：剧烈燃烧，发出白光，放热，内壁有小水珠，产生使澄清石灰水变浑的气体 【讲解】同样证明氧气支持燃烧且高浓度下更剧烈。生成物：水（通过水雾判断）和二氧化碳（通过石灰水浑浊判断）。反应本质：石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水。 【学生实验3】铁丝在氧气中燃烧：在螺旋状的细铁丝末端系上火柴梗，用坩埚钳夹住铁丝并点燃火柴梗，待火柴梗即将燃尽时，将它们由上而下缓慢伸入集满氧气的集气瓶中。 【提问】为什么要把细铁丝绕成螺旋状？系上火柴梗有什么作用？为什么等火柴梗即将燃尽时才能放入集气瓶？ 【学生回答】增大受热面积；引燃铁丝；防止火柴梗燃烧消耗过多的氧气。 【提问】铁丝在空气中能被点燃吗？在氧气中呢？观察在氧气中燃烧的现象，特别注意火星、放热情况和生成物状态、颜色。 【学生回答】空气中：红热，不燃烧；氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。 【实验记录 】 实验名称 实验现象 实验结论 铁丝在氧气中燃烧 在空气中：持续红热，不能燃烧 在空气中不能燃烧的铁丝在纯氧中能迅速燃烧 在氧气中：剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体产生 【讲解】铁丝在空气中不易燃烧，但在纯氧中能剧烈燃烧，再次证明氧气支持燃烧且浓度是关键。生成黑色固体是四氧化三铁（Fe₃O₄）。反应本质：铁 + 氧气 四氧化三铁。通过以上三个实验，我们观察到物质在氧气中燃烧的共同现象是更剧烈，有发光放热。科学家就是通过观察大量类似实验事实，归纳出氧气的一个重要化学性质：化学性质活泼，能支持燃烧。 【提问】木炭、蜡烛、铁丝分别在空气和氧气中点燃后的现象不同，这说明了什么？ 【学生回答】可燃物在氧气中燃烧通常比在空气中剧烈，某些在空气中不易燃烧的物质,在氧气中却可以燃烧。氧气的化学性质比较活泼，许多物质会与氧气发生氧化反应。 设计意图 1.核心探究与证据获取：通过三个关键对比实验（木炭、蜡烛、铁丝），让学生直观感知氧气支持燃烧的化学性质，特别是浓度对反应剧烈程度的影响，这是本节课的核心知识。实验是获取化学知识最直接、最有力的证据。 2.培养观察与归纳能力：引导学生对比不同实验条件下的现象，结合课件中的实验记录，归纳氧气化学性质活泼的特点，体验科学探究中“观察—分析—归纳”的过程。 活动三：化合反应与氧化反应 【提问】分析碳、铁、红磷与氧气反应的表达式，有什么共同特点？ 【学生回答】都有氧气参加反应，而且都是由两种物质反应生成一种物质。 【讲解】像这样，由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应，叫做化合反应，其特点是 “多变一”；而物质与氧气发生的反应，属于氧化反应。 【举例】比如蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，这个反应有氧气参加，属于氧化反应，但因为生成物有两种，所以不是化合反应。 【讲解】在某些条件下，物质与氧气的反应比较剧烈，如燃烧就是发光、放热的剧烈的氧化反应。而在某些条件下，物质与氧气只发生缓慢的氧化反应，甚至不易被察觉，这种氧化反应称为缓慢氧化。如动植物的呼吸作用、金属器皿的锈蚀、食物的腐烂、有机肥的腐熟等变化过程中都有缓慢氧化反应发生。 【展示题目】典例：下列关于氧气物理性质的说法错误的是（ ） A. 通常状况下氧气是无色、无味的气体 B. 鱼类能在水中生活，证明氧气易溶于水 C. 通常状况下，氧气的密度略大于空气 D. 通过低温加压，可使氧气液化成淡蓝色的液体 【学生回答】B 【展示题目】典例：下列说法中正确的是（ ） A. 铁丝在空气中加热能剧烈燃烧，火星四射 B. 物质发生氧化反应时总会发光、放热 C. 红磷可以在空气中燃烧，产生大量白雾 D. 食物的腐败与动植物的呼吸都是常见的氧化反应 【学生回答】D 设计意图 1.科学思维培养：通过对反应表达式特征的比较和分类，自然生成“化合反应”和“氧化反应”（含缓慢氧化）的概念。强化“归纳”的科学方法。 2.概念建构：在具体实验事实基础上建构“化合反应”、“氧化反应”、“缓慢氧化”等核心概念，理解其内涵。 教学环节三 氧气的用途 活动一：氧气的用途 【提问】物质的性质决定用途，根据氧气的性质，推测氧气的用途，举例说明氧气对人们日常生活的影响。 【学生回答】可能用于焊接、切割金属，或者作为火箭的助燃剂。 【提问】根据氧气的什么性质，它可以用作火箭推进剂的助燃剂和用于金属焊接切割？ 【学生回答】支持燃烧/助燃性。 【讲解】利用氧气支持燃烧的性质，在工业生产和科研中用纯氧代替空气，可获得更高温度（如氧焰达3000℃以上）。 【展示】医疗急救时需要氧气、潜水员下水需要携带氧气、航天员在舱外需要携带氧气图片。 【提问】这些场景利用了氧气的什么性质？ 【学生回答】供给呼吸。 【讲解】氧气能与体内物质发生反应，生成新的物质，并放出热量，提供生物体必需的养分和能量以保证生命活动的需要。对于缺氧环境（疾病、潜水、太空）至关重要。 【提问】食品袋抽成真空或充入氮气，金属表面喷漆、涂油，这些措施是为了防止什么？这说明了什么？ 【学生回答】为了防止物质与氧气发生（缓慢）氧化反应导致变质（食品腐烂）或损坏（金属锈蚀）。这体现了氧气及其氧化反应的另一面。 【讲解】事物往往具有两面性。氧气支持生命和获得高温对我们有利，但也能导致食物腐败和金属腐蚀。我们要充分认识物质性质与变化的两面性，科学地、合理地利用物质及其变化，趋利避害。例如，用真空包装、充氮气隔绝氧气保鲜食品；给金属喷漆、涂油隔绝氧气防锈。 设计意图 1.建立“性质决定用途”观念：紧密联系氧气的物理性质（溶解性—水生生物）和化学性质（助燃性、氧化性—供给呼吸/支持燃烧），分析其广泛用途，深刻理解“结构—性质—用途”的化学核心思想。 2.联系STS：通过具体实例（火箭、焊接、医疗、潜水、航天、食品保鲜、防锈）展现氧气在科技、工业、医疗、日常生活等领域的巨大作用，体现化学与社会的紧密联系。 3.培养辩证思维与科学态度：通过分析氧气应用的“利”与需要防范的“弊”，引导学生认识到物质及其变化的两面性，形成“合理利用、趋利避害”的科学观念和社会责任感。这是化学核心素养“科学态度与社会责任”的重要体现。 第2节 性质活泼的氧气 一、氧气的性质 1.物理性质 颜色、状态、气味：常温常压下为无色、无臭气体； 密度：比空气略大 溶解性：不易溶于水 2.化学性质 碳 + 氧气 二氧化碳 石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水 铁 + 氧气 四氧化三铁 3.化合反应：由两种或两种以上物质生成另一种物质（“多变一”） 4.氧化反应：物质与氧气发生的反应 二、氧气的用途 1.支持燃烧：工业焊接、火箭助燃剂等 2.供给呼吸：医疗急救、潜水、航天等 3.辩证看待：有利（应用）与不利（食品变质、金属锈蚀） 1.下列变化过程中，均包含缓慢氧化的是（ ） ①金属锈蚀 ②“铜绿”分解 ③食物腐烂 ④动植物呼吸 A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④ 2.潜水员水下作业时需要携带氧气瓶，这是因为氧气（ ） A. 无色无味 B. 密度比空气大 C. 能支持燃烧 D. 能供给呼吸 3.氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它可以和许多物质发生化学反应。有关下图所示三个反应的叙述中不正确的是（ ） A. 它们的生成物中在常温下既有气体，也有液体，还有固体 B. 由图示的实验可知，集气瓶也可以用作反应容器 C. 实验Ⅲ中，集气瓶底装的少量细沙可保护集气瓶，防止瓶底炸裂 D. 为了保证实验效果，可燃物要由瓶口迅速伸至瓶底 4.下列反应中，既是化合反应又是氧化反应的是（ ） A．蜡烛+氧气二氧化碳+水 B．碳酸钙氧化钙+二氧化碳 C．碳+氧气二氧化碳 D．高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 本课时教学围绕氧气的性质、反应类型及用途展开，通过实验探究和课件内容的结合，让学生直观认识了氧气的物理性质和化学性质，理解了化合反应与氧化反应的概念，以及氧气用途与性质的关联。但在教学过程中，对实验细节的强调还可更充分，如铁丝燃烧实验中火柴梗燃尽时机的把控，部分学生未能完全掌握；对“性质决定用途”这一核心观念的渗透，虽结合了课件实例，但学生辩证分析氧气两面性的深度不足。后续教学需进一步强化实验操作指导，增加学生自主分析课件案例的环节，以更好地落实核心素养目标。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$