第三节 探究氧气性质（教学设计） 化学北京版2024九年级上册

第三节 探究氧气性质 一、知识目标 1. 了解氧气的物理性质； 2. 探究木炭、铁丝与氧气的反应认识氧气的化学性质； 3. 认识化合反应和氧化反应。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：学生能从宏观角度精准描述氧气的颜色、状态等物理性质，以及剧烈燃烧等化学现象；从微观粒子层面，阐释化学反应本质，构建宏微结合观念。 2.科学探究与创新意识：通过设计并实操探究氧气性质实验，熟稔科学探究流程，强化提出问题、设计方案与动手实操能力。 3.科学态度与社会责任：秉持严谨、实事求是的科学态度开展氧气实验，如实记录现象与数据，正视实验误差。 4.变化观念与平衡思想：认识氧气参与反应时引发的物质显著变化，理解反应条件对变化方向与速率的关键影响，形成动态变化认知。 一、教学重点 氧气的物理性质和化学性质。 二、教学难点 1. 氧气的化学性质； 2. 化合反应和氧化反应的区别和联系 本节教学内容源于新课标北京版（2024 年版）初中化学九年级上册第二章《揭示燃烧奥秘》第三节《探究氧气性质》。本节内容是学生学习燃烧相关知识后的延伸，也是构建物质性质认知体系的关键章节。教材以“性质决定用途，用途体现性质”为核心逻辑，先通过医疗呼吸、工业焊接等实际用途，让学生感知氧气价值，再深入探究其物理与化学性质，符合“从生活到化学”的认知规律。本节课注重实验探究，设计氧气溶解性测定、木炭与铁丝在氧气中燃烧等实验，既培养学生观察、分析能力，又通过对比实验（如木炭在空气与氧气中燃烧），帮助学生理解氧气浓度对反应剧烈程度的影响。同时，将化合反应、氧化反应概念融入具体反应中，结合实例区分剧烈氧化与缓慢氧化，为后续学习化学反应类型奠定基础。此外，教材衔接燃烧条件等前期知识，又为后续金属、化合物性质学习提供方法支撑，在知识体系中起到承上启下作用，还渗透了化学与科技、生活的联系，体现学科价值。 本节课的教学对象为九年级学生，他们已具备一定化学基础：此前学习了物质燃烧条件，知晓氧气是常见助燃物，对“物质性质决定用途”有初步认知，且掌握了基本实验操作技能，如加热、药品取用等，为探究氧气性质的实验活动奠定基础。从认知特点来看，九年级学生好奇心强，对实验探究兴趣浓厚，尤其乐于观察木炭、铁丝燃烧等直观现象，这有利于激发学习主动性。但他们对抽象概念的理解存在难度，如化合反应“多变一”的特征、氧化反应与化合反应的区别，易出现概念混淆；同时，对实验现象的分析往往停留在表面，难以深入关联氧气浓度与反应剧烈程度的本质关系。此外，学生虽有实验操作经验，但在实验安全性把控（如铁丝燃烧实验中集气瓶底加水的目的）、实验现象精准描述与归纳总结方面仍需引导，需通过针对性活动提升其科学探究与逻辑思维能力。 教学环节一 新课导入 【导入】同学们，上节课咱们一起做了物质燃烧条件的探究实验，谁能站起来说说，燃烧要满足哪三个“条件”呢？ 【学生回答】燃烧需要可燃物、温度达到着火点，还有助燃物！ 【提问】没错，回答得特别完整！那大家再想想，咱们生活里最常见、用得最多的助燃物是什么？ 【学生回答】是氧气！之前做红磷燃烧实验，就是靠氧气帮忙才烧起来的。 【追问】看来大家对知识掌握得很牢！那大家再思考一个小问题：氧气是纯净物还是混合物呀？为什么？ 【学生回答】是纯净物！因为氧气只由一种物质组成。 【讲解】特别棒！咱们研究物质性质，通常会从“用途”倒推“性质”，再通过实验验证性质。这节课咱们就顺着这个思路，一步步把氧气的“秘密”全找出来。 【提问】化学可以从哪些角度对一种纯净物进行研究呢？某小组同学提出如图所示的研究模型，你赞同吗？说说你的想法。 【学生回答】化学是研究物质的组成、结构、性质、转化及应用的一门基础学科。化学确实可以从组成、结构、性质、变化等多个角度对一种纯净物进行全面而深入的研究。 【追问】在上述研究模型的各个角度中，我们可能更了解的是氧气的应用，你能举例说明氧气在生活中的应用吗？ 【学生回答】医疗领域用于呼吸支持；工业上用于焊接和切割；航天领域作为助燃剂等。 【讲解】氧气能帮物质燃烧，可它的本事远不止这些。 设计意图 从学生熟悉的生活场景切入，结合直观图片，让学生先感知氧气的价值，同时建立“用途——性质”的逻辑关联，为后续性质探究铺垫认知基础。 教学环节二 氧气的用途 【引入】大家结合生活经验想想：除了PPT上的场景，你还在哪见过氧气“工作”？ 【学生回答】鱼在水里能呼吸，应该是水里溶解了氧气；还有酿酒的时候，妈妈说也需要氧气帮忙。 【讲解】大家说得特别对！氧气的用途主要分三类：第一类是“供给呼吸”——不管是咱们人类呼吸、医院急救，还是潜水员下深海、登山队员爬高山，都得靠氧气“续命”。低氧环境下的人容易出现呼吸急促、乏力等不适感，严重缺氧会窒息死亡。 【讲解】那么氧气能供给呼吸的这种性质是什么性质呢？属于什么反应类型呢？ 【学生回答】化学性质，缓慢氧化。 【讲解】很好！但是大家要注意一点：氧气虽然能供给呼吸，但不是浓度越高越好。 【讲解】氧气的第二类用途是“助力发酵”——比如酿酒、酿醋的时候，微生物分解粮食，都离不开氧气的参与。氧气的第三类用途是“支持燃烧”——工厂炼钢铁时用富氧鼓风，让燃料烧得更旺；火箭发射时，液氧更是“助推器”，帮燃料产生巨大推力。 【提问】那么氧气支持燃烧的这种性质又是什么性质呢？属于什么反应类型呢？ 【学生回答】化学性质，剧烈氧化。 【讲解】太聪明了！但是氧气能支持燃烧，但它自己不能燃烧，所以绝对不能当燃料用哦！大家把“性质决定用途，用途体现性质”这句话记在笔记本上——咱们后面研究性质时，随时要和用途对应起来。 【补充】大家知道嘛，2008年9月27日，“神舟七号”航天员翟志刚走出轨道舱舱门，迈开了中国人走向太空的第一步！ 设计意图 从学生熟悉的生活场景切入，结合直观图片，让学生先感知氧气的价值，同时建立“用途-性质”的逻辑关联，为后续性质探究铺垫认知基础，还通过“易错点提醒”提前规避概念误区。 教学环节三 氧气的性质 活动一：物理性质 【提问】知道了氧气“能做什么”，咱们还得搞清楚它“长什么样”——也就是氧气的物理性质。先问大家一个猜想题：氧气能溶于水吗？ 【学生活动】可以溶于水，鱼儿在水中要呼吸；不能溶于水，因为 通常气体在水中的溶解度相对较小。 【讲解】好，有争议就用实验说话！大家看，我先往烧杯里倒50mL蒸馏水，现在把溶解氧传感器的探头放进水里——大家盯着屏幕上的数值（指向讲台旁的显示屏），现在是0.9mg/L，这说明什么？ 【学生回答】说明水里本来就有氧气！ 【讲解】拿起导管，将氧气钢瓶的导管接入烧杯，缓慢通氧30秒，大家注意看数值变化。好，现在停！大家再看屏幕——数值变成1.8mg/L了！这又能说明什么？ 【学生回答】通入氧气后数值变大，说明氧气能溶解在水里，只是溶解得不多！ 【讲解】特别准确！咱们化学里说“氧气不易溶于水”，通常1L水只能溶解30mL氧气——虽然溶解得少，但足够水里的鱼虾呼吸了。我们还能用什么方法证明水中可以溶解少量氧气？ 【学生回答】将水加热，会有气泡冒出，这些气泡就是溶解在水中的氧气受热逸出。 【讲解】除了溶解性，氧气的“颜值”和“状态”也有特点：大家看，在标准大气压下，常温时氧气是无色无味的气体；温度降到-183℃，会变成淡蓝色液体；再降到-218℃，就成了淡蓝色的雪花状固体。还有密度——标准状况下，氧气密度是1.429g/L，而空气密度是1.293g/L，所以氧气密度比空气略大，实验室可以用什么方法收集氧气呢？为什么呢？ 【学生回答】氧气不易溶于水，可以用排水法；密度比空气略大，可以用向上排空气法。 【讲解】回顾探究氧气溶解性的过程，初步概括出探究物质性质的一般思路和方法：首先根据已有知识经验，预测物质的性质，然后通过实验和观察，进一步得到解释和结论。 设计意图 通过“猜想-实验-观察-结论”的流程，让学生亲自参与物理性质的探究——溶解氧传感器的定量实验让“不易溶于水”更有说服力，视频让“三态转化”更直观，避免学生死记硬背，同时培养“用实验验证猜想”的科学思维。 活动二：化学性质 【讲解】搞完了“外在颜值”（物理性质），咱们再来挖氧气的“内在本事”——化学性质。这部分咱们要做两个核心实验：先看木炭和氧气“交朋友”，再看铁丝和氧气“互动”。实验前先强调安全：所有人必须戴好护目镜，实验过程中不能凑太近，防止烫伤！ 【教师实验】拿起坩埚钳，夹一小块干燥的木炭，在酒精灯外焰加热至发红，先伸入空集气瓶，停留5秒后拿出，再伸入装满氧气的集气瓶。大家睁大眼睛看：木炭在空气里和氧气里的燃烧现象，有什么不一样？ 【学生回答】在空气里烧的时候，木炭只是红热，有点放热；在氧气里烧得特别旺，还发出白光，热量好像也更多！ 【讲解】分别向两个集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡后展示。大家再看石灰水的变化——两个瓶里的石灰水都变浑浊了，这说明木炭燃烧生成了什么物质呀？ 【学生回答】是二氧化碳！和蜡烛燃烧生成的气体一样！ 【提问】同学们，木炭在氧气中的燃烧比在空气中的燃烧更剧烈，说明什么？ 【学生回答】说明氧气浓度是影响燃烧反应剧烈程度的重要因素。氧气浓度越高，可燃物燃烧越剧烈。 【讲解】没错！氧气浓度越高，木炭烧得越剧烈——这就解释了为什么工厂焊接时要用纯氧，而不是空气，因为纯氧能让燃料“火力更足”！ 【追问】向集气瓶内倒入澄清石灰水的目的是什么？ 【学生回答】检验木炭燃烧后是否生成了二氧化碳。如果澄清石灰水变浑浊，说明木炭燃烧生成了二氧化碳。 【讲解】木炭和氧气反应的原理可用文字表示：。 【教师实验】木炭和氧气的反应很“温和”，接下来咱们看个更“热闹”的实验——铁丝和氧气的反应。（展示打磨好的细铁丝，绕成螺旋状）大家先猜：为什么要把铁丝绕成螺旋状？ 【学生回答】为了让铁丝和氧气接触的面积更大。 【教师实验】太聪明了！螺旋状能增大接触面积，让反应更充分。现在咱们开始实验：用坩埚钳夹住铁丝，把细铁丝放在酒精灯上加热。大家观察一下，有什么现象？ 【学生回答】铁丝烧红了。 【教师实验】继续！字往装满氧气的集气瓶底加少量水，大家记住这个操作，等会儿要考大家“为什么加水”哦！（用坩埚钳夹住铁丝，在螺旋处缠一根火柴，点燃火柴，待火柴烧到只剩1/3时，迅速伸入集气瓶）大家仔细看！谁来完整描述一下现象？ 【学生回答】剧烈燃烧，火星四射，生成了黑色固体。 【提问】实验中的哪个现象表明发生了化学变化？ 【学生回答】生成了黑色固体表明发生了化学变化。 【追问】为什么待火柴临近烧完时，才将细铁丝插入装满氧气的集气瓶中？ 【学生回答】防止火柴燃烧消耗集气瓶中的氧气，从而确保铁丝能够充分燃烧。 【追问】为什么要预先在集气瓶里装少量水或在瓶底铺一层细沙？ 【学生回答】防止溅落的熔化物溅落到瓶底，使瓶底炸裂。 【追问】为什么铁丝在空气中只是红热而没有燃烧？提示一下：铁丝的着火点约1500℃ 【学生回答】空气中的氧气浓度较低，没有达到着火点，无法满足铁丝燃烧的条件。 【讲解】铁丝和氧气反应的原理可用文字表示：。 【提问】那同学们，我们做完这两个实验，你能得到什么结论？ 【学生回答】可燃物燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关；氧气浓度越大，燃烧越剧烈。 【追问】通过比较物质在空气和氧气中的燃烧现象，发现并总结规律，你对如何提高化学反应的剧烈程度有什么想法？ 【学生回答】对于燃烧反应来说，就是增大氧气的浓度。 【讲解】没错！提高反应温度、使用催化剂等方法也可以提高化学反应的剧烈程度。 设计意图 通过“木炭-铁丝”两个对比实验，让学生直观感受“氧气浓度对反应剧烈程度的影响”，同时通过“操作疑问”引导学生思考实验细节，既培养观察能力，又强化“实验安全”和“控制变量”的科学意识，还为后续总结氧气化学性质铺垫实例。 活动三：化合反应 【讲解】我们观察木炭和铁丝在空气和氧气中的实验现象，你有什么发现？ 【学生回答】反应的剧烈程度和氧气的浓度有关，氧气浓度越大，反应越剧烈。 【讲解】没错！氧气化学性质活泼，能与多种物质发生反应。氧气有助燃性，可以做助燃剂，但是不能做燃料。物质与氧气反应的过程中，氧气具有氧化性，做氧化剂，在化学反应中提供氧元素。 【讲解】咱们已经看了氧气和木炭、铁的反应，再加上之前学的镁、汞、磷和氧气的反应，你发现有哪些共同点？ 【学生回答】这些反应都是两种物质反应，最后生成一种物质！而且都有氧气参与。 【讲解】没错！像这样“由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应”，就叫化合反应，它的特点是“多变一”。而这些反应还有一个共同点——都有氧气参与，咱们把“物质与氧气发生的反应”叫做氧化反应。 【提问】氧化反应都很“热闹”吗？比如燃烧是“剧烈氧化”，那有没有“安静”的氧化反应？ 【学生回答】食物腐烂、金属生锈，还有咱们呼吸，都是慢慢进行的氧化反应，不像燃烧那么剧烈。 【讲解】特别对！燃烧、爆炸是剧烈氧化，会发光放热；食物腐烂、动植物呼吸、金属生锈是缓慢氧化，虽然不发光，但也会放热，比如堆在一起的小麦会发热，就是缓慢氧化的功劳。这里又有一个小疑问：所有氧化反应都是化合反应吗？咱们看这个反应：，它是氧化反应吗？是化合反应吗？ 【学生回答】属于氧化反应，但不属于化合反应，因为生成了两种物质。 设计意图 从具体反应归纳抽象概念，先找共同点引出“化合反应”，再结合“是否剧烈”区分氧化反应类型，最后用“石蜡燃烧”案例打破“氧化反应=化合反应”的误区，让学生通过“找规律-辨差异”理解概念，降低抽象知识的难度。 第三节 探究氧气性质 一、氧气的用途 供给呼吸、发酵、支持燃烧 2、 氧气的性质 1、氧气的物理性质：无色无味的气体、密度比空气大、不易溶于水 2、氧气的化学性质：助燃性 三、氧化反应：物质与氧气发生的反应 四、化合反应：由两种或两种以上物质反应生成一种物质的反应 1.关于氧气的性质，叙述错误的是（　　） A．通常状况下，氧气是无色无味的气体 B．标准状况下，氧气的密度略大于空气 C．在压强为101kPa时，氧气在-183℃时变为淡蓝色液体 D．氧气从淡蓝色液体变成无色气体发生了化学变化 2.如图是关于氧气化学性质的部分知识网络，关于该图的说法正确的是（　　） A．硫、磷在氧气中燃烧均会产生白烟 B．反应Ⅰ、Ⅱ均体现了氧气的可燃性 C．Ⅰ、Ⅱ两类反应都属于氧化反应 D．Ⅰ类反应放热、Ⅱ类反应吸热 3.下列关于氧气用途的说法错误的是（　　） A．炼钢 B．航天燃料 C．医疗急救 D．潜水 4.下列属于化合反应的是（　　） 5.下列不属于木炭在氧气中燃烧现象的是（　　） A．发出白光 B．产生热量 C．剧烈燃烧 D．生成黑色固体 6.在做铁丝在纯氧中燃烧的实验时，下列有关该实验叙述正确的是（　　） A．点燃系在细铁丝下端的火柴，立即伸入盛有氧气的集气瓶中 B．观察到铁丝在氧气中燃烧的现象是剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的四氧化三铁固体 C．集气瓶底部少量的水不可以用细沙代替 D．铁丝绕成螺旋状是为了增大铁丝与氧气的接触面积使燃烧更充分 本节课以实验探究为核心，基本达成教学目标，学生能清晰掌握氧气的物理性质、化学性质及相关反应类型，但教学过程仍有优化空间。实验教学方面，木炭、铁丝与氧气反应的对比实验直观，有效帮助学生理解氧气浓度对燃烧的影响，学生参与热情高。不过，溶解氧传感器实验虽精准，却缺乏学生自主操作环节，多数学生仅为观察者，未能充分锻炼实验技能，后续可分组让学生动手测定，加深对氧气溶解性的认知。概念教学上，通过具体反应归纳化合反应“多变一”特征，结合生活实例区分剧烈氧化与缓慢氧化，学生初步掌握概念，但在辨析氧化反应与化合反应关系时，部分学生仍有混淆，可增加更多案例对比，如石蜡燃烧与铁丝燃烧的反应差异，强化概念理解。课堂互动中，提问多集中于少数活跃学生，忽视了沉默群体，后续需设计分层问题，鼓励更多学生参与，同时可增加小组讨论环节，让学生在交流中深化对知识的理解，提升课堂参与度与思维深度。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$