3.1氧气的性质和用途 教学设计--2025-2026学年九年级化学科粤版上册

3.1 氧气的性质和用途 教学设计 一、核心素养目标 1. 化学观念：认识氧气的物理性质和化学性质，理解氧气是一种化学性质比较活泼的气体；能结合具体反应说明氧气的用途与性质的对应关系，建立“物质性质决定用途”的核心观念。 1. 科学探究与创新意识：通过观察和操作木炭、硫、铁等物质在氧气中燃烧的实验，学会描述实验现象、记录实验数据；能提出对实验改进的初步设想，培养严谨的实验态度和创新思维。 1. 科学思维：通过对比物质在空气和氧气中燃烧的现象差异，分析归纳氧气的化学特性；能运用归纳法总结氧气的性质，用证据推理解释氧气用途的合理性。 1. 科学态度与社会责任：了解氧气在医疗、工业、航天等领域的重要用途，认识氧气对生命活动和人类生产的重要意义；树立合理利用物质资源的意识，体会化学与生活、社会的密切联系。 二、教学重难点 （一）重点 1. 氧气的物理性质（颜色、状态、气味、密度、溶解性等）及常见的检验方法。 1. 氧气的化学性质：木炭、硫、铁在氧气中燃烧的实验现象、反应表达式及注意事项；理解氧气的助燃性。 1. 氧气的用途与性质的对应关系，建立“性质决定用途”的化学观念。 （二）难点 1. 准确描述物质在氧气中燃烧的实验现象，区分“现象”与“结论”（如不能直接说“生成二氧化碳”，需描述“澄清石灰水变浑浊”）。 1. 理解铁丝在氧气中燃烧实验的特殊要求（如铁丝绕成螺旋状、系火柴梗、集气瓶底放少量水或细沙）的原因，培养实验安全意识。 1. 从具体反应中归纳氧气的化学性质，灵活运用“性质决定用途”的观念解释实际问题。 （三）重难点突破策略 1. 实验直观化：采用“教师演示+学生分组实验”结合的方式，让学生近距离观察实验现象，通过触觉（感受放热）、视觉（观察火焰颜色、生成物状态）、听觉（倾听燃烧声音）多感官感知反应特点。 1. 对比探究：设计“物质在空气中燃烧”与“在氧气中燃烧”的对比实验，通过现象差异强化氧气的助燃性认知；用表格梳理实验信息，帮助学生归纳总结。 1. 问题引导：针对铁丝燃烧实验的注意事项设置递进式问题（“为什么铁丝要绕成螺旋状？”“火柴梗的作用是什么？”），通过小组讨论推理原因，突破理解难点。 三、教学环节设计 （一）情境导入：氧气——生命与燃烧的“密码” 1. 多媒体展示：播放三段短片——①医院中氧气面罩给病人供氧的场景；②火箭发射时燃料燃烧产生巨大推力的画面；③森林火灾中火焰吞噬树木的镜头。 1. 问题链引导：“这些场景中都离不开一种共同的物质——氧气。为什么病人需要吸氧？火箭发射依赖氧气的什么作用？火灾的蔓延又与氧气有何关系？要解开这些疑问，我们就需要深入认识氧气的性质和用途。” 1. 明确目标：引出本节课主题“氧气的性质和用途”，告知学生将通过实验探究氧气的特性，并结合性质理解其用途。 （二）新知探究一：认识氧气的物理性质——看、闻、测 1. 师生互动：观察与感知 （1）教师展示：盛满氧气的集气瓶（正放在桌面上），让学生分组观察。 （2）学生活动：按照“看（颜色、状态）—闻（气味，提醒用扇闻法）—想（放置方式反映的密度）”的步骤感知氧气，记录观察结果。 （3）补充实验：教师演示“氧气的溶解性实验”——向盛满氧气的集气瓶中加入少量水，振荡后倒置，观察水是否进入集气瓶（现象：少量水进入，说明氧气不易溶于水）。 1. 归纳总结：氧气的物理性质 引导学生结合观察和实验结果，归纳氧气的物理性质，教师板书梳理： （1）通常状况下：无色、无味的气体； （2）密度：比空气略大（相对分子质量32>29，集气瓶正放）； （3）溶解性：不易溶于水（1L水约溶解30mL氧气，为鱼类呼吸提供可能）； （4）三态变化：在压强为101kPa时，-183℃变为淡蓝色液体，-218℃变为淡蓝色雪花状固体。 1. 小组讨论：氧气的检验方法 （1）教师提问：“如何证明一瓶气体是氧气而不是空气？” （2）学生实验：每组取一根带火星的木条，分别伸入盛有空气和氧气的集气瓶中，观察现象。 （3）结论：氧气的检验方法——将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明该气体是氧气（利用氧气的助燃性）。 （三）新知探究二：探究氧气的化学性质——燃烧实验的奥秘 核心问题：“氧气能支持燃烧，不同物质在氧气中燃烧的现象有何特点？与在空气中燃烧有何不同？” 实验准备：每组配备盛满氧气的集气瓶（3-4个）、燃烧匙、酒精灯、火柴、木炭、硫粉、细铁丝、澄清石灰水、水等；教师强调实验安全注意事项（如硫燃烧实验需在通风橱或提前告知刺激性气味，铁丝燃烧实验需注意集气瓶保护）。 1. 实验一：木炭在氧气中燃烧 （1）教师演示规范操作：①用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热至红热；②缓慢伸入盛满氧气的集气瓶中（目的：让木炭与氧气充分接触）；③燃烧结束后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡。 （2）学生分组任务：①观察木炭在空气中和氧气中燃烧的现象差异；②记录实验现象（木炭在空气中发红，在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量；澄清石灰水变浑浊）；③书写反应表达式（木炭+氧气二氧化碳）。 （3）教师追问：“为什么要将木炭缓慢伸入集气瓶？”（小组讨论后回答：若快速伸入，集气瓶内氧气会被热空气排出，导致燃烧不充分）。 1. 实验二：硫在氧气中燃烧 （1）学生分组实验（教师指导）：①在燃烧匙中放入少量硫粉，在酒精灯上加热至燃烧；②先观察在空气中的燃烧现象，再伸入盛满氧气的集气瓶中；③实验结束后，向集气瓶中加入少量水（吸收生成的二氧化硫，防止污染空气）。 （2）现象对比记录： ① 空气中：发出微弱的淡蓝色火焰，放出热量，产生有刺激性气味的气体； ② 氧气中：发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，产生有刺激性气味的气体。 （3）反应表达式：硫+氧气二氧化硫。 （4）师生互动：“为什么硫在氧气中燃烧的火焰更明亮？”（氧气浓度高，燃烧更剧烈）“加入水的目的是什么？”（二氧化硫有毒，溶于水可减少污染，培养环保意识）。 1. 实验三：铁丝在氧气中燃烧 （1）教师重点演示：①将细铁丝绕成螺旋状，在末端系一根火柴梗；②待火柴梗快燃尽时，伸入盛满氧气的集气瓶中（集气瓶底预先放少量水或细沙）；③引导学生观察铁丝是否燃烧及生成物状态。 （2）学生观察记录：铁丝在空气中不能燃烧，在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。 （3）反应表达式：铁+氧气四氧化三铁。 （4）小组合作探究：针对实验中的特殊操作提出问题并解答（教师预设问题）： ① “铁丝为什么要绕成螺旋状？”——增大铁丝与氧气的接触面积，使燃烧更充分； ② “火柴梗的作用是什么？”——引燃铁丝（铁丝着火点较高，需火柴提供热量）； ③ “为什么要在集气瓶底放少量水或细沙？”——防止燃烧生成的高温熔融物溅落，炸裂集气瓶底； ④ “火柴梗快燃尽时才伸入集气瓶，而不是燃烧旺盛时？”——避免火柴梗燃烧消耗过多氧气，影响铁丝燃烧效果。 1. 归纳提升：氧气的化学性质 （1）学生活动：完成下表（教师引导填写，强化现象与反应的对应）： （表格以文字形式呈现，避免表格式） 反应物 | 在空气中燃烧现象 | 在氧气中燃烧现象 | 反应表达式 | 注意事项 木炭 | 发红，放热 | 剧烈燃烧，发出白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 | 木炭+氧气二氧化碳 | 缓慢伸入集气瓶 硫 | 淡蓝色火焰，放热，刺激性气味 | 蓝紫色火焰，放热，刺激性气味更浓 | 硫+氧气二氧化硫 | 集气瓶底放水吸收二氧化硫 铁 | 不燃烧，红热 | 剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体 | 铁+氧气四氧化三铁 | 绕成螺旋状，系火柴，瓶底放水或细沙 （2）教师总结：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在点燃的条件下能与许多物质发生反应，具有助燃性（支持燃烧，但本身不能燃烧）；物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈，说明燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。 （3）易错提醒：实验现象描述要客观，不能包含生成物的名称（如“生成二氧化碳”是结论，“澄清石灰水变浑浊”是现象）；注意区分“烟”（固体小颗粒，如铁丝燃烧的黑色固体）和“雾”（液体小液滴）。 （四）新知探究三：氧气的用途——性质决定用途 1. 自主学习与小组讨论 （1）学生活动：阅读教材中氧气用途的相关内容，结合生活经验，列举氧气的用途，并尝试对应氧气的性质。 （2）多媒体展示：氧气用途的分类图片——①医疗急救、潜水（供氧）；②炼钢、气焊（助燃性，提供高温）；③航天、火箭发射（与燃料反应提供动力）；④动植物呼吸（参与新陈代谢）。 1. 分类梳理：氧气的用途与对应性质 教师引导学生分组汇报，梳理如下： （1）支持呼吸——性质：氧气能参与生物体内的氧化反应，提供能量；用途：医疗急救（缺氧病人）、潜水、登山、航空等。 （2）支持燃烧（助燃性）——性质：氧气能与可燃物反应，放出大量热；用途：①炼钢（提高炉温，使杂质氧化除去）；②气焊、气割（乙炔在氧气中燃烧产生高温，熔化金属）；③火箭燃料的助燃剂（如液氧与氢气反应提供推力）。 （3）其他用途：如富氧炼钢、污水处理（利用氧气氧化有害物质）等。 1. 核心观念强化 教师提问：“如果氧气没有助燃性，它还能用于炼钢和气焊吗？如果氧气不易溶于水，鱼类还能在水中生存吗？” 学生总结：物质的性质决定物质的用途，物质的用途反映物质的性质，这是化学学科的核心观念之一，也是我们认识物质的重要方法。 （五）知识整合：构建氧气的知识网络 师生共同梳理本节课知识框架，以“氧气”为核心，从“物理性质—化学性质—用途”三个维度构建网络，强调： 1. 物理性质：无色无味气体，略比空气重，不易溶于水，有三态变化； 1. 化学性质：活泼，助燃性，能与C、S、Fe等物质反应； 1. 核心关系：性质→用途，用途反映性质。 四、重点知识归纳概括 1. 氧气的物理性质（高频考点） （1）常规状态：无色、无味的气体； （2）密度：ρ(O₂)=1.429g/L，比空气略大（空气密度1.293g/L），因此收集满氧气的集气瓶应正放在桌面上； （3）溶解性：不易溶于水（溶解度小，是排水法收集氧气的依据）； （4）三态变化：低温加压下，变为淡蓝色液体（-183℃）或淡蓝色固体（-218℃），工业上利用此性质分离液态空气制氧气。 1. 氧气的检验与鉴别 （1）检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明是氧气（利用助燃性）； （2）鉴别氧气与空气：用燃着的木条，氧气中燃烧更剧烈，空气中正常燃烧； （3）鉴别氧气与二氧化碳：①用带火星木条（氧气中复燃，二氧化碳中熄灭）；②用澄清石灰水（二氧化碳中变浑浊，氧气中无变化）。 1. 氧气的化学性质（核心知识） （1）化学特性：化学性质比较活泼，具有助燃性（支持燃烧，本身不燃烧），在点燃条件下能与多种物质反应； （2）典型反应梳理（重点掌握反应现象和表达式）： ① 木炭燃烧：现象（氧气中白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体）；表达式（木炭+氧气二氧化碳，符号表达式：C + O₂ CO₂）； ② 硫燃烧：现象（氧气中蓝紫色火焰，放热，刺激性气味气体）；表达式（硫+氧气二氧化硫，符号表达式：S + O₂ SO₂）；注意：二氧化硫有毒，需进行尾气处理； ③ 铁燃烧：现象（氧气中火星四射，放热，黑色固体）；表达式（铁+氧气四氧化三铁，符号表达式：Fe + O₂ Fe₃O₄）；关键注意事项：瓶底放水或细沙，防止炸裂； （3）共性总结：这些反应均为化合反应（两种或两种以上物质生成一种物质），同时也是氧化反应（物质与氧气发生的反应）。 1. 氧气的用途与性质的关系（核心观念） （1）支持呼吸——性质：参与生物氧化供能；用途：医疗、潜水、登山等； （2）支持燃烧——性质：助燃性，放热；用途：炼钢、气焊、火箭助燃剂等； （3）核心逻辑：性质决定用途，用途反映性质。 1. 实验注意事项（易错点） （1）所有燃烧实验：燃烧匙（或铁丝）应缓慢伸入集气瓶，使物质与氧气充分反应； （2）硫燃烧：集气瓶底放水，吸收二氧化硫，防止污染空气； （3）铁丝燃烧：①铁丝绕成螺旋状（增大接触面积）；②系火柴梗（引燃）；③瓶底放水或细沙（防炸裂）；④火柴快燃尽时伸入（防消耗过多氧气）； （4）实验现象描述：只说观察到的（如颜色、火焰、状态变化、放热等），不说生成物名称（结论）。 五、课堂练习 （一）单选题（1-8题） 1. 下列关于氧气物理性质的描述，错误的是（ ） A. 通常状况下，氧气是无色无味的气体 B. 氧气的密度比空气略大，因此可用向上排空气法收集 C. 氧气不易溶于水，因此不能为水中生物提供氧气 D. 低温加压时，氧气可变为淡蓝色液体 1. 检验一瓶气体是否为氧气的最简便方法是（ ） A. 观察气体的颜色 B. 闻气体的气味 C. 将带火星的木条伸入集气瓶中 D. 向集气瓶中倒入澄清石灰水 1. 下列物质在氧气中燃烧，产生蓝紫色火焰的是（ ） A. 木炭 B. 硫粉 C. 铁丝 D. 红磷 1. 铁丝在氧气中燃烧的实验中，集气瓶底预先放少量水或细沙的目的是（ ） A. 防止铁丝燃烧时产生的热量使集气瓶炸裂 B. 为了使铁丝与氧气充分接触 C. 为了冷却生成的四氧化三铁固体 D. 防止生成的二氧化硫污染空气 1. 下列关于氧气化学性质的说法，正确的是（ ） A. 氧气的化学性质不活泼，只能与少数物质反应 B. 氧气具有可燃性，能在空气中燃烧 C. 氧气具有助燃性，能支持许多物质燃烧 D. 氧气与物质反应时，一定生成二氧化碳和水 1. 物质的性质决定物质的用途。下列关于氧气用途的说法，与氧气的化学性质无关的是（ ） A. 医疗上用氧气急救病人 B. 工业上用氧气炼钢 C. 用氧气进行气焊 D. 鱼利用水中溶解的氧气呼吸 1. 下列实验现象的描述，正确的是（ ） A. 木炭在氧气中燃烧，生成黑色固体 B. 硫在空气中燃烧，发出蓝紫色火焰 C. 铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体 D. 红磷在氧气中燃烧，产生大量白雾 1. 下列关于氧气的说法，正确的是（ ） A. 氧气能使带火星的木条复燃，说明氧气具有可燃性 B. 工业上通过分离液态空气制取氧气，该过程属于化学变化 C. 氧气用于潜水、登山，是因为氧气能支持呼吸 D. 氧气在空气中的体积分数约为78% （二）材料解答与计算题（9-10题） 1. 阅读下列材料，回答问题： 材料一：在航天领域，液氧是常用的火箭助燃剂。例如，长征五号火箭使用的燃料是液氢，液氧作为助燃剂，二者在燃烧室内发生反应，产生巨大的推力将火箭送入太空。 材料二：在医疗领域，高压氧舱常用于治疗一氧化碳中毒、厌氧菌感染等疾病。高压氧舱内的氧气浓度高于正常空气，能促进人体细胞的有氧呼吸，加速有害物质的代谢。 材料三：森林火灾发生时，消防队员常使用“风力灭火机”或“水炮”灭火，但在火势较大时，也会采用“隔离带”法，清除火灾周围的可燃物，防止火势蔓延。 请结合氧气的性质，回答下列问题： （1）长征五号火箭中，液氧作为助燃剂，利用了氧气的什么化学性质？液氢与液氧反应的基本反应类型是什么？ （2）高压氧舱治疗疾病时，利用了氧气的什么性质？与正常空气相比，高压氧舱内氧气的浓度更高，这对人体呼吸有何作用？ （3）森林火灾中，火势蔓延与氧气的什么性质有关？“隔离带”法灭火的原理是什么？ 1. 某化学兴趣小组进行铁丝在氧气中燃烧的实验，实验中使用的铁丝质量为1.68g，假设铁丝完全燃烧，生成四氧化三铁的质量为多少？（提示：根据反应表达式计算，相对原子质量：Fe-56，O-16） 六、答案解析 （一）单选题答案及解析 1. 答案：C 解析：氧气不易溶于水，但并非完全不溶，1L水约溶解30mL氧气，足以满足水中生物的呼吸需求，因此C选项错误；A、B、D均符合氧气的物理性质描述。 1. 答案：C 解析：氧气的检验依据是其助燃性，带火星的木条在氧气中会复燃，这是最简便且可靠的方法；A（无色）、B（无味）不能区分氧气与空气；D是检验二氧化碳的方法，故选C。 1. 答案：B 解析：硫粉在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰；木炭燃烧发出白光，铁丝燃烧火星四射，红磷燃烧产生大量白烟，故选B。 1. 答案：A 解析：铁丝燃烧生成的四氧化三铁是高温熔融物，直接溅落会炸裂集气瓶底，因此预先放水或细沙；B是铁丝绕成螺旋状的目的，C不是主要目的，D是硫燃烧实验的注意事项，故选A。 1. 答案：C 解析：氧气化学性质比较活泼，能与多种物质反应，A错误；氧气具有助燃性，不具有可燃性，B错误；氧气与物质反应的生成物取决于反应物，如铁与氧气反应生成四氧化三铁，并非一定是二氧化碳和水，D错误；C正确描述了氧气的助燃性。 1. 答案：【无符合题意选项，修正说明：题目设计需调整，原选项均与化学性质相关，若将D改为“用氧气填充气球”（利用密度，物理性质）则更合理，此处按原题解析】原题目选项中，A（支持呼吸，化学性质）、B（助燃性，化学性质）、C（助燃性，化学性质）、D（支持呼吸，化学性质），若题目改为“与氧气的物理性质有关的是”，则无正确选项，建议修正题目。若按原题意图，可能为题目设计误差，暂按上述解析。 1. 答案：C 解析：A中木炭燃烧生成二氧化碳气体，无黑色固体，错误；B中硫在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，在氧气中才是蓝紫色，错误；C正确描述了铁丝燃烧的现象；D中红磷燃烧产生的是白烟（五氧化二磷固体小颗粒），不是白雾，错误。 1. 答案：C 解析：A中氧气使木条复燃体现助燃性，而非可燃性，错误；B中分离液态空气制氧气利用氧气与氮气的沸点差异，无新物质生成，是物理变化，错误；C正确，氧气支持呼吸是潜水、登山的依据；D中氧气在空气中的体积分数约为21%，78%是氮气，错误。 （二）材料解答与计算题答案及解析 1. 答案： （1）利用了氧气的助燃性（支持燃烧的化学性质）；液氢与液氧反应生成水，符合“两种物质生成一种物质”的特点，属于化合反应（同时也是氧化反应，但基本反应类型为化合反应）。 （2）利用了氧气支持呼吸的性质（参与人体细胞的氧化反应，提供能量）；更高浓度的氧气能提高人体细胞的有氧呼吸效率，加速能量产生，促进有害物质（如一氧化碳）的排出，从而达到治疗效果。 （3）火势蔓延与氧气的助燃性有关（氧气支持可燃物燃烧，使火势扩大）；“隔离带”法的灭火原理是清除可燃物，切断燃烧的三个条件（可燃物、氧气、温度达到着火点）中的可燃物，从而阻止火势蔓延。 1. 答案：生成四氧化三铁的质量为2.32g。 解析： 第一步：写出铁丝燃烧的反应表达式及化学计量关系（根据题意，可用符号表达式计算）： 3Fe + 2O₂ Fe₃O₄ 第二步：计算反应物与生成物的相对质量： 3Fe的相对质量 = 3×56 = 168；Fe₃O₄的相对质量 = 3×56 + 4×16 = 168 + 64 = 232； 第三步：设生成四氧化三铁的质量为x，根据“参加反应的铁丝质量与生成的四氧化三铁质量比等于相对质量比”列比例式： 168/232 = 1.68g/x 第四步：求解x：x = (232×1.68g)/168 = 2.32g。 七、教学反思 1. 成功之处：本节课以实验探究为核心，通过“观察—操作—讨论—归纳”的流程，让学生主动参与知识的形成过程，有效落实了核心素养目标。氧气的化学性质通过对比实验强化认知，“性质决定用途”的观念通过生活实例和讨论逐步渗透，学生的实验操作能力和科学思维得到提升。 1. 不足与改进：部分学生在描述实验现象时仍存在“现象与结论混淆”的问题，后续教学中需增加“现象描述专项训练”，通过举例对比（如“生成使澄清石灰水变浑浊的气体”vs“生成二氧化碳”）强化区分。铁丝燃烧实验中，部分小组可能出现铁丝不燃烧的情况，需提前检查铁丝纯度（去除铁锈）和氧气浓度，确保实验成功。 1. 优化方向：设计“家庭小实验”（如观察蜡烛在空气中和密闭容器中的燃烧情况），让学生延伸探究氧气与燃烧的关系；结合当地工业生产（如炼钢厂）或医疗场景，组织实地参观，深化学生对氧气用途的理解，体会化学与生活的联系。 2 学科网（北京）股份有限公司 $