第二单元实验活动1氧气的实验室制取与性质教学设计--2025-2026学年九年级化学人教版上册

该初中化学教学设计聚焦氧气的实验室制取与性质，以加热高锰酸钾制氧气为主线，衔接空气组成、氧气性质等理论知识，为后续二氧化碳制取搭建气体制取与探究的基础模型。 此资料突出科学探究与实践，通过“查装定点收利息”谐音记忆实验步骤，结合多媒体课件（含原理动画、操作视频）辅助教学，培养学生规范操作与误差分析能力。融入科学态度与责任教育，强调实验安全与药品规范处理，助力学生形成严谨科学思维，也为教师提供系统教学支持。

教学设计 实验活动1 氧气的实验室制取与性质 学科 化学 年级 九年级 学段 初中 版本章节 人教版第二单元 教学目标 本实验活动聚焦化学学科核心素养培养，宏观辨识与微观探析上，让学生观察氧气制取的实验现象、感知氧气性质，建立物质性质与微观构成的关联。科学探究与创新意识方面，引导学生动手完成加热高锰酸钾制氧气的操作，体验科学探究的完整流程，培养实验设计与操作的创新思维。证据推理与模型认知中，通过实验现象推导氧气的性质，构建气体制取与性质探究的基本模型。科学态度与社会责任上，培养学生严谨的实验操作习惯、安全意识，让学生认识氧气制取在生产生活中的应用，树立化学服务于生活的观念。 重难点 重点为掌握加热高锰酸钾制取氧气的实验原理、仪器组装、操作步骤及收集方法；能通过实验探究氧气与木炭、铁丝、硫粉的反应现象，总结氧气的化学性质；理解催化剂在过氧化氢分解制氧气中的作用。难点是规范完成实验装置的气密性检查、试管的固定、加热操作及验满方法，避免实验失误；掌握铁丝在氧气中燃烧实验的关键操作，理解实验现象差异的原因；能分析实验过程中的误差与失败原因，形成规范的实验操作与问题分析能力；区分不同制取氧气方法的适用场景，建立气体制取的实验思路。 教材分析 本实验活动是人教版九年级化学上册第二单元的核心实验，承接空气的组成、氧气的性质等理论知识，是学生首次系统接触气体的实验室制取，具有承上启下的重要作用。教材以加热高锰酸钾制氧气为主线，搭配过氧化氢分解的辅助方法，贴合学生的认知规律，从原理到操作、从收集到性质探究，层层递进。教材注重实验的基础性和规范性，详细标注实验仪器、操作要点和注意事项，同时设计探究性问题，引导学生思考实验背后的化学原理。本实验既是对前序理论知识的验证与应用，也为后续二氧化碳等气体的制取奠定实验基础，是培养学生实验操作能力和科学探究素养的关键载体。 教学准备 实验仪器 大试管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、水槽、集气瓶、玻璃片、导管、橡胶塞、药匙、燃烧匙、坩埚钳、试管夹、火柴、棉花团、试管刷、烧杯。 实验药品 高锰酸钾固体、5% 过氧化氢溶液、二氧化锰粉末、木炭、细铁丝、硫粉、澄清石灰水、水。 教学用具 多媒体课件（包含实验原理动画、操作规范视频、易错点解析）、实验装置模型、氧气制取与性质的相关挂图、实验操作评分表、学案讲义。 其他准备 提前检查所有实验仪器的完好性，确保导管气密性良好、酒精灯能正常点燃；将实验药品按小组分装，贴好标签；准备好实验安全防护用品，如湿抹布、沙子、灭火器等；布置学生提前预习实验内容，熟悉实验步骤和注意事项，完成预习学案。 教学过程 一、实验活动目标 掌握实验室加热高锰酸钾制取氧气的原理、实验装置、操作步骤、收集方法和验满方法，了解过氧化氢分解制取氧气的原理和操作要点。 能独立完成氧气制取的实验操作，规范进行装置组装、气密性检查、药品取用、加热、收集等操作，培养规范的实验操作能力。 通过实验探究氧气与木炭、铁丝、硫粉的反应，观察并记录实验现象，总结氧气的化学性质，理解氧气的助燃性。 体验科学探究的基本过程，学会分析实验现象、总结实验结论，能分析实验中出现的简单问题并提出改进方法，培养科学探究能力和问题解决能力。 树立实验安全意识，养成严谨、认真的实验操作习惯和实事求是的科学态度，认识化学实验在化学学习中的重要作用。 二、实验知识储备 （一）氧气的制取原理 在实验室中，制取氧气的方法主要有三种，本次实验重点学习加热高锰酸钾制取氧气，同时了解过氧化氢在二氧化锰催化下分解制取氧气，两种方法均属于分解反应，即由一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应。 加热高锰酸钾制氧气：高锰酸钾是一种暗紫色的固体，受热时会分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学反应文字表达式为： 过氧化氢分解制氧气：过氧化氢是一种无色液体，在常温下分解速率很慢，加入二氧化锰后，分解速率会大大加快，生成水和氧气，二氧化锰在反应中起催化作用，即能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质，化学反应文字表达式为： （二）氧气的收集方法 氧气的收集方法由其物理性质决定，氧气是一种无色无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水且不与水反应，因此实验室中常用排水法和向上排空气法收集氧气，本次实验主要使用排水法收集，因为排水法收集的氧气纯度更高，便于后续性质实验的进行。 排水法：适用于不易溶于水、不与水反应的气体收集，收集时集气瓶需装满水，待导管口有连续均匀的气泡冒出时再收集，防止收集的气体中混有空气。 向上排空气法：适用于密度比空气大、不与空气中成分反应的气体收集，收集时导管需伸到集气瓶底部，将瓶内空气排尽，验满时将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已收集满。 （三）氧气的化学性质 氧气的化学性质比较活泼，在点燃或加热的条件下，能与许多物质发生化学反应，具有助燃性（支持燃烧），但氧气本身不能燃烧，不能作为燃料。本次实验将探究氧气与木炭、铁丝、硫粉的反应，对比物质在空气中和氧气中燃烧的现象差异，理解氧气浓度对燃烧的影响。 三、实验仪器与药品 （一）实验仪器 本次实验涉及的仪器均为化学实验基础仪器，需熟记仪器名称、用途和使用注意事项，具体仪器有：大试管（用作反应容器，加热固体时使用）、铁架台（带铁夹，用于固定和支持试管）、酒精灯（用作热源，加热实验药品）、水槽（用于排水法收集气体）、集气瓶（用于收集和储存气体）、玻璃片（用于盖住集气瓶口，防止气体逸出）、导管（用于输送气体）、橡胶塞（用于密封试管口，防止气体泄漏）、药匙（用于取用粉末状固体药品）、燃烧匙（用于盛放可燃性固体药品进行燃烧实验）、坩埚钳（用于夹持铁丝、燃烧匙等）、试管夹（辅助夹持试管）、火柴（用于点燃酒精灯和可燃性物质）、棉花团（加热高锰酸钾时放在试管口，防止粉末进入导管）、试管刷（用于清洗仪器）、烧杯（用于盛放澄清石灰水等液体）。 （二）实验药品 固体药品：高锰酸钾（暗紫色，加热分解制氧气）、二氧化锰（黑色粉末，过氧化氢分解的催化剂）、木炭（黑色固体，探究氧气的助燃性）、细铁丝（银白色固体，探究氧气的助燃性）、硫粉（淡黄色粉末，探究氧气的助燃性）。 液体药品：5% 过氧化氢溶液（无色液体，分解制氧气）、澄清石灰水（无色透明液体，检验二氧化碳）、水（用于铁丝燃烧实验、排水法收集气体）。 四、实验操作步骤 本次实验分为两个部分，第一部分是氧气的实验室制取（重点为加热高锰酸钾制氧气），第二部分是氧气的性质探究，需严格按照实验步骤操作，注意每一步的操作要点和安全事项。 （一）加热高锰酸钾制取氧气 本实验的操作步骤可总结为：查、装、定、点、收、离、熄，谐音记忆为 “茶庄定点收利息”，每一步的具体操作和注意事项如下： 查—— 检查装置的气密性 组装实验装置：将导管一端连接橡胶塞，塞紧试管口，另一端放入盛有水的烧杯中。用手紧握试管外壁，观察烧杯中导管口的现象：若导管口有气泡冒出，松开手后，导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；若没有气泡冒出，说明装置漏气，需检查橡胶塞是否塞紧、导管是否破损，重新组装后再次检查。 【注意】气密性检查是气体制取实验的第一步，必须在装入药品前进行，防止装入药品后发现漏气，造成药品浪费。 装—— 装入药品 将试管横放，用药匙取少量高锰酸钾固体，送至试管底部，再将试管直立，使药品均匀铺在试管底部。在试管口放一团蓬松的棉花，用带导管的橡胶塞塞紧试管口。 【注意】① 药品需平铺在试管底部，增大受热面积，使反应更充分；② 试管口放棉花团的目的是防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，堵塞导管；③ 药品取用要适量，不宜过多，防止反应过于剧烈，也不宜过少，保证能收集到足够的氧气用于性质实验。 定—— 固定试管在铁架台上 将装有药品的试管固定在铁架台的铁夹上，铁夹应夹在试管的中上部（距离试管口约 1/3 处），试管口应略向下倾斜。 【注意】试管口略向下倾斜是本实验的关键要点，目的是防止加热时试管口的冷凝水回流到热的试管底部，使试管因受热不均而炸裂。 点—— 点燃酒精灯加热 点燃酒精灯，先将酒精灯在试管下方来回移动，进行预热，使试管均匀受热，然后将酒精灯的外焰对准试管底部有药品的部位集中加热。 【注意】① 酒精灯的外焰温度最高，加热时必须用外焰；② 预热的目的是防止试管因局部受热过高而炸裂，预热完成后再集中加热；③ 加热时要观察试管内的现象，若发现试管内有火星产生，说明反应开始进行。 收—— 收集氧气 当导管口有连续均匀的气泡冒出时，开始用排水法收集氧气。将集气瓶装满水，用玻璃片盖住瓶口，倒立在水槽中，将导管口伸入集气瓶口下方，待集气瓶内的水全部排出，集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已收集满。用玻璃片在水下盖住集气瓶口，将集气瓶从水槽中取出，正放在桌面上。 【注意】① 刚开始导管口冒出的气泡是试管内的空气，若此时收集，会导致氧气不纯，因此必须待气泡连续均匀冒出后再收集；② 集气瓶装满水时，瓶内不能留有气泡，否则会使收集的氧气中混有空气；③ 氧气密度比空气大，收集满后应正放在桌面上。 离—— 将导管从水槽中移出 收集完氧气后，先将导管从水槽中取出，再进行下一步操作。 【注意】这一步是防止水槽中的水倒吸进入热的试管，使试管炸裂，是实验中重要的安全操作，绝对不能颠倒顺序。 熄—— 熄灭酒精灯 用酒精灯灯帽盖灭酒精灯，不可用嘴吹灭。 【注意】用嘴吹灭酒精灯可能会使火焰沿灯颈进入酒精灯内，引起酒精燃烧，发生危险。 （二）过氧化氢分解制取氧气（辅助实验） 取一支试管，向试管中加入少量 5% 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口，观察现象：带火星的木条不复燃，说明常温下过氧化氢分解速率很慢，产生的氧气很少。 向上述试管中加入少量二氧化锰粉末，振荡试管，再次将带火星的木条伸入试管口，观察现象：带火星的木条迅速复燃，说明二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，产生大量氧气。 实验结束后，将试管内的物质过滤，洗涤滤纸上的二氧化锰，干燥后称量，发现二氧化锰的质量与反应前相比没有变化，说明二氧化锰在反应中是催化剂。 【注意】① 过氧化氢溶液具有一定的腐蚀性，取用过程中要防止沾到皮肤和衣服上，若不慎沾到，需立即用大量水冲洗；② 二氧化锰加入量不宜过多，能加快反应速率即可。 （三）氧气的性质探究 在进行氧气的性质实验时，需保证收集的氧气纯度较高，实验前检查集气瓶是否集满氧气，实验过程中观察物质在氧气中燃烧的现象，与在空所中燃烧的现象对比，记录实验现象并总结结论。 木炭在氧气中燃烧 （1）用坩埚钳夹持一小块木炭，在酒精灯火焰上加热至发红，将发红的木炭缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出大量的热，比在空气中燃烧更剧烈（木炭在空气中燃烧发红，无火焰）。 （2）燃烧停止后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，观察现象：澄清石灰水变浑浊。 （3）实验结论：木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊 四、实验注意事项与安全规范 化学实验具有一定的危险性，尤其是涉及加热、可燃性气体和易燃物质的实验，必须严格遵守实验注意事项和安全规范，本次实验的重点注意事项如下： 仪器使用安全 （1）酒精灯使用：禁止向燃着的酒精灯内添加酒精，禁止用燃着的酒精灯引燃另一只酒精灯，熄灭酒精灯时必须用灯帽盖灭，若酒精灯不慎打翻着火，立即用湿抹布盖灭，不能用水浇灭。 （2）试管使用：加热试管时，试管口不能对着自己或他人，防止试管内的药品或冷凝水喷出伤人；加热后的试管不能立即用冷水冲洗，防止试管炸裂；铁夹夹持试管时，力度要适中，防止夹破试管。 （3）集气瓶使用：进行铁丝燃烧实验时，集气瓶底部必须放少量水或铺一层细沙，防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶；收集满氧气的集气瓶要正放在桌面上，防止氧气逸出。 药品使用安全 （1）高锰酸钾：具有强氧化性，取用过程中防止沾到皮肤和衣服上，若不慎沾到，立即用大量水冲洗；加热时不能加入过多，防止反应过于剧烈。 （2）过氧化氢溶液：具有腐蚀性，防止沾到皮肤和黏膜上，若不慎沾到，立即用大量水冲洗；不能与高锰酸钾等强氧化性物质混合，防止发生危险。 （3）硫粉：燃烧生成的二氧化硫有毒，实验时要在通风良好的环境中进行，集气瓶底部放少量水吸收二氧化硫，防止污染空气。 （4）所有药品不能用手直接接触，不能品尝药品的味道，实验剩余的药品不能放回原瓶，不能随意丢弃，要放入指定的容器中。 实验操作安全 （1）加热高锰酸钾制氧气时，试管口必须略向下倾斜，防止冷凝水回流炸裂试管；实验结束后，必须先移导管后熄酒精灯，防止水倒吸炸裂试管。 （2）进行氧气性质实验时，将可燃性物质伸入集气瓶时要缓慢，使物质与氧气充分接触，防止集气瓶内的氧气受热逸出，同时防止燃烧产生的气体将集气瓶内的氧气排出，导致燃烧现象不明显。 （3）实验过程中若出现装置漏气、试管炸裂、着火等突发情况，不要惊慌，立即停止实验，在老师的指导下进行处理。 实验后整理 （1）实验结束后，先将实验仪器从铁架台上拆下，将导管、橡胶塞等分离，用试管刷清洗试管、集气瓶、烧杯等仪器，清洗时要轻轻刷洗，防止损坏仪器，洗净后将仪器晾干，放回指定位置。 （2）将实验桌面清理干净，将剩余药品放入指定容器，将实验垃圾放入垃圾桶，保持实验室的整洁。 （3）认真记录实验数据和现象，填写实验报告，分析实验中出现的问题，总结实验收获。 五、实验常见问题与误差分析 在实验过程中，由于操作不规范、仪器问题或药品问题，可能会导致实验失败、现象不明显或收集的氧气不纯等问题，学会分析常见问题的原因，能帮助我们规范操作，提高实验成功率，本次实验的常见问题及原因分析如下： （一）氧气制取的常见问题 装置气密性不好：原因可能是橡胶塞未塞紧、导管与橡胶塞连接不紧密、试管有破损；解决方法：重新塞紧橡胶塞、更换导管或试管，再次检查气密性。 收集的氧气不纯：原因① 导管口刚冒出气泡就开始收集，混有试管内的空气；② 排水法收集时，集气瓶内未装满水，留有气泡；③ 装置漏气，收集过程中进入空气；解决方法：待导管口连续均匀气泡冒出后再收集，集气瓶装满水后再收集，检查并保证装置气密性良好。 收集不到氧气：原因① 药品用量过少或药品变质；② 酒精灯加热温度不够，未达到高锰酸钾的分解温度；③ 导管被高锰酸钾粉末堵塞；解决方法：增加药品用量或更换新药品，用酒精灯外焰充分加热，试管口放棉花团防止粉末堵塞导管。 试管炸裂：原因① 试管口未略向下倾斜，冷凝水回流；② 未预热，试管局部受热过高；③ 加热后的试管立即用冷水冲洗；④ 铁夹夹持过紧，夹破试管；解决方法：严格按照操作要求，试管口略向下倾斜，加热前充分预热，加热后待试管冷却再清洗，铁夹夹持力度适中。 （二）氧气性质实验的常见问题 木炭在氧气中燃烧无白光现象：原因① 氧气纯度不够；② 木炭伸入过快，氧气受热逸出；③ 木炭未加热至发红就伸入集气瓶；解决方法：保证收集的氧气纯度，缓慢伸入木炭，将木炭加热至发红后再伸入。 铁丝在氧气中不能燃烧：原因① 铁丝表面有铁锈，未打磨；② 火柴燃尽后才伸入，未引燃铁丝；③ 氧气纯度不够；④ 铁丝太粗，与氧气接触面积小；解决方法：用砂纸打磨铁丝除去铁锈，火柴快燃尽时伸入，保证氧气纯度，选用细铁丝。 硫粉在氧气中燃烧火焰不明显：原因① 氧气纯度不够；② 硫粉用量过多，燃烧消耗氧气过快；解决方法：保证氧气纯度，控制硫粉的用量。 六、实验拓展与思考 实验室制取氧气的三种方法中，除了加热高锰酸钾、过氧化氢分解，还有加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，氯酸钾在二氧化锰的催化和加热条件下分解生成氯化钾和氧气，试写出该反应的文字表达式，并分析该反应与过氧化氢分解的共同点。 对比排水法和向上排空气法收集氧气的优缺点，思考在什么情况下适合用排水法，什么情况下适合用向上排空气法。 催化剂在化学反应中起重要作用，除了二氧化锰能催化过氧化氢分解，还有哪些物质可以作为过氧化氢分解的催化剂？请设计简单的实验进行探究。 氧气在生产生活中有广泛的应用，如医疗急救、炼钢、气焊等，结合本次实验，思考氧气的这些应用分别利用了氧气的什么性质。 物质在氧气中燃烧的现象与在空气中不同，除了氧气浓度，还有哪些因素会影响物质的燃烧现象？请举例说明。 七、实验小结 本次实验活动是九年级化学首次系统的气体制取与性质探究实验，核心是掌握加热高锰酸钾制取氧气的 “查、装、定、点、收、离、熄” 操作步骤，理解每个步骤的操作要点和原因，同时通过实验探究氧气的化学性质，认识到氧气的助燃性和浓度对燃烧的影响。 通过本次实验，我们不仅掌握了氧气制取和性质的相关化学知识，更重要的是培养了规范的实验操作能力、科学探究能力和问题分析能力，树立了实验安全意识和实事求是的科学态度。化学是一门以实验为基础的科学，化学实验是学习化学的重要方法，后续我们还将学习二氧化碳等其他气体的制取与性质，本次实验的思路和方法将为后续学习奠定重要的基础。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $