2.3氧气的制备 课件-2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学课件聚焦氧气的实验室制备，涵盖过氧化氢与高锰酸钾两种制氧原理、催化剂概念、实验装置及收集检验方法。通过“温故知新”环节联系氧气在医疗、工业等领域的应用，衔接氧气性质与制备课题，搭建旧知到新知的学习支架。 其亮点在于以实验探究为核心，通过对比过氧化氢常温与加催化剂的反应现象、两种制氧方法的装置及优缺点，培养学生科学探究与实践能力和科学思维。结合“一变两不变”解析催化剂，强化化学观念，助力学生理解知识本质，也为教师提供系统教学资源。

第2章 空气与水资源 第三节 氧气的制备 适用教材 沪教版化学九年级上册 授课教师 [教师姓名] 授课日期 2026年9月 1.7.2013 同学们好！今天我们将继续探索第二章“空气与水资源”的奥秘。在上节课了解了氧气的性质和用途后，这节课我们将深入学习如何在实验室中制备这种重要的气体。让我们一起走进“氧气的制备”。 ‹#› 温故知新：我们身边的氧气 供给呼吸 · 医疗急救 氧气是维持生命的必要物质。在医院病房中，它常用于抢救危重病人、缓解缺氧症状，是临床医疗中不可或缺的“生命之气”。 支持燃烧 · 工业冶炼 利用氧气的助燃性，在炼钢炉中吹入高纯氧气，可提高炉温，除去杂质，同时也广泛应用于气焊和气割，实现金属的加工与连接。 高能助燃 · 航天动力 在火箭发动机中，液氧作为氧化剂与燃料混合燃烧，释放出巨大的能量，产生强大的推力，将卫星、飞船等航天器送入太空。 既然氧气在医疗、工业、航天等领域如此重要，我们该如何在实验室环境中高效、安全地制取它呢？这正是本节课我们要深入探究的核心课题。 1.7.2013 在正式学习制备方法之前，我们先来回顾一下氧气的性质和用途。氧气无色无味，支持燃烧，供给呼吸，在医疗、工业和航天领域都有着不可替代的作用。那么，如此重要的气体，我们该如何在实验室里获得它呢？这就是我们今天要解决的问题。 ‹#› 探究一：用过氧化氢溶液制取氧气 01. 过氧化氢溶液 (H₂O₂) 一种无色透明的液体，俗称双氧水。在常温下化学性质相对稳定，但在催化剂作用下易分解产生氧气。 02. 二氧化锰 (MnO₂) 黑色粉末状固体，难溶于水。在过氧化氢分解反应中作为催化剂，能极大加快反应速率，且反应前后其质量和化学性质不变。 实验步骤一：常温下直接分解 现象：将带火星的木条伸入盛有过氧化氢溶液的试管口，木条不复燃。 结论：在常温下，过氧化氢分解非常缓慢，产生的氧气很少，不足以使木条复燃。 实验步骤二：加入二氧化锰催化 现象：加入二氧化锰后，试管内迅速产生大量气泡，带火星的木条迅速复燃。 结论：二氧化锰能显著加快过氧化氢的分解速率，快速产生大量氧气。 1.7.2013 我们来看第一种方法：用过氧化氢溶液制取氧气。实验药品是过氧化氢溶液和二氧化锰。我们通过一个对比实验来观察：首先，单独加热过氧化氢，带火星的木条没有复燃，说明反应很慢。然后，我们加入少量二氧化锰，奇迹发生了，产生大量气泡，木条迅速复燃。这说明二氧化锰起到了关键作用。 ‹#› 神奇的“帮手”——催化剂 在化学反应里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。 核心一：“一变” 改变反应速率，包括加快和减慢两种情况，并非只指加快反应速率。 核心二：质量不变 在化学反应的全过程中，催化剂参与了反应过程，但反应结束后，其质量与反应前完全相等。 核心三：化学性质不变 反应前后，催化剂的化学性质保持不变，意味着它可以被循环使用，继续催化其他反应。 特别注意：催化剂仅改变反应速率，不改变生成物的质量。它在反应中既不是反应物，也不是生成物，只是一个“旁观者”和“加速员”。 1.7.2013 刚才实验中神奇的“帮手”就是二氧化锰，它在这里扮演了“催化剂”的角色。什么是催化剂呢？大家要记住它的核心特点：“一变两不变”。“一变”是指它能改变反应速率，“两不变”是指它本身的质量和化学性质在反应前后保持不变。它只是一个加速反应的助手，本身并没有被消耗。 ‹#› 过氧化氢制氧气的反应原理 催化剂标注要点 二氧化锰（MnO₂）写在箭头上方，表明它是该反应的催化剂，能加快反应速率，且反应前后质量和化学性质不变。 生成物状态标注 氧气（O₂）后标“↑”，表示该生成物是气体。若反应物中有气体，则生成物中的气体不用标箭头。 思考：实验结束后，若想回收作为催化剂的二氧化锰，应该如何操作？（提示：二氧化锰不溶于水，回忆固液分离的方法） 1.7.2013 这个反应的化学方程式是怎样的呢？过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气。注意，催化剂写在箭头上方，生成的气体要标上向上的箭头。那么，反应结束后，作为催化剂的二氧化锰还在，我们可以通过什么方法把它从液体中分离出来呢？对，就是我们之前学过的过滤操作。 ‹#› 实验装置：固液不加热型 图示为过氧化氢制取氧气的典型装置，利用二氧化锰（固体）催化过氧化氢溶液（液体），在常温下即可高效反应。 核心特点：固液常温反应 反应体系由固体和液体物质组成，反应条件温和，无需酒精灯、酒精喷灯等加热设备即可自发进行。 标准配置：模块化仪器组合 核心部件包括分液（长颈）漏斗、锥形瓶（或大试管）、双孔橡胶塞及导管，装置组装简便，通用性强。 技术优势：可控性与安全性 通过分液漏斗可精准控制液体试剂的滴加速度，从而调控反应速率，实现“随开随停”，操作安全便捷。 1.7.2013 过氧化氢制氧气的反应物是固体二氧化锰和液体过氧化氢溶液，反应在常温下就能进行，所以我们选择“固液不加热型”发生装置。这套装置的优点是可以通过分液漏斗控制液体的滴加速度，从而控制反应的快慢，非常方便。 ‹#› 探究二：用高锰酸钾制取氧气 01. 实验药品 高锰酸钾（KMnO₄），是一种暗紫色、有金属光泽的粉末状固体，受热时能分解产生氧气。 02. 注意事项 （需在试管口放一团棉花防止粉末进入导管） 03. 反应原理 关键辨析：生成物 vs 催化剂 此反应中，二氧化锰（MnO₂）是生成物，而非催化剂。催化剂的定义是“能改变反应速率，反应前后质量和化学性质不变”的物质。 1.7.2013 接下来我们学习第二种方法：用高锰酸钾制取氧气。高锰酸钾是一种暗紫色的固体。它需要在加热的条件下才能分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。大家注意，在这个反应里，二氧化锰是生成物，而不是催化剂，这一点一定要和上一个实验区分开。 ‹#› 实验装置：固体加热型 图示为加热高锰酸钾制取氧气的完整实验装置，采用排水法收集气体，是典型的“固体加热型”发生装置应用案例。 核心特点：固+固，加热反应 适用于反应物均为固体状态，且反应条件需要加热才能发生的化学反应。装置设计重点在于保证气密性和受热均匀。 反应核心 主要仪器为试管，配合单孔橡皮塞与导管，构成封闭的反应空间。 热源提供 使用酒精灯作为加热工具，需注意用外焰加热，确保反应所需的高温条件。 固定支撑 铁架台（带铁夹）用于固定试管，保持装置稳定，确保实验操作安全。 1.7.2013 由于高锰酸钾是固体，且反应需要加热，所以我们选择“固体加热型”发生装置。这套装置主要由试管、酒精灯、铁架台等组成。相比上一套装置，它的结构更复杂一些，操作也需要更加小心。 ‹#› 细节决定成败——装置要点 实验装置的微小失误都可能导致严重后果，如左图所示，冷凝水回流极易造成试管炸裂。规范操作是实验安全的基石。 01. 试管口略向下倾斜 加热固体药品时，试管口必须略向下倾斜。这是为了防止加热过程中产生的冷凝水回流到热的试管底部，使试管因冷热不均而发生炸裂，确保实验安全。 02. 试管口放置一团棉花 在试管口要塞一团蓬松的棉花。高锰酸钾是粉末状固体，加热时气流会将粉末吹入导管，造成导管堵塞，甚至引发危险，棉花能有效阻挡粉末进入导管。 1.7.2013 在组装高锰酸钾制氧气的装置时，有两个非常关键的细节。第一，试管口要略向下倾斜，这是为了防止冷凝水倒流使试管炸裂。第二，试管口要塞一团棉花，这是为了防止高锰酸钾粉末被气流吹进导管，造成堵塞。这两个细节直接关系到实验的安全和成败。 ‹#› 细节决定成败——操作要点 01. 实验开始：均匀预热 先使试管均匀受热（预热），再对准药品部位集中加热。 目的：防止试管因受热不均而炸裂，确保实验安全。 02. 收集时机：连续均匀 待导管口有连续均匀的气泡冒出时，方可开始收集气体。 原因：初始排出的是装置内空气，立即收集会导致收集的氧气不纯。 03. 实验结束：先离后熄 必须先将导管移出水面，然后再熄灭酒精灯，切忌操作顺序颠倒。 目的：防止水槽中的水倒吸入热的试管，使高温试管骤然遇冷而炸裂。 记忆口诀：“查、装、定、点、收、离、熄”（谐音“茶庄定点收利息”），涵盖了实验从准备到结束的完整流程，帮助快速掌握关键步骤。 1.7.2013 除了装置要点，操作步骤也同样重要。实验开始前要预热，收集气体时要等到气泡连续均匀冒出时再开始，实验结束时要先移导管后熄灯。这些步骤都是为了保证实验安全和收集到纯净的氧气。为了方便记忆，我们可以记住这个口诀：“查、装、定、点、收、离、熄”。 ‹#› 如何收集我们制得的氧气？ 方法一：排水集气法 利用氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应的物理性质，将集气瓶装满水后收集气体。 ✅ 核心优点 收集到的氧气纯度较高，能有效隔绝空气中的杂质气体，实验现象明显。 ⚠️ 主要缺点 收集的气体中会混有水蒸气，较为潮湿，不适用于需要干燥氧气的后续实验。 方法二：向上排空气法 基于氧气的密度比空气略大的特点，将集气瓶正放，导气管伸至瓶底，把瓶内空气向上排出。 ✅ 核心优点 收集到的氧气较为干燥，不含水蒸气，适合对气体干燥度有要求的化学实验场景。 ⚠️ 主要缺点 收集的气体纯度不如排水法，易混有少量空气，且验满操作需更仔细才能确保收集完全。 实验总结：两种方法各有优劣，应根据后续实验对氧气“纯度”或“干燥度”的具体需求灵活选择。 1.7.2013 气体制备好了，我们该如何收集呢？根据氧气不易溶于水且密度比空气大的性质，我们有两种收集方法：排水集气法和向上排空气法。排水法收集的气体更纯净，但比较潮湿；向上排空气法收集的气体比较干燥，但纯度稍差。大家可以根据实验需求选择合适的方法。 ‹#› 如何证明是氧气？如何知道已集满？ 图示：利用带火星的木条复燃特性，是实验室中检验氧气最常用、最直观的方法。 01. 检验：证明“是”氧气 操作：将带火星的木条伸入集气瓶内。若木条复燃，则证明该气体是氧气。这是利用了氧气支持燃烧的化学性质。 02. 验满：证明“满”氧气 操作：将带火星的木条放在集气瓶口。若木条复燃，说明瓶口已有氧气溢出，证明瓶内氧气已收集满。 核心区别：检验需“伸入瓶内”，验满只需“放在瓶口”。 1.7.2013 收集完气体，我们还需要确认两件事：第一，我们收集到的是不是氧气？第二，集气瓶是不是已经满了？这就需要检验和验满。检验是把带火星的木条伸入瓶内，看是否复燃；而验满是把带火星的木条放在瓶口，看是否复燃。一个在瓶内，一个在瓶口，大家一定要区分清楚。 ‹#› 过氧化氢 vs 高锰酸钾 过氧化氢分解法 反应原理：2H₂O₂ --(MnO₂)--> 2H₂O + O₂↑，以二氧化锰为催化剂，在常温下分解产生氧气。 反应物 固体 (MnO₂) + 液体 (H₂O₂溶液) 反应条件 常温环境，无需加热，仅需催化剂辅助。 发生装置 固液不加热型装置，结构简单易搭建。 ✅ 核心优势 常温节能，操作安全简便，可通过分液漏斗控制液体滴加速度来调控反应速率。 ⚠️ 主要局限 过氧化氢浓度不宜过高，且反应生成水，导致制取的氧气较为潮湿，需额外干燥处理。 高锰酸钾分解法 反应原理：2KMnO₄ --(△)--> K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑，加热高锰酸钾固体，使其发生分解反应产生氧气。 反应物 仅需固体 (KMnO₄)，无需添加其他液体反应物。 反应条件 需要加热（酒精灯），反应条件要求较高。 发生装置 固体加热型装置，试管口需塞棉花防止粉末进入导管。 ✅ 核心优势 反应速度快，不需要催化剂，且产物中无水分生成，制取的氧气较为干燥纯净。 ⚠️ 主要局限 操作相对复杂，需加热且要注意实验结束后先移导管后熄灯，防止水槽中水倒吸炸裂试管。 1.7.2013 学完了两种制氧方法，我们来对它们做一个全面的对比。从反应原理、装置、条件到优缺点，大家可以清晰地看到它们的区别。过氧化氢法操作简单、安全，但制得的氧气较潮湿；高锰酸钾法需要加热，操作复杂，但反应快，氧气较干燥。在实际应用中，我们要根据具体情况选择合适的方法。 ‹#› 本节课知识梳理 两大制氧原理 掌握过氧化氢在二氧化锰催化下的分解反应，以及高锰酸钾受热分解的反应，理解不同反应物对应的反应条件差异。 两类发生装置 根据反应物状态和反应条件，区分固液不加热型装置（适用于过氧化氢）与固体加热型装置（适用于高锰酸钾）。 核心：催化剂概念 理解“一变两不变”：一变是改变化学反应速率，两不变是反应前后催化剂的质量和化学性质保持不变。 两种气体收集方法 排水法收集的气体更纯净，适用于不易溶于水的氧气；向上排空气法收集的气体更干燥，适用于密度比空气大的氧气。 检验与验满的操作区别 检验氧气时，将带火星的木条伸入集气瓶内部；验满氧气时，将带火星的木条放在集气瓶瓶口，观察木条是否复燃。 1.7.2013 好了，一节课的时间很快就过去了。让我们一起梳理一下今天学到的知识。我们重点掌握了两种制氧原理、两种发生装置、一个核心概念——催化剂、两种收集方法以及两种关键操作——检验和验满。希望大家能把这些知识点串联起来，形成一个完整的知识体系。 ‹#› 学以致用：课堂练习 01 / 基础选择 · 辨析正误 实验室制取氧气时，下列操作错误的是哪一项？请结合实验步骤分析。 A. 装药品前检查气密性（正确）；B. 试管口略向下倾斜（正确）；D. 导管伸到集气瓶底（正确）。 答案 C：先灭酒精灯会导致水槽中水倒吸，炸裂试管，应先移导管再熄灯。 02 / 核心填空 · 夯实要点 催化作用：过氧化氢分解制氧气时，二氧化锰作催化剂，作用是改变（加快）反应速率，且反应前后质量和化学性质不变。 管口棉花：高锰酸钾制氧气时，试管口放一团棉花，目的是防止粉末进入导管，造成导管堵塞或水槽水变红。 03 / 深度简答 · 原理探究 问题：为什么氧气可以用排水法和向上排空气法收集？ 1. 排水法依据：氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，故可用排水法收集，能得到较纯净的氧气。 2. 向上排空气法依据：在相同条件下，氧气的密度比空气大，因此可用瓶口向上的排空气法收集。 1.7.2013 现在是检验大家学习成果的时候了。这里有几道练习题，请大家仔细思考并作答。这些题目涵盖了我们今天学习的重点和易错点，做完后我们会一起讲解。 ‹#› 巩固与拓展：课后作业 基础作业 · 夯实根基 1. 重点熟记本节课涉及的两个核心化学方程式，理解反应物与生成物的对应关系。 2. 系统整理并背诵实验室制取氧气的两个实验操作步骤，重点梳理实验中的关键注意事项，确保规范操作。 拓展作业 · 探索新知 1. 查阅资料，探究工业上大量制取氧气的方法及其背后的科学原理，对比与实验室制法的本质区别。 2. 发散思考：除了本课学习的方法，尝试了解以氯酸钾分解为原理的实验室制氧方案，分析其优劣。 提示：完成作业时，可结合实验视频回顾操作细节，拓展作业鼓励通过化学科普书籍或权威网站寻找答案。 1.7.2013 今天的课就到这里。课后请大家完成作业，巩固今天所学的知识。基础作业需要大家熟练掌握，拓展作业则鼓励大家去探索更广阔的化学世界。希望大家能保持好奇心，不断探索。谢谢大家！ ‹#› $