第二单元实验活动1：氧气的实验室制取与性质课件--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件聚焦氧气的实验室制取与性质，涵盖过氧化氢分解制氧原理、固液常温型装置、排水法与向上排空气法收集，以及氧气的物理性质和助燃性。通过“温故知新”回顾氧气用途与物理性质，搭建旧知到新知的学习支架，为实验探究奠定基础。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，通过气密性检查、铁丝燃烧瓶底防护等规范实验步骤培养操作能力，结合催化剂作用、收集方法原理等思考讨论发展科学思维。融入化学观念（性质决定用途），如氧气助燃性用于检验和燃烧实验。学生能提升探究能力，教师可获得系统教学资源支持。

实验活动1：氧气的实验室制取与性质 人教版九年级化学上册 · 第二单元 1.7.2013 同学们好！今天我们将进入一个非常有趣的实验活动——氧气的实验室制取与性质。在这节课中，我们将亲手制取氧气，并通过实验来探究它的化学性质。让我们一起走进奇妙的化学世界吧！ ‹#› 温故知新——我们身边的氧气 01 物理性质回顾 • 常态：通常为无色、无味的气体，密度比空气略大。 • 溶解性：不易溶于水，常温下1L水约溶解30mL氧气。 • 形态：降温加压可变为淡蓝色液体或雪花状淡蓝色固体。 02 核心用途解析 •供给呼吸：用于医疗急救、潜水作业、高原登山等生命保障场景。 •支持燃烧：用于炼钢助燃、金属气焊/气割、航天火箭推进剂等。 💡 知识小结：氧气的性质决定了其用途。它不仅是维持生命活动的基础，更是现代工业和高科技发展的重要动力，在医疗、冶金及航天等领域发挥着不可替代的作用。 1.7.2013 在开始实验前，我们先来回顾一下氧气的基础知识。它是一种无色无味的气体，密度比空气大，不易溶于水。这些性质决定了它在生活和工业中的广泛用途，比如供给呼吸和支持燃烧。 ‹#› 如何在实验室里获得氧气？ 核心反应：过氧化氢分解制氧气 ▍文字表达式 ▍符号表达式 01 反应物：过氧化氢 (H₂O₂) 俗称“双氧水”，是一种无色透明的液体。它在常温下会缓慢分解产生氧气和水，这一过程在加入催化剂后会被极大地加速，是实验室制取氧气的常用原料。 02 关键角色：催化剂 (MnO₂) 二氧化锰在此反应中充当催化剂，它的核心作用是加快反应速率。反应前后，二氧化锰的质量和化学性质保持不变，它不被消耗，也不影响生成物的质量。 1.7.2013 那么，如何在实验室里制取氧气呢？我们今天采用的方法是分解过氧化氢溶液。在这个反应中，过氧化氢是反应物，而二氧化锰扮演着一个非常重要的角色——催化剂。它能加速反应，但自身不会被消耗。 ‹#› 神奇的化学药品 5%过氧化氢溶液 无色透明液体，是实验室制取氧气的核心原料。在催化剂作用下，能快速分解产生氧气和水，是一种绿色的制氧原料。 二氧化锰 黑色无定形粉末，作为反应的催化剂。它能显著加快过氧化氢的分解速率，且自身的质量和化学性质在反应前后保持不变。 木炭 黑色多孔性固体，用于验证氧气的助燃性。在氧气中燃烧发出耀眼的白光，放出热量，并生成能使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳气体。 细铁丝 银白色金属丝，用于验证氧气的强氧化性。在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体四氧化三铁。实验时需在铁丝末端系火柴引燃，并在集气瓶底部预留少量水或细沙以防炸裂。 澄清石灰水 主要成分为氢氧化钙的水溶液，是检验二氧化碳的特效试剂。当二氧化碳通入时，会与氢氧化钙反应生成不溶于水的碳酸钙白色沉淀，使溶液变浑浊，由此可证明二氧化碳的存在。 1.7.2013 除了仪器，我们还需要准备这些药品：过氧化氢溶液、二氧化锰、木炭、细铁丝和澄清石灰水。每种药品都有它特定的用途，比如过氧化氢是原料，二氧化锰是催化剂，而木炭和铁丝则用于后续的性质实验。 ‹#› 第一步：确保装置不漏气 01 操作步骤 ① 按图示组装实验装置，确保各连接处紧密无缝； ② 将导管的一端伸入盛有水的水槽中，保证导管口完全浸没； ③ 用手紧握试管外壁，利用手温使试管内气体受热膨胀。 02 气密性判断标准 若观察到导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，说明气密性良好。若无气泡，需检查接口是否松动或漏气，重新组装后再次检验。 原理解析：利用气体“热胀冷缩”的物理性质。试管内气体受热膨胀，压强增大，若装置密封，气体便会从导管口逸出形成气泡。 1.7.2013 实验的第一步，也是至关重要的一步，就是检查装置的气密性。我们将导管放入水中，然后用手紧握试管。如果看到导管口有气泡冒出，就说明我们的装置是密封的，可以进行下一步。 ‹#› 第二步：加入药品，准备反应 01 实验操作步骤 1. 装固体：向干燥的大试管中加入少量二氧化锰 (MnO₂)粉末。 2. 连装置：塞紧带导管的橡皮塞，将试管固定在铁架台上。 3. 加液体：通过分液漏斗/长颈漏斗注入过氧化氢 (H₂O₂)溶液。 核心要点：液封防逸出 若使用长颈漏斗，其下端必须伸入液面以下。这是为了形成“液封”，防止生成的氧气从漏斗口逸出，确保实验顺利进行。 图示：固液常温型发生装置（分液漏斗控制反应速率）与排水法收集装置组合 1.7.2013 气密性检查完毕后，我们就可以加入药品了。先加入固体二氧化锰，再通过分液漏斗加入过氧化氢溶液。注意看这个装置，如果使用长颈漏斗，一定要确保它的下端伸到液面以下，否则气体会从漏斗跑掉。 ‹#› 第三步：收集我们的“劳动成果”——氧气 01 排水法收集 核心原理：氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应。 显著优点：收集到的氧气纯度较高，是实验室制取纯净氧气的首选。 操作要点：待导管口气泡连续且均匀冒出时，再将导管伸入集气瓶口。 02 向上排空气法收集 核心原理：氧气的密度（1.429g/L）略大于空气的平均密度。 显著优点：收集到的氧气较为干燥，操作相对简便。 操作要点：必须将导管伸至集气瓶底部，确保瓶内空气被彻底排出。 注意事项与验满 收集时，待气泡连续均匀冒出再开始，防止收集到装置内受热膨胀的空气。当集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已集满。取出后需在水下盖上玻璃片。 适用场景与验满 向上排空气法，适合收集后需要干燥气体的实验。验满时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。此法收集的气体纯度稍低于排水法。 1.7.2013 反应开始后，我们就可以收集氧气了。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：排水法和向上排空气法。排水法收集的气体更纯净，而向上排空气法收集的气体更干燥。大家可以根据需要选择。 ‹#› 如何证明我们收集到的是氧气？ 01 检验方法 操作：将一根带火星的木条伸入集气瓶内部。 现象：带火星的木条迅速复燃，产生明亮的火焰。 结论：证明该瓶内的气体是氧气。 02 验满方法 (向上排空气法) 操作：将一根带火星的木条放在集气瓶瓶口。 现象：带火星的木条复燃，瓶口出现明火。 结论：证明氧气已收集满，可停止收集。 原理核心：利用氧气的助燃性。这是氧气区别于其他常见气体（如二氧化碳、氮气）的关键化学性质，也是实验室检验氧气的标准依据。 1.7.2013 收集完气体，我们需要确认两件事：第一，它是不是氧气？第二，瓶子是不是满了？检验氧气的方法是把带火星的木条伸进瓶内，如果木条复燃，就证明是氧气。而验满的方法是把带火星的木条放在瓶口，如果木条复燃，就证明满了。 ‹#› 木炭在氧气中会发生什么？ 01 实验步骤 ① 用坩埚钳夹取木炭，在酒精灯上加热至发红； ② 将其缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象。 02 实验现象 木炭在氧气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，并放出大量的热，燃烧比在空气中更剧烈。 03 产物与结论 向瓶中倒入澄清石灰水并振荡，石灰水变浑浊，证明生成了二氧化碳 (CO₂)。 文字表达式： 💡 实验小贴士 伸入集气瓶时要由瓶口向下缓慢插入，避免瓶内氧气受热膨胀逸出，以保证木炭与氧气充分接触，观察到明显的燃烧现象。 1.7.2013 现在我们来探究氧气的性质。首先，将烧红的木炭伸入氧气瓶中，我们会看到木炭剧烈燃烧，发出耀眼的白光。燃烧结束后，倒入澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明生成了二氧化碳。 ‹#› 铁丝在氧气中的“激情表演” 01 实验步骤：螺旋缠绕，引燃伸入 ① 将细铁丝绕成螺旋状，下端系一根火柴梗； ② 点燃火柴，待其快燃尽时，缓缓伸入盛有氧气的集气瓶中。 02 安全关键：瓶底防护，严防炸裂 务必在瓶底铺少量水或细沙！防止高温熔融物溅落，导致集气瓶受热不均而炸裂。 03 实验现象：火星四射，黑色固体 铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体（四氧化三铁，Fe₃O₄）。 反应本质：铁与氧气在点燃条件下发生剧烈氧化反应，生成黑色的四氧化三铁固体。 文字表达式： 1.7.2013 接下来是铁丝的燃烧实验。这是一个非常壮观的实验，但也存在一定危险。大家一定要记住，瓶底必须放少量水或细沙，防止高温的熔融物炸裂瓶底。看，铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成了黑色的四氧化三铁。 ‹#› 安全第一，规范操作 01. 装置气密检查 实验前务必检查气密性，确保装置连接紧密无漏气，这是保障实验顺利进行的前提条件。 02. 长颈漏斗液封 漏斗下端必须伸入液面以下形成“液封”，有效防止生成的气体从漏斗口逸出，保证气体收集效率。 03. 把握收集时机 排水法收集时，需待气泡连续且均匀冒出后再收集，避免装置内原有空气混入，确保气体纯度。 04. 集气瓶底防护 铁丝燃烧实验时，瓶底需铺少量水或细沙，防止高温熔融物滴落导致集气瓶受热不均而炸裂。 05. 牢记操作顺序 加热固体制气结束后，务必先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸进热试管。 06. 严守实验守则 进入实验室需遵守规章制度，正确使用防护用具，注意防火防爆、防腐蚀，规范处理实验废弃物。 1.7.2013 ‹#› 让我们一起思考与讨论 01催化剂的关键作用 在过氧化氢分解制氧气的实验中，二氧化锰扮演了什么角色？反应前后，它的质量和化学性质是否发生了改变？这体现了催化剂怎样的特性？ 02收集方法的原理探究 实验室收集氧气时，为何既可用排水法，又可用向上排空气法？这两种收集方式分别利用了氧气的哪些物理性质？ 03燃烧剧烈程度的原因 铁丝在空气中只能红热，放入氧气瓶中却能剧烈燃烧、火星四射。造成这种差异的根本原因是什么？这说明了反应物的浓度对反应速率有何影响？ 04氧气与空气的鉴别 面对两瓶无色无味的气体，一瓶是氧气，一瓶是空气，你能设计出哪些简单易行的实验方法来区分它们？请从助燃性等角度思考。 1.7.2013 现在，我们来一起思考几个问题。这些问题涵盖了本节课的核心知识点，比如催化剂的作用、气体收集方法的原理以及氧气浓度对反应剧烈程度的影响。请大家分组讨论，踊跃回答。 ‹#› 本节课核心知识回顾 01 氧气的制法 实验原理：过氧化氢在二氧化锰催化下分解，生成水和氧气。 发生装置：固液不加热型（常使用长颈漏斗与锥形瓶组合）。 收集方法：排水法（收集较纯净的氧气）或向上排空气法（收集干燥的氧气）。 02 氧气的性质 物理性质：通常为无色、无味的气体；密度比空气略大；不易溶于水。 化学性质：化学性质比较活泼，具有助燃性（支持燃烧，但本身不可燃烧），能与多种物质发生氧化反应。 03 关键实验现象 氧气检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明是氧气。 铁丝燃烧：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体(Fe₃O₄)。 木炭燃烧：发出白光，放出热量，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 💡 核心总结：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，掌握其实验室制取原理、装置选择及典型反应现象，是学好本单元化学的基础。 1.7.2013 最后，我们来回顾一下本节课的核心知识。我们学习了用过氧化氢制取氧气的原理、装置和收集方法，探究了氧气的助燃性，并观察了木炭和铁丝在氧气中燃烧的特殊现象。希望大家能牢固掌握这些知识点。 ‹#› 巩固与提升 01 实验复盘 认真完成本次实验报告，详实记录实验过程中观察到的现象、产生的气泡速率变化及最终结论，确保对实验细节的精准还原。 02 课前预习 提前预习下一节关于氧气化学性质的内容，初步了解氧气与金属、非金属等物质的反应特性，标记出你认为的重点与难点问题。 03 深度思考 除了用过氧化氢分解法，你还知道哪些实验室制取氧气的方法？尝试查阅资料，对比不同方法的反应条件与优缺点。 💡 提示：加热高锰酸钾 💡 化学的魅力在于从现象探索本质，希望大家在动手实践与主动思考中，发现更多科学的奥秘！ 1.7.2013 今天的课就到这里。课后请大家完成实验报告，并预习下一节内容。这里给大家留一个思考题：除了我们今天用的方法，还有没有其他制取氧气的方法呢？大家可以查阅资料，我们下节课一起交流。下课！ ‹#› $