第二单元课题3 制取氧气课件-2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件围绕“制取氧气”展开，涵盖工业制氧（分离液态空气，利用沸点差异）、实验室制氧（高锰酸钾加热、过氧化氢分解）及分解反应，通过19世纪拉瓦锡实验到工业应用再到实验室问题的导入，搭建从历史到现实、宏观到微观的学习支架。 其亮点在于以探究活动（如“空气分离模拟卡牌”“催化剂对比实验”）培养科学探究与实践能力，结合分子运动解释沸点差异体现科学思维，强调安全规范与绿色化学（回收二氧化锰）渗透科学态度与责任。学生能提升探究与思维能力，教师可获得结构化教学资源助力高效教学。

课堂导入 19世纪末，法国科学家拉瓦锡通过著名的“汞加热实验”首次揭开了氧气的神秘面纱，而仅仅几十年后，工业革命的轰鸣声中，人类已能每天从空气中“筛出”上万吨氧气——不是靠魔法，而是巧妙利用 液氮与 液氧的沸点差，让空气在低温高压下“沉睡成液体”，再轻轻升温，让氮气如晨雾般悄然逸散，只留下纯净的液态氧静静苏醒。那么，实验室里没有巨型冷冻机，我们又该如何在一支试管中“唤醒”氧气呢？ 当暗紫色的高锰酸钾在试管中受热分解： ，这看似简单的反应背后，为何要塞一团棉花？又为何二氧化锰加入过氧化氢后，竟能“永不知倦”地加速产气？这背后的原因是什么？催化剂真的不参与反应吗？ 如果把二氧化锰换成硫酸铜，或者干脆不加任何物质，氧气还会以同样的速度诞生吗？ 课题3 制取氧气 工业上如何大量制取氧气 01 情境导入 医院急救室里，医生正为呼吸困难的患者连接氧气面罩；钢铁厂中，工人用氧炔焰切割厚钢板；航天发射前，火箭燃料舱被注入大量液氧……这些场景都离不开大量、稳定的氧气供应。但氧气看不见、摸不着，它均匀分散在空气中，为何能被“精准抓取”并单独储存？空气是混合物，其中氮气约占78%、氧气约占21%，它们混在一起，如何实现“你走我留”的分离？这背后藏着怎样的科学原理？ 引导问题：工业上先将空气降温加压使其液化，再缓缓升温。已知氮气沸点−196℃，氧气沸点−183℃，哪种气体先气化‘跑出来’？为什么能靠这一过程把氧气留下？？ 、 活动要求：阅读教材原文，结合沸点差异信息，梳理工业制氧的关键步骤与依据。 探究活动一：从空气到钢瓶氧气的“旅程” 探究活动一：从空气到钢瓶氧气的“旅程” 任务设计： 1. 基础任务（必做） 写出工业制氧的步骤：降温加压液化→升温气化→分离。 ②氮气沸点−196℃，氧气沸点−183℃，升温时哪种气体先气化？说明理由。 2. 拓展任务（选做） 设计一个“空气分离模拟卡牌”：为氮气（ ）、氧气（ ）各制作一张卡片，标注沸点（ : −196℃， : −183℃）、颜色、状态变化温度区间；尝试用卡片演示升温过程中谁先“离开”液态混合物。 探究活动一：从空气到钢瓶氧气的“旅程” 探究指引： 基础任务：氮气先气化（沸点更低→先沸腾→先逸出），氧气留为液态。 拓展任务：鼓励用温度轴标注沸点位置，直观呈现“谁在什么温度变成气体”，强化“沸点决定分离顺序”这一核心逻辑。 探究活动一：从空气到钢瓶氧气的“旅程” 思考问题： 1. 若升温速度过快，能否实现氮气与氧气的有效分离？为什么？ 2. 钢瓶涂成蓝色，仅是美观需要吗？联系氧气性质推测其可能作用。 参考答案： 1. 不能。升温过快会导致氮气和氧气同时大量汽化，无法利用沸点差异实现分步分离，违背“控制变量、梯度分离”的原理。 2. 不是。蓝色是国际通用的氧气专用标识色，既警示使用者（氧气助燃，需远离油脂、明火），也便于快速识别，体现安全规范与化学应用的人本设计。 活动总结： 工业制氧本质是利用混合物中各成分沸点不同，通过控制温度实现物理分离，不发生化学变化。 分离成功的关键在于“精准控温”——升温速率必须适中，才能让低沸点组分（ ）优先汽化而留下高沸点组分（ ）。钢瓶颜色是化学物质安全管理的重要视觉符号，体现学科与工程实践的深度融合。 探究活动二：理解“沸点差异”如何驱动分离 引导问题：液态空气中，氮分子和氧分子原本“挤”在一起，升温时，为什么氮分子总比氧分子更“着急”挣脱液体束缚？ 活动要求：观察教材中“液态空气升温分离”示意图（文字描述隐含模型），结合分子运动与能量关系，解释沸点差异的微观本质。 任务设计： 1. 基础任务（必做） 画出两个简笔示意图：①低温下液态空气中 与 分子的相对聚集状态；②升温至−190℃时，两种分子的运动剧烈程度对比。标注分子动能变化趋势。 2. 拓展任务（选做） 查阅资料或推理：为什么 分子间作用力比 略强？从分子大小、质量、结构角度提出一条合理猜想（如： 相对分子质量32＞ 的28，分子间作用力略大）。 探究活动二：理解“沸点差异”如何驱动分离 探究指引： 基础任务：①低温时两者均密集排列；②−190℃时， 分子已大量脱离液体表面（动能足以克服分子间作用力）， 分子仍多数留在液相——因需更高温度（−183℃）才能获得足够动能挣脱束缚。 拓展任务：提示从相对分子质量、电子云极性、范德华力等初中可接受角度切入，不强求准确结论，重在建立“结构→性质→行为”的关联意识。 活动总结： 沸点高低反映物质由液态变为气态所需能量大小，本质取决于分子间作用力强弱。 沸点高于 ，说明其分子间作用力更强，需更高温度提供足够动能才能汽化。 微观上，“分离”是分子热运动与分子间作用力博弈的结果，温度是调控这一博弈的“开关”。 知识建构与总结 工业制氧原理：利用空气中各组分沸点不同（ : −196℃， : −183℃），通过“加压降温→液化→控制升温→分馏”实现物理分离，属于混合物分离的典型应用。 沸点的本质：是物质从液态变为气态的特定温度，取决于分子间作用力强弱；作用力越强，沸点越高，汽化越难。 氧气储存规范：加压液化后储于蓝色钢瓶，蓝色为国际通用标识色，强调安全警示（氧气助燃，禁油禁火），体现化学服务社会的责任意识。 工业上如何大量制取氧气 题目1 【题文】：工业上利用空气制取氧气，主要依据的是（ ） A．氧气与氮气的密度不同 B．氧气与氮气的溶解性不同 C．氧气与氮气的沸点不同 D．氧气与氮气的化学性质不同 【解答】：利用液态空气分离氧气，是基于 沸点 低于 沸点 ，升温时 先汽化，选C。 【总结】：本题考查工业制氧原理，核心是理解蒸馏法分离混合物的依据——组分沸点差异。解题需抓住“低温加压液化→控制温度分步汽化”这一流程，明确沸点差异是实现分离的关键物理性质，同类题应优先分析物质的物理性质是否支持分离操作。 工业上如何大量制取氧气 题目2 【题文】：将液态空气升温分离 和 时，若温度控制在 ，此时逸出的主要气体是（ ） A． B． C． 和 混合气体 D．无气体逸出 【解答】： 介于 沸点 与 沸点 之间，故 已汽化而 仍为液态，主要逸出 ，选B。 【总结】：本题考查沸点与物质状态关系的应用，要求掌握常见气体沸点数值及比较方法。解题关键是将给定温度与各组分沸点对比：低于两者沸点→全为液态；介于之间→低沸点组分汽化；高于两者→全为气态。此类题需熟记 、 、 等典型气体的沸点数量级。 高锰酸钾制取氧气 02 情境导入 医院抢救病人时常用氧气瓶供氧，航天员在太空舱中也需持续供氧。氧气无色无味，却维系着生命活动。那么，实验室如何获得氧气？能否通过加热某种固体来“释放”氧气？若可以，该选择什么药品？加热过程是否安全？收集到的气体又如何验证其身份？（提示：高锰酸钾是一种暗紫色固体，受热可能发生变化） 猜想与预测 学生A：高锰酸钾是暗紫色固体，加热可能变色，或许有气体产生。 学生B：棉花堵在试管口，说明加热时可能有粉末飞溅，气体应该从导管出来。 学生C：带火星木条复燃是氧气的特征现象，所以最后一步一定是检验气体。 方案设计与讨论 教材明确指出：实验室常用高锰酸钾或过氧化氢分解制取氧气。本实验选用高锰酸钾，因其为固体、反应条件单一（仅需加热），且产物稳定、易于控制。反应原理为： 该反应属于分解反应，无需催化剂，但需防止固体粉末随气流进入导管——故在试管口放置棉花。收集方法采用排水法，因氧气不易溶于水，且可避免空气混入，确保纯度。 【安全提示】加热前务必检查装置气密性；试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流炸裂试管；酒精灯用外焰加热，先预热再集中加热药品部位。 1. 按图2-14连接仪器，检查装置气密性； 2. 取少量高锰酸钾固体装入试管，在试管口塞一团疏松棉花； 3. 用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管，固定于铁架台上，试管口略向下倾斜； 4. 集气瓶盛满水，用玻璃片盖住瓶口，倒立于水槽中，瓶口倒立前，确保玻璃片与瓶口间无气泡； 5. 点燃酒精灯，先均匀预热试管，再集中加热药品部位； 6. 待导管口有连续、均匀气泡冒出时（此时空气已排尽），将导管伸入集气瓶口开始收集； 7. 当集气瓶内水排尽、瓶口有大气泡冒出时，在水下用玻璃片盖好瓶口，取出后正放（瓶口朝上）于桌面备用。 实验探究 现象记录与数据处理 实验编号 现象 （1） 加热后试管内固体由暗紫色逐渐变为墨绿色，导管口有连续、均匀气泡冒出，集气瓶内水被排出，最终收集到一瓶无色气体。 （2） 带火星的木条伸入集气瓶后立即复燃，发出明亮白光。 分析讨论 问题1（基础）：实验中观察到哪些明显变化？这些变化说明发生了什么？ 参考答案：固体颜色由暗紫色变为墨绿色，说明生成了新物质；导管口持续产生气泡，说明有气体生成；木条复燃，说明该气体支持燃烧——具备氧气的典型性质。 问题2（提高）：为什么要在试管口放一团棉花？能否用纸团代替？ 参考答案：棉花用于阻挡加热时高锰酸钾粉末随气流冲入导管，避免堵塞或污染气体。纸团易燃且不耐热，加热可能引燃，存在安全隐患，故不可替代。 得出结论 高锰酸钾受热可发生分解反应，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；该反应可用于实验室制取氧气；氧气能使带火星的木条复燃，可用排水法收集；实验中需注意固体粉末防堵、试管口略向下倾斜、气泡均匀后再收集等关键操作要点。排水法适用于收集不易溶于水且不与水反应的气体，氧气符合此条件。 实验反思 实验改进：实验改进（选做思考）：若想收集更干燥的氧气，可在导管末端连接一个装有干燥剂的干燥管（如无水氯化钙）。 误差分析：若未待气泡连续均匀即开始收集，会导致初期气体混有空气，使木条复燃不明显；棉花过紧会阻碍气体导出，过松则起不到阻隔作用。 安全环保：高锰酸钾具强氧化性，残余固体应集中回收，不可随意丢弃；实验后试管内残留物含二氧化锰，可回收用于过氧化氢分解实验，体现绿色化学理念。 方法迁移：同类固体加热制气实验（如氯酸钾分解）均可参照本装置设计，核心关注点为“固-固加热型”反应的气密性、防堵、防炸、排气时机与气体验证。 高锰酸钾制取氧气 题目1 【题文】：实验室用高锰酸钾制取氧气时，试管口放一团棉花的主要目的是（ ） A．防止氧气逸出 B．加快反应速率 C．防止高锰酸钾粉末进入导管 D．吸收生成的水蒸气 【解答】：棉花起阻隔作用，防止加热时 粉末随气流进入导管，选C。 【总结】：本题考查实验操作原理，重点理解装置细节的作用。解题要点是结合物质状态（粉末状）、加热条件及气体流向，判断棉花的物理阻隔功能。同类题需紧扣“防堵塞、防污染、防倒吸”等常见实验安全逻辑分析。 高锰酸钾制取氧气 题目2 【题文】：用排水法收集氧气时，开始加热后不宜立即收集，需待导管口有连续均匀气泡冒出才开始收集，其原因是（ ） A．防止集气瓶炸裂 B．避免收集到的氧气不纯 C．防止水倒吸入试管 D．提高氧气产率 【解答】：初始气泡是试管内空气，立即收集会使 混有空气，纯度降低，选B。 【总结】：本题考查气体收集时机判断，核心是理解装置内原有空气的排出过程。解题关键在于明确“连续均匀气泡”标志空气排尽、纯氧开始生成；同类题应抓住气体来源、混入杂质气体的种类及对实验结果的影响进行推理。 过氧化氢分解制取氧气 03 情境导入 医院消毒时常用双氧水（过氧化氢溶液），涂抹伤口后常看到大量气泡产生；而将同一瓶双氧水静置在实验台上，却几乎看不到气泡。为什么同样的物质，在不同条件下产生氧气的快慢差异如此显著？ 若想在实验室快速、安全地制取氧气，能否利用这一现象？加入少量黑色粉末后，带火星的木条迅速复燃——这背后隐藏着怎样的化学奥秘？（二氧化锰是一种黑色粉末） 猜想与预测 学生A：二氧化锰可能是反应物，和过氧化氢一起生成氧气。 学生B：二氧化锰可能只是“帮忙”，加快反应但自己不消耗。 学生C：反应结束后二氧化锰会不会消失？还是能继续使用？ 方案设计与讨论 本探究采用“对比—重复—验证”三步策略： 先观察过氧化氢自身分解的缓慢性（空白对照），再加入二氧化锰观察速率变化（变量干预），最后通过多次补加过氧化氢检验二氧化锰是否持续有效（性质验证）。该设计能系统区分“反应物”与“催化剂”的本质差异。 1. 取一支干燥试管，加入5 mL 5%过氧化氢溶液； 2. 将带火星的木条伸入试管口，观察并记录现象； 3. 向上述试管中加入少量二氧化锰粉末（约0.1 g），立即塞上带导管的单孔橡皮塞（导管末端靠近木条）； 4. 迅速将带火星的木条置于导管口（注意不要堵塞导管口），观察现象； 5. 待反应停止（无气泡产生）后，再加入5 mL 5%过氧化氢溶液，重复步骤4； 6. 如此重复2～3次，持续观察木条是否复燃。 实验探究 现象记录与数据处理 实验编号 现象 （1） 木条不复燃，溶液无明显气泡或仅有极少量缓慢气泡 （2） 立即产生大量气泡，带火星的木条迅速复燃 （3） 每次补加过氧化氢后，均迅速产生大量气泡，木条持续复燃 分析讨论 问题 ①加入二氧化锰前，带火星木条是否复燃？说明什么？ ②加入二氧化锰后，木条是否复燃？说明什么？ ③多次补加过氧化氢后，木条是否仍能复燃？说明二氧化锰有什么特点？ 参考答案 ①不复燃→过氧化氢常温分解缓慢，产生的氧气量少。 ②复燃→二氧化锰加快了过氧化氢分解速率。 ③仍复燃→二氧化锰在反应前后化学性质不变，可重复使用——它是催化剂。 结论：过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气；二氧化锰是该反应的催化剂，能改变反应速率，但自身的质量和化学性质在反应前后不变。 过氧化氢分解制取氧气（探究二氧化锰的作用） 题目1 【题文】：实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，其中二氧化锰作催化剂。反应过程中固体质量由 g减少至 g。下列说法正确的是（ ） A．P点处固体成分是氯酸钾和氯化钾 B．反应过程中，固体中氯元素的质量变大 C．反应过程中， 在固体中的质量分数保持不变 D．原混合物中氧元素质量分数大于 【解答】：质量减少量 为生成的氧气质量，即原混合物中参与反应的氧元素质量；因 含氧但不释放，故原混合物氧元素质量＞ ，D正确。 【总结】：本题考查催化剂性质与质量守恒的应用。解题要点是明确催化剂质量不变、反应前后元素守恒；需结合图像识别反应进程，区分“释放的氧”与“原有的氧”，判断元素质量分数时注意催化剂中也含氧元素。 分解反应 04 情境导入 生活中，急救包里常备过氧化氢溶液（双氧水），涂抹伤口时会看到大量气泡产生；而实验室制氧气时，常对紫黑色高锰酸钾固体加热，试管口也不断冒出气泡。两种完全不同的起始物质，却都“变出”了氧气——这背后藏着怎样的变化规律？为什么不是所有物质加热或加催化剂都能生成氧气？这些反应究竟遵循什么共同逻辑？ 探究活动：从反应式中寻找“变化密码” 引导问题：观察两个制氧气的反应式，它们在“反应物和生成物的数量与种类”上，呈现出怎样的结构特征？ 活动要求：对比分析教材中两个反应的文字表达式，用符号（如“→”“+”“△”“MnO₂”）标注各部分含义，尝试用一句话概括它们的共同模式。 *注：此处教材原文未提供图片，不插入任何图片* 探究活动：从反应式中寻找“变化密码” 任务设计： 1. 基础任务（必做） 写出两个反应的完整文字表达式，并在下方用“□”框出反应物，“○”圈出生成物，统计各自数量； 用箭头连接反应物与生成物，观察箭头两端物质种类与数量的变化趋势。 2. 拓展任务（选做） 尝试用“积木模型”类比：若把反应物看作1块大积木，生成物是几块小积木？画出简笔示意图； 查阅资料（教师提供课前小卡片），找出1个生活中属于分解反应的例子，写出其文字表达式并验证是否符合该模式。 探究指引： 基础任务：两个反应均只有1种反应物，生成物均为2种或以上；反应物在左、生成物在右，中间为“→”，条件写在箭头上方；本质是“一变多”。 拓展任务：可从食品变质（如牛奶酸败含乳酸生成）、光合作用逆过程（但初中暂不深究）、电池放电副反应等角度切入；强调“一种变多种”的核心不变。 探究活动：从反应式中寻找“变化密码” 思考问题： 1. 如果一个反应有2种反应物生成1种物质，它可能属于哪类反应？请举例说明。 2. 化合反应与分解反应在“物质种类数量变化”上，能否看作互为“逆过程”？为什么？ 参考答案： 1. 属于化合反应，如： ，两种反应物生成一种生成物。 2. 在特定条件下可能互为逆过程（如 与 ），但多数分解与化合反应条件不同、不可逆，不能简单等同。 活动总结： 两个反应都由一种反应物出发，生成两种或两种以上新物质，体现“一变多”的转化特征。 反应条件（加热/催化剂）不同，但不改变反应类型本质，只影响反应速率与路径。 与化合反应“多变一”形成鲜明对比，二者是从物质数量维度对化学反应进行分类的重要依据。 分解反应 题目1 【题文】：下列反应属于分解反应的是（ ） A． B． C． D． 【解答】：分解反应是由一种反应物生成两种或多种其他物质的反应。只有B符合，选B。 【总结】：本题考查基本反应类型中分解反应的判断。解题要点是抓住“一变多”特征，分析反应物与生成物种类数量；需排除化合反应（多变一）、置换反应（单质+化合物→新单质+新化合物）等干扰项，强化对反应本质的理解。 分解反应 题目2 【题文】：某同学用过氧化氢制氧气，实验中发现加入二氧化锰后反应速率明显加快，但反应前后二氧化锰的质量和化学性质均未改变。下列说法正确的是（ ） A． 分解属于化合反应 B．二氧化锰是该反应的反应物 C．该反应中二氧化锰起催化作用 D．不加二氧化锰， 不能分解 【解答】：催化剂能改变化学反应速率，本身质量和化学性质不变； 是分解反应，选C。 【总结】：本题综合考查分解反应判断与催化剂概念。解题要点是明确分解反应“一变多”特征及催化剂“一变二不变”（改变化学反应速率、质量不变、化学性质不变）；需辨析催化剂不是反应物，也不影响反应能否发生，仅影响速率。 课堂总结 05 01 课堂总结 感谢聆听 Thank You $