实验活动1 氧气的实验室制取与性质（教学设计）化学新教材人教版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦氧气的实验室制取与性质核心知识，从实验室对纯净氧气的需求导入，衔接已学的氧气性质和反应原理，搭建从理论到实践的学习支架，引导学生掌握制取原理、装置选择及性质验证。 资料以任务驱动拆解实验逻辑，通过“茶庄定点收利息”口诀记忆操作步骤，结合错误案例辨析强化细节，体现科学探究与实践、化学观念素养，帮助学生建立气体制备通用模型，为教师提供清晰教学思路与易错点解决方案。

实验活动1 氧气的实验室制取与性质 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 人教版九年级化学 第二单元 实验活动1 氧气的实验室制取与性质 教学目标 1.理解实验室制取氧气的反应原理、装置选择依据及氧气的性质。 2.能规范完成装置组装、气体制取与收集操作，准确观察记录实验现象并分析推理。 3.能将气体制取的一般方法迁移至其他气体，并运用氧气性质解释生产生活中的实际问题。 教学重点 实验室制取氧气的反应原理与操作方法；氧气的化学性质。 教学难点 实验操作中气密性检查等关键细节的把握。 教材分析 本节教学内容源于人教版九年级上册第二单元《空气和氧气》的实验活动1，是初中化学第一个学生必做的气体制备类探究实验，兼具理论巩固与实操训练的双重价值，在初中化学实验体系中占据基础性地位。 本节课前教材已经铺垫了氧气的性质、实验室制氧气的反应原理等理论知识，本实验活动是对上述内容的具象化落地。教材按照“制取氧气—验证性质”的逻辑编排内容，先明确高锰酸钾制氧气的原理、装置选择依据、分步操作及每步的注意事项，再通过木炭、铁丝燃烧实验落实氧气的化学性质，配套的典例、当堂习题针对性指向操作易错点，既符合学生从理论到实践的认知规律，也为后续二氧化碳等气体的制备、性质探究提供可迁移的方法模型，落实新课标中“科学探究与实践”“化学观念”的核心素养要求。 学情分析 教学对象为九年级学生，此时接触化学时间较短，对化学实验充满好奇心与动手意愿，但实验操作规范性、探究逻辑的严谨性仍有待提升。知识层面，学生已经掌握了氧气的物理、化学性质，能复述高锰酸钾制氧气的反应原理，但对装置选择的逻辑、操作细节的原理仅停留在记忆层面，未形成“反应特点决定装置，气体性质决定收集、验证方法”的思维模型。 能力层面，学生初步具备简单的实验操作能力，但对气密性检查、加热操作、气体收集等关键步骤的细节把控不足，极易出现步骤顺序颠倒、操作疏漏引发实验风险的问题。思维层面学生正处于从经验具象思维向逻辑抽象思维过渡的阶段，教学中需结合实操演示、错误案例辨析，引导学生理解操作背后的原理，避免死记硬背实验步骤，同时帮助学生建立气体制备的一般探究思路，为后续元素化合物的实验学习打下基础。 教学过程 教学内容 设计意图 环节一 情境导入 【引入】同学们，我们已经知道氧气的化学性质比较活泼，实验室中很多物质的燃烧、氧化实验都需要纯净的氧气参与，这些氧气并不是从空气中直接分离的，而是通过实验室专门的装置和反应制备得到的。今天我们就系统学习加热高锰酸钾制氧气的操作方法，同时验证氧气的化学性质。 【教师活动】展示本节课课标要求和重难点： 1.掌握实验室制氧气的反应原理、装置选择、操作步骤； 2.规范完成实验操作，能分析实验现象和异常原因； 3.能迁移气体制取的一般思路到其他气体制备。 从实验室的真实需求出发，激发学生探究兴趣，明确本节课的学习任务，让学习有方向性。 环节二 制取氧气 任务一 实验室加热高锰酸钾制氧气的反应原理和装置？ 【引入】要制取气体，首先要确定反应原理和对应的实验装置，这是气体制备的核心前提。 【教师提问】 1.回忆高锰酸钾分解制氧气的反应，写出文字表达式和对应的化学符号？ 2.从反应物状态、反应条件两个角度分析，应该选择什么类型的发生装置？ 3.结合氧气的物理性质，分析可以选择什么收集方法，依据是什么？ 【学生思考】（分组讨论后回答） 1.反应的文字表达式：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气，对应符号：KMnO4K2MnO4+MnO2+O2。 2.反应物是固体，反应需要加热，所以选择固体加热型发生装置。 3.氧气不易溶于水且不与水反应，可以用排水法收集；氧气密度比空气略大，也可以用向上排空气法收集，排水法收集的氧气更纯净。 任务二 实验室加热高锰酸钾制氧气的实验用品？ 【引入】确定了原理和装置，我们需要提前梳理所有实验用品，避免实验过程中遗漏物品影响操作。 【教师提问】请大家从发生装置、收集装置、药品、辅助用品4个类别，梳理需要用到的所有实验用品？ 【学生思考】（分组列清单后展示） 1.发生装置相关：试管、铁架台、酒精灯、单孔橡胶塞、乳胶管、玻璃导管、升降台 2.收集装置相关：集气瓶、水槽、玻璃片 3.药品：高锰酸钾 4.辅助用品：棉花、火柴、镊子 【讲解】补充学生遗漏的细节：棉花是该实验特有的用品，作用是防止加热时高锰酸钾粉末进入导管堵塞气道，其他固体加热制气实验不一定需要。 任务三 实验室加热高锰酸钾制氧气的实验步骤？ 【引入】实验步骤的操作顺序和细节直接决定实验的安全性和成功率，大家要重点掌握每一步的操作要求和背后的原理。 【教师提问】 1.气体制备实验的第一步必须做什么操作？如何操作？ 2.后续操作的顺序是什么？每一步有什么注意事项，为什么要这么要求？ 【学生思考】（结合预习内容回答） 1.第一步必须检查装置气密性：将导管一端放入水中，手紧握试管外壁，如果导管口有气泡冒出，说明装置不漏气。 2.后续步骤：装药品→固定装置→加热→收集气体→移导管→熄灭酒精灯，注意事项包括试管口要略向下倾斜、刚开始的气泡不能立即收集、实验结束先移导管再灭酒精灯等。 【讲解】将步骤总结为谐音口诀“茶庄定点收利息”（对应查、装、定、点、收、离、熄），逐个拆解注意事项和原理： 步骤 操作要点 原因 查 导管入水，手握试管，观察是否有气泡 确保装置不漏气，避免收集不到气体 装 高锰酸钾平铺试管底部，管口放一团棉花 防止高锰酸钾粉末随气流进入导管 定 试管口略向下倾斜，铁夹夹在距管口1/3处 防止冷凝水倒流到热的试管底部，炸裂试管 点 先移动酒精灯预热试管，再对准药品部位加热 防止试管受热不均炸裂 收 待气泡连续均匀冒出时再收集，收集完在水下盖玻璃片，集气瓶正放在桌面 刚开始排出的是装置内的空气，立即收集会导致氧气不纯；氧气密度比空气大，倒放会导致氧气逸出 离、熄 先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 防止水槽中的水倒吸入热的试管，导致试管炸裂 【例1】如图是实验室加热高锰酸钾制取氧气的装置。完成该实验的操作中，正确的一项是（ ） A．加入试剂后再检查装置的气密性 B．导管口有气泡放出时应立即收集 C．集气瓶移出水槽后倒放在实验台 D．先把导管移出水面再熄灭酒精灯 【答案】D 【解析】A应先查气密性再加药品，B待气泡连续均匀冒出再收集，C氧气密度比空气大，应正放，D正确。 【变式】以下是实验室用高锰酸钾制取氧气并用排水法收集的主要操作步骤： ①将试管固定在铁架台上； ②检查装置的气密性； ③点燃酒精灯，先使试管受热均匀，然后对准试管中盛放试剂的部位加热； ④将试剂装入试管，用带导管的单孔橡胶塞塞紧试管； ⑤收集完毕，将导管从水槽中取出； ⑥用排水法收集氧气； ⑦熄灭酒精灯。 请回答下列问题。 （1）该实验正确的操作顺序是 （填序号）。 （2）可以用排水法收集氧气，体现了氧气 的性质。 【答案】（1）②④①③⑥⑤⑦ （2）不易溶于水且不和水反应 【解析】（1）谐音口诀“茶庄定点收利息”（对应查、装、定、点、收、离、熄）；（2）排水法收集氧气，体现氧气不易溶于水且不和水反应的性质。 让学生理解装置选择的底层逻辑，避免死记硬背，为后续其他气体的制取学习打下方法基础。 培养学生分类梳理实验用品的习惯，提升实验准备的条理性。 通过口诀记忆和原理拆解，让学生熟练掌握实验操作的所有细节，理解每一步操作的必要性，培养实验安全意识。 环节三 氧气的性质 任务一 木炭在氧气中燃烧的实验 【引入】木炭在空气中只能燃烧发红，在氧气中燃烧会有更明显的现象，我们来看 具体的操作和现象。 【教师提问】 1.木炭在氧气中燃烧有什么现象？和空气中燃烧的现象有什么不同？ 2.为什么木炭要从瓶口缓慢向下伸入集气瓶，不能直接伸到瓶底？ 3.燃烧结束后加入澄清石灰水振荡，有什么现象，目的是什么？ 【学生思考】（回答） 1.木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出热量，比空气中燃烧更剧烈； 2.缓慢伸入是为了防止燃烧放热使瓶内的氧气受热逸出，影响实验现象； 3.澄清石灰水变浑浊，目的是检验燃烧生成的二氧化碳。 【讲解】梳理实验结论：木炭和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳，碳 + 氧气 二氧化碳，符号表达式：C + O2 CO2，氧气浓度越高，燃烧越剧烈。 任务二 铁丝在氧气中燃烧的实验 【引入】铁在空气中不能燃烧，但是在纯度较高的氧气中可以剧烈燃烧，这个实验的操作细节要求很高，稍不注意就会实验失败。 【教师提问】 1.铁丝为什么要做成螺旋状？系在底端的火柴有什么作用？ 2.为什么要等火柴快燃尽时再伸入集气瓶？ 3.集气瓶底部为什么要预先留少量水或者铺一层细沙？ 4.如果实验中铁丝没有燃烧，可能的原因有哪些？ 【学生思考】（分组讨论后回答） 1.螺旋状可以增大铁丝的受热面积，更容易达到燃烧温度；火柴的作用是引燃铁丝； 2.火柴快燃尽再伸入是为了防止火柴燃烧消耗过多的瓶内氧气，导致氧气浓度不足； 3.放水或细沙是为了防止高温熔融物溅落，炸裂集气瓶瓶底； 4.失败原因可能是：铁丝表面有锈、氧气浓度太低、火柴没有快燃尽就伸入、铁丝温度没有达到着火点等。 【讲解】梳理实验现象：铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体，反应的文字表达式为铁 + 氧气 四氧化三铁，符号表达式：Fe + O2 Fe3O4。 【例2】某同学实验过程中发现铁丝没有燃烧，反复实验均未成功。导致实验失败的原因不可能是（ ） A．点燃火柴后立即伸入瓶内 B．瓶内氧气的含量不高 C．集气瓶底部留有少量水 D．铁丝表面有锈迹 【答案】C 【解析】集气瓶底部的水是为了防止瓶底炸裂，不会影响铁丝燃烧，C符合题意。 【变式】某同学做木炭在氧气中燃烧的部分实验如图所示： 木炭在 C 瓶中燃烧的现象是燃烧更旺，发出______光； D 瓶中澄清石灰水的作用是______________________。 【答案】白；检验产物二氧化碳 【解析】木炭在氧气中燃烧发出白光，放出热量；澄清石灰水的作用是检验产物二氧化碳。 通过对比空气和氧气中的燃烧现象，理解氧气的助燃性，掌握二氧化碳的检验方法。 课堂小结 七、板书设计 实验活动1 氧气的实验室制取与性质 一、制取氧气 1.高锰酸钾加热反应原理：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 2.装置选择依据： （1）发生装置：固体加热型（反应物为固体，反应条件为加热） （2）收集装置：①排水法：氧气不易溶于水，且不与水反应 ②向上排空气法：氧气密度略大于空气，且不与空气成分反应 3.操作步骤（谐音记忆：茶庄定点收利息） 查（检查气密性）→装（装药品，管口放棉花）→定（固定装置，试管口略向下倾斜）→点（点燃酒精灯，先预热）→收（连续均匀气泡冒出后收集）→离（收集完成先移导管）→熄（最后熄灭酒精灯） 二、氧气的性质 实验内容 实验现象 反应的文字表达式 木炭在氧气中燃烧 剧烈燃烧，发出白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 碳 + 氧气 二氧化碳 铁丝在氧气中燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体 铁 + 氧气 四氧化三铁 随堂练习 1.在“氧气的实验室制取与性质”实验中，下列装置或操作不正确的是（ ） A．检查气密性 B．点燃酒精灯 C．制备氧气 D．检验氧气 【答案】B 【解析】A选项，将导管末端浸入水中，手捂试管观察是否有气泡冒出，是规范的气密性检查方法，操作正确；B选项，禁止用燃着的酒精灯引燃另一盏酒精灯，易引发酒精洒出失火，操作错误；C选项，高锰酸钾制氧采用固体加热装置，试管口略向下倾斜、管口放棉花均符合操作要求，正确；D选项，将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃可证明气体为氧气，检验方法正确。 2.加热高锰酸钾固体制氧气实验中，不需要用到的仪器是（ ） A．铁架台 B．分液漏斗 C．试管 D．酒精灯 【答案】B 【解析】加热高锰酸钾制氧气为固体加热型发生装置，需要铁架台固定试管、酒精灯提供加热条件、试管作为反应容器；分液漏斗是固液不加热型气体发生装置的专用仪器，用于添加液体药品，本次实验不需要，故选B。 3.实验室制氧气有以下操作，操作顺序正确的是（ ） ①撤去酒精灯 ②将仪器固定在铁架台上 ③检验装置的气密性 ④给装入药品的试管加热 ⑤收集气体 ⑥撤出伸入水中的导气管 ⑦装入高锰酸钾，用带导管的橡皮塞塞紧试管口 A．⑦③②④⑤⑥① B．③⑦②④⑤⑥① C．③⑦②④⑤①⑥ D．⑦③④②⑤⑥① 【答案】B 【解析】实验室高锰酸钾制氧遵循“查、装、定、点、收、离、熄”的操作顺序，且必须先将导管移出水面再熄灭酒精灯，防止水槽中水倒吸炸裂试管，因此正确顺序为③⑦②④⑤⑥①，选B。 4.制取氧气并做木炭在氧气中燃烧的实验如图所示。下列说法正确的是（ ） A．试管口放置棉花团是为了吸收水蒸气 B．有气泡冒出即可收集气体 C．红热木炭应迅速伸入集气瓶瓶底 D．试管口略向下倾斜是防止冷凝水倒流 【答案】D 【解析】A选项，试管口放置棉花是为了防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，不是吸收水蒸气，错误；B选项，初始排出的气泡是装置内的空气，需要等气泡连续均匀冒出时再收集，否则氧气不纯，错误；C选项，红热木炭要从瓶口缓慢向下伸入，防止瓶内氧气受热逸出，影响实验现象，错误；D选项，试管口略向下倾斜可避免冷凝水倒流至热的试管底部，防止试管炸裂，正确。 5.化学兴趣小组用高锰酸钾制取氧气并进行细铁丝燃烧的实验，下列实验操作错误的是（ ） A．检查装置气密性 B．加热高锰酸钾 C．氧气验满 D．细铁丝燃烧 【答案】C 【解析】氧气验满的正确操作是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，不能将木条伸入集气瓶内部，C操作错误；其余选项气密性检查、固体加热操作、铁丝燃烧实验瓶底预留水的操作均符合规范。 6.下列对“铁丝在氧气中燃烧”实验的有关操作及解释错误的是（ ） A．用砂纸打磨铁丝——除去铁丝表面的铁锈 B．待火柴梗熄灭后再伸入铁丝——以免火柴梗燃烧消耗氧气 C．铁丝从上而下缓慢伸入——使铁丝与氧气充分反应 D．瓶底放少量水或细沙——防止溅落的熔融物炸裂瓶底 【答案】B 【解析】待火柴梗快燃尽时伸入铁丝即可，不需要等火柴完全熄灭，若火柴完全熄灭，铁丝温度会降低，无法达到着火点，不能在氧气中燃烧，B解释错误；其余选项打磨除锈、缓慢伸入保证充分反应、瓶底放水防止炸裂的解释均正确。 教学反思 本节课为实验实操课，围绕“制取+性质验证”两条主线展开，将高锰酸钾制氧的7步操作拆解讲解，结合易错点剖析、典例训练突破了气密性检查、操作先后顺序等难点，氧气性质实验的操作要点、现象讲解贴合实操需求，多数学生能掌握核心实验逻辑。 不足之处：部分学生易混淆操作细节，比如氧气收集时机、实验结束后操作顺序的错误率较高。后续可增加小组实操互评环节，针对易错点拍摄微视频供学生巩固；同时可增设过氧化氢制氧的装置对比，帮助学生形成气体制备的通用思维模型，提升知识迁移能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $