2.3制取氧气(第2课时 利用过氧化氢制取氧气 催化剂)教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学教学设计聚焦“利用过氧化氢制取氧气”及“催化剂”核心知识，通过医用双氧水分解“慢”与加入二氧化锰后“快”的现象对比导入，引发认知冲突，衔接高锰酸钾制氧方法，搭建从现象探究到概念建构的学习支架。 此资料以“三阶证据”（对比实验观速率、称量验证质量、重复使用证化学性质）建构催化剂概念，显性化控制变量法训练科学思维，结合汽车尾气净化等应用渗透科学态度与责任，助力学生形成“条件控制”化学观念，提升教师实验教学的逻辑性与探究性。

第二单元 空气和氧气（教案） 总课时序数：14 拟定日期：20 年09月24日 课题 课题3 制取氧气 授课时数 2 序数 第2课时 本课时内容 第二课时 利用过氧化氢制取氧气 催化剂 课型 新授课 教学目标 1.化学观念：理解催化剂和催化作用的概念，知道二氧化锰在过氧化氢分解反应中起催化作用（改变反应速率），本身质量和化学性质在反应前后不变；认识催化剂在化工生产、生命活动中的重要作用，初步形成“条件控制”的化学观念。 2.科学思维：运用控制变量法设计对比实验，验证二氧化锰对过氧化氢分解速率的影响；通过对实验数据的分析，归纳催化剂的概念，培养“实验现象→证据分析→概念归纳”的推理路径。 3.科学探究与实践：完成过氧化氢分解（加与不加二氧化锰）的对比实验，规范使用胶头滴管、酒精灯、带火星木条等仪器；通过观察和记录实验现象，学会设计实验方案验证催化剂的质量和化学性质在反应前后不变；初步学习用控制变量法设计对比实验。 4.科学态度与责任：通过对比实验，体验科学探究中控制变量方法的重要性，养成严谨求实的科学态度；了解催化剂在化工生产和生命活动中的重要作用，感悟化学对社会发展的贡献。 教学重点 过氧化氢分解制取氧气的反应原理；催化剂和催化作用的概念；控制变量法在实验设计中的应用。 教学难点 催化剂“一变两不变”（改变反应速率，质量和化学性质不变）的理解；实验方案的设计（如何验证二氧化锰的质量和化学性质反应前后不变）。 设计特色 1.“三阶证据”建构催化剂概念：通过“对比实验→质量验证→重复使用”三阶探究，引导学生从“现象差异”→“定量验证”→“本质确认”逐层深入地建构催化剂概念，而非直接告知定义。 2.控制变量法的显性化教学：在对比实验设计中，引导学生识别并控制“过氧化氢浓度、体积、温度”等变量，突出“单一变量”原则，落实科学方法训练。 3.“矛盾冲突”辨析：从生活常识“过氧化氢能分解吗？”到“为什么平时看不到快速分解？”再到“加入二氧化锰后为什么迅速分解？”——在认知冲突中引导学生理解催化剂的作用。 4.实验方案设计思维训练：通过“如何证明二氧化锰的质量和化学性质反应前后不变？”的问题，引导学生逆向思考、设计实验方案，培养实验设计能力。 5.生活应用拓展：引入催化剂在汽车尾气净化、合成氨、生物酶等领域的应用，体现化学的社会价值。 教学准备 1.实验器材：试管（4支）、胶头滴管、药匙、酒精灯、火柴、烧杯、天平（演示）、滤纸、漏斗、铁架台（过滤装置）、坩埚钳、废液缸等 2.实验试剂：5%过氧化氢溶液、二氧化锰粉末、蒸馏水等 预 设 过 程 环节一：情境导入——过氧化氢的“慢动作” 教师活动 学生活动 设计意图 1.展示医用“双氧水”实物（过氧化氢溶液），提问：“伤口消毒时看到气泡，为什么平时在瓶中看不到？如何让过氧化氢快速放出氧气？” 2.演示实验：向盛有过氧化氢溶液的试管中伸入带火星的木条，木条不复燃（几乎无气泡）。 3.再加入少量二氧化锰粉末，瞬间产生大量气泡，带火星木条复燃。 提问：“二氧化锰发挥了什么作用？它是反应物吗？” 引出课题《利用过氧化氢制取氧气 催化剂》。 1.观察双氧水，思考并回答：平时分解很慢，看不到气泡。 2.观察演示实验：伸入木条，不复燃。 3.观察加入二氧化锰后的剧烈反应，惊讶于现象的变化。 产生认知冲突：二氧化锰起了什么作用？ 以过氧化氢分解的“慢”与“快”对比制造强烈认知冲突，激发探究欲望。 体现“科学探究与实践”素养——从现象引发探究问题。 环节二：实验探究——二氧化锰作催化剂 教师活动 学生活动 设计意图 实验探究1——二氧化锰是否加快了反应速率？ 1.布置分组实验（对比实验，控制变量）： ☉试管1：3mL过氧化氢溶液（不加任何物质） ☉试管2：3mL过氧化氢溶液 + 少量二氧化锰粉末 ☉要求：同时观察，记录气泡产生情况，用带火星木条检验气体。 2.强调控制变量：过氧化氢浓度、体积、温度相同，区别只是有无二氧化锰。 巡视指导，提醒正确使用胶头滴管和药匙。 3.引导归纳现象：不加二氧化锰时几乎无气泡，木条不复燃；加二氧化锰后迅速产生大量气泡，木条复燃。 4.板书文字表达式： 过氧化氢水＋氧气 1.分组实验，同时观察两支试管的现象。 2.记录现象： ☉试管1：几乎无气泡，木条不复燃。 ☉试管2：大量气泡，木条复燃。 3.讨论并回答：二氧化锰能加快过氧化氢分解速率。 4.书写文字表达式。 过氧化氢水＋氧气 通过对比实验，初步建立“二氧化锰能加快过氧化氢分解速率”的认知。 体现“科学探究与实践”素养——通过实验获取证据。 实验探究2——二氧化锰本身是否发生了变化？ 1.问题驱动：“二氧化锰是反应物吗？它本身有没有发生变化？如何验证？” 2.任务1：验证质量不变 ☉演示（或播放微视频）： a. 称量反应前二氧化锰的质量（m₁）。 b. 将MnO₂加入H₂O₂溶液，反应完全后过滤、洗涤、干燥，称量剩余固体的质量（m₂）。 c. 对比m₁和m₂（相等）。 ☉结论：二氧化锰的质量不变。 3.任务2：验证化学性质不变 ☉将回收的二氧化锰再次加入过氧化氢溶液中，观察是否仍然能加快分解（现象相同）。 ☉结论：二氧化锰的化学性质不变。 追问：“如果二氧化锰的质量和化学性质不变，它为什么能加快反应速率？” （参与反应但最终恢复原状） 1.讨论验证方案： ☉质量不变：反应前称量→反应后过滤、干燥、再称量→质量相等。 ☉化学性质不变：回收的MnO₂再次加入H₂O₂，现象相同。 2.观看演示实验或视频，记录数据。 3.回答：回收的MnO₂再次加入H₂O₂后，仍然产生大量气泡，木条复燃。 归纳：MnO₂的质量和化学性质反应前后不变。 通过“质量不变”和“化学性质不变”的双重验证，突破催化剂概念的难点。 体现“科学思维”素养——通过实验设计获取证据，进行推理。 环节三：概念建构——催化剂与催化作用 教师活动 学生活动 设计意图 1.引导学生从三个实验证据（①加快速率 ②质量不变 ③化学性质不变）归纳催化剂的概念。 2.给出催化剂定义：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。 3.强调“一变两不变”： ☉一变：改变（加快或减慢）反应速率。 ☉两不变：质量和化学性质不变。 4.易错辨析： ☉催化剂只能加快反应速率吗？（也可以减慢，如食品防腐剂） ☉催化剂在反应前后质量和性质都不变吗？（注意是“化学性质”不变，物理性质可能变化） ☉二氧化锰是催化剂吗？（明确表述：二氧化锰是过氧化氢分解反应的催化剂） 催化剂在反应中参与反应（如形成中间产物），但最终又恢复，故性质不变。 1.依据三个实验证据，尝试用自己的语言描述催化剂的概念。 2.记录催化剂定义和“一变两不变”。 ☉定义：能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质不变。 ☉要点：“一变两不变” 一变：改变（加快/减慢）反应速率 两不变：质量不变、化学性质不变 3.参与易错辨析： ☉催化剂也能减慢反应速率（如抑制剂）。 ☉是“化学性质”不变，不是“性质”不变。 结论： 二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂。 从实验事实抽象出科学概念，体现“证据推理”的学科方法。通过易错辨析，精准掌握概念。 体现“化学观念”素养——形成“催化剂改变反应速率但不被消耗”的观念。 拓展延伸——催化剂的广泛应用 1.展示图片： ☉汽车尾气催化转化器（将CO、NOx转化为N₂、CO₂） ☉合成氨中的铁催化剂 ☉生物酶（人体内的催化剂） ☉石化工业中的催化剂 2.提问：“催化剂在工业生产和生命活动中有哪些重要意义？” 总结：催化剂能加快反应速率、降低能耗、提高选择性，是化学工业的“加速器”。 1.观看图片，认识催化剂在工业生产和生命活动中的广泛应用。 2.讨论催化剂的工业价值。 记录催化剂的应用领域。 体现化学的社会价值，激发学习兴趣。体现“科学态度与责任”素养——认识化学对社会的贡献。 环节四：对比提升——两种制氧方法的比较 教师活动 学生活动 设计意图 1.展示对比表格，引导学生从“反应原理、反应物状态、反应条件、发生装置、收集方法、优缺点”六个维度，对比高锰酸钾法和过氧化氢法。 2.强调：两种方法都能制取氧气，但过氧化氢法无需加热，操作更安全、环保。 小结：选择制气方法时需综合考虑反应条件、操作简便性和安全性。 1.完成对比表格： ☉高锰酸钾法：固体+加热 ☉过氧化氢法：固+液+催化剂，常温 2.讨论：过氧化氢法的优点（安全、环保、节能）。 记录对比结论。 通过对比，强化“实验室制取气体的一般思路”，培养综合分析能力。 环节五：课堂小结，拓展提升 教师活动 学生活动 设计意图 1.师生共同总结本节课核心知识： ☉过氧化氢分解制氧气的反应原理 ☉催化剂的概念（“一变两不变”） ☉控制变量法在实验设计中的应用 2.展示中考真题（选择题、探究题），限时完成。 布置分层作业。 1.跟随教师回顾，完善导学案的知识框架。 2.独立完成中考真题，小组内互批讨论。 记录分层作业。 总结提升，对接中考。 基础作业：教材P49 第3、4题；完成导学案填空。 拓展作业：查阅资料，了解催化剂在汽车尾气净化中的应用。 探究作业（选做）：设计实验证明氧化铁（Fe₂O₃）也能做过氧化氢分解的催化剂。 1.记录作业要求。 2.课后独立完成基础作业。 有兴趣的同学开展拓展或探究任务。 分层设计，培养实践能力和探究兴趣。 板 书 设 计 课题3 制取氧气 （第2课时 利用过氧化氢制取氧气 催化剂） ●高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 ●过氧化氢水＋氧气 教 学 反 思 课程结构 情境导入→实验探究→概念建构→对比提升→课堂小结 教学特色 1.通过“慢动作→快动作”的对比演示，制造认知冲突，激发探究兴趣。 2.对比实验现象明显，学生直观感受到二氧化锰的“神奇”作用。 3.验证质量不变和化学性质不变的实验设计层层递进，有效突破了“一变两不变”的难点。 4.催化剂概念通过三阶实验证据自然生成，体现了“证据推理”的学科方法。 生活应用拓展贴近实际，学生兴趣浓厚。 学生反馈 1.验证质量不变的过滤、干燥操作耗时较长，课堂演示较为仓促。 2.部分学生对“化学性质不变”的验证理解不深（为何再次加入H₂O₂即可证明）。 3.时间略紧，对比两种制氧方法的讨论不够充分。 个别学生将“催化剂”误解为“反应物”，需要进一步强化概念辨析。 改进之处 1.可提前录制“过滤、称量”微视频，课堂播放，节省时间；或只展示数据，不做实时称量。 2.用类比法：催化剂像“接力员”，参与后复原，仍能继续工作。 3.将两种方法的对比作为课后思考题，下节课前5分钟讨论。 4.用“催化剂不是反应物”的类比，强化“一变两不变”的本质理解。 二次备课建议 1.引入数字化实验（氧气传感器），实时比较有/无催化剂时氧气释放速率曲线，定量展示催化效果。 2.设计“寻找过氧化氢分解的其他催化剂”探究活动（如氧化铜、土豆片等），增加趣味性。 3.与生物学科融合，探讨酶作为生物催化剂的特点。 4.设计“催化剂验证”微项目：学生自选一种物质，设计实验证明其催化作用。 备注：本课时是氧气制取的第二课时，核心是催化剂概念。实验前需强调过氧化氢和二氧化锰的安全使用（避免接触皮肤、不可品尝）。验证化学性质时，注意回收的二氧化锰要洗涤干燥，否则残留过氧化氢会影响现象。鼓励学生课后尝试用土豆、肝脏等家庭材料进行催化实验，培养探究兴趣。 图2-18 高锰酸钾分解制取氧气的装置（九化上•教材P52和P43） 图2-16 过氧化氢分解实验示意图（九化上•教材P45） 图2-19 木炭在氧气中燃烧实验示意图（九化上•教材P53） 图2-20 铁丝在氧气中燃烧实验示意图（九化上•教材P53） 学科网（北京）股份有限公司 $