第五单元跨学科实践活动3 基于绿色化学探究实验室制氧气的原理导学案--2026-2027学年九年级化学鲁教版上册

九年级

科目

化学

周次

设计者

序号

班级

主题与课时

跨学科实践活动3 基于绿色化学探究实验室制氧气的原理

课型

新授

审核人

学校审核

姓名

课标要求

依据义务教育化学新课标要求，本次实践活动立足氧气实验室制取核心知识，引导学生掌握三种制氧反应原理，理解绿色化学源头治污、节约资源、低毒无害的核心内涵。学会运用原子利用率、污染程度、能耗等指标对比分析化学反应，融合数学计算、环境科学知识开展跨学科探究，树立绿色化学理念与可持续发展意识，提升科学探究与实践创新能力。

学习目标

化学观念：认识三种制氧反应的本质，理解化学反应可从原料、能耗、产物多角度评价，建立绿色化学反应认知。

科学思维：通过对比计算、数据分析，推理不同制氧方法的优劣，形成证据推理与辩证思维。

科学探究与实践：自主完成制氧实验对比、原子利用率计算，提升跨学科探究与合作能力。

科学态度与责任：树立环保节约意识，养成绿色实验习惯，践行化学服务生态发展的社会责任。

重难点

教学重点：掌握实验室三种制氧的反应原理，理解绿色化学核心原则，熟练运用原子利用率、污染、能耗等指标评价制氧反应。

教学难点：跨学科融合分析化学反应的绿色性，精准计算原子利用率，辩证对比不同制氧方法的优缺点，结合实际实验场景选择最优绿色制氧方案，将绿色化学理念转化为实验实践行为。

资源与

建议

教学资源：鲁教版九年级上册新教材、实验室制氧全套实验器材、高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢溶液、二氧化锰等药品；绿色化学科普视频、原子利用率计算数据表、三种制氧实验对比图谱、工业绿色化工案例素材；多媒体课件、课堂练习题库、小组探究任务单。

学习建议：课前预习制氧反应原理与绿色化学基础概念，梳理旧知疑点；课中以小组合作形式开展实验探究与数据计算，主动对比分析、交流质疑；课后结合生活化工案例深化认知。注重数学计算与化学实验的跨学科结合，规范实验操作，坚守绿色实验原则，及时记录实验数据与探究结论。

学习过程

（一）课前预习案

本次课前预习案立足新教材基础知识，衔接跨学科实践核心内容，帮助学生梳理实验室制氧旧知，初步认知绿色化学理念，为课中深度探究筑牢基础，所有习题均贴合课标要求，兼顾基础巩固与思维铺垫。

【预习目标】

1. 熟练回顾实验室制取氧气的三种方法，准确书写文字表达式与化学方程式，明确反应条件、药品状态。

2. 初步了解绿色化学的定义、核心原则，知晓原子利用率的基本含义。

3. 简单梳理三种制氧方法的基础差异，自主思考实验过程中的污染、能耗问题。

【预习基础填空题】

1. 实验室制取氧气的三种常用方法分别是__________、__________、__________。

2. 过氧化氢分解制氧气的反应条件是__________，催化剂为__________，反应的生成物是__________和__________。

3. 高锰酸钾加热分解制氧气，反应条件是__________，生成物为锰酸钾、__________和氧气，该反应属于__________反应。

4. 氯酸钾制氧气需要的反应条件是__________、__________，相较于过氧化氢制氧，该反应需要消耗__________。

5. 绿色化学的核心是__________，核心目标是减少或消除__________，实现资源节约、环境友好。

6. 原子利用率的计算公式为：原子利用率=__________×100%，原子利用率越高，反应的绿色性越__________。

【预习选择题】

1. 下列关于过氧化氢制氧气的说法，错误的是（ ）

A. 反应在常温下进行，无需加热 B. 产物无污染，符合绿色化学理念

C. 二氧化锰参与反应，反应后质量减少 D. 操作简便，实验安全系数高

2. 加热高锰酸钾制氧气的实验弊端是（ ）

A. 反应速率过快 B. 产生固体废渣，易造成粉尘污染

C. 原料不易获取 D. 产物含有有毒气体

3. 绿色化学理念不包括下列哪一项（ ）

A. 源头减少污染 B. 提高原子利用率 C. 高能耗生产 D. 废弃物循环利用

【预习简答题】

1. 简要对比三种实验室制氧方法的反应条件差异，说说哪种方法操作最简便？

2. 结合生活常识，简单说说化学实验中造成污染的常见原因有哪些？

【预习思考探究题】

阅读新教材跨学科实践活动相关内容，自主思考：传统实验室制氧实验只关注能否制取氧气，为什么现在需要引入绿色化学理念评

价实验？三种制氧方法中，你初步判断哪种方法最符合绿色化学要求，请说明简单理由。

预习总结反思：通过本次预习，我掌握的知识有__________；存在的疑问有__________。

（二）课中探究案

课中探究案以学生为主体，围绕绿色化学核心，结合跨学科知识，通过分层探究、实验实操、数据计算、对比分析、合作研讨等环节，层层突破重难点，落实四维核心素养，贴合新教材跨学科实践教学要求。

【课堂探究目标】

1. 精准掌握三种制氧反应的原理，熟练计算不同反应的原子利用率。

2. 从原料、能耗、产物、污染、操作五个维度，系统评价三种制氧方法的绿色性。

3. 融合数学计算、环境科学知识，完成跨学科探究，树立绿色实验思维。

4. 能够自主筛选最优绿色制氧方案，规范实验操作，养成环保实验习惯。

【探究活动一：温故知新，夯实反应原理】

结合课前预习内容，独立完成下列表格，完善三种实验室制氧方法的核心信息，小组内核对答案，纠正易错点。

小组研讨问题1：对比三种反应的反应条件，分析加热型反应与常温催化反应的能耗差异，思考能耗高低对实验绿色性的影响。

【探究活动二：新知建构，解读绿色化学】

结合教材内容与教师讲解，完成下列习题，深度理解绿色化学核心内涵与评价指标。

1. 填空：绿色化学又称__________，核心原则包括源头防污染、__________、__________、低能耗、废弃物可循环利用。

2. 简答：什么是原子利用率？提高化学反应原子利用率的意义是什么？

3. 判断正误：

（1）绿色化学就是实验结束后清理干净实验台面即可。（ ）

（2）原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，绿色性越好。（ ）

（3）只要产物无污染，该反应就完全符合绿色化学要求。（ ）

小组研讨问题2：结合化学实验实际，说说绿色化学与传统化学实验理念的最大区别是什么？

【探究活动三：跨学科计算，分析原子利用率】

结合数学计算知识，根据原子利用率公式，分组计算三种制氧反应的原子利用率（相对原子质量：H-1，O-16，K-39，Mn-55，Cl-35.5），完成数据统计与分析。

原子利用率公式：原子利用率 = 目标产物（氧气）相对分子质量总和 ÷ 所有生成物相对分子质量总和 × 100%

1. 计算过氧化氢分解制氧气的原子利用率

计算过程：__________

原子利用率：__________

2. 计算高锰酸钾加热分解制氧气的原子利用率

计算过程：__________

原子利用率：__________

3. 计算氯酸钾加热分解制氧气的原子利用率

计算过程：__________

原子利用率：__________

数据分析研讨：对比三组原子利用率数据，哪种反应原子利用率最高？结合数据说明该反应的资源利用优势。