跨学科实践活动1 制作简易供氧器 导学案--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学导学案围绕“制作简易供氧器”展开，核心知识点为过氧化氢分解制氧原理及简易供氧器的设计与制作。通过课前预习回顾氧气性质和制取方法，课中设置原理深挖、结构拆解、实操搭建等探究任务，搭建从理论到实践的学习支架，衔接前后知识。 资料特色在于跨学科融合化学、物理、工程知识，以任务驱动开展科学探究与实践，注重安全与绿色化学理念。习题设计含预习辨析、实操问题及创新改良，培养学生科学思维，提升动手能力与问题解决能力，助力核心素养发展。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 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1 制作简易供氧器 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据2022版义务教育化学课标，学生需结合氧气制取原理，开展跨学科实践活动，掌握固液常温型制氧方法，能设计、搭建简易供氧器。融合化学、物理、工程技术知识，学会控制反应速率、优化装置结构，提升动手实践与问题解决能力，树立安全实验、绿色化学理念，体会化学技术在生活中的应用价值。 学习目标 宏观辨识与微观探析：认知过氧化氢分解制氧的宏观现象与微观本质。 证据推理与模型认知：依托实验现象推理制氧条件，构建气体制取模型。 科学探究与创新意识：自主设计、改良供氧装置，开展探究实践。 科学态度与社会责任：规范实验操作，注重安全环保，感悟化学服务生活的实用价值。 重难点 重点：掌握过氧化氢制氧气的原理，明晰简易供氧器的结构组成与工作原理，熟练完成装置搭建与制氧实验。 难点：整合理化跨学科知识，精准控制制氧反应速率，解决装置漏气、供氧不稳定等问题，结合实际场景优化装置，实现理论设计与实物实践的精准衔接。 资源与 建议 教学资源：教材文本、便携式制氧机实物图、实验器材（锥形瓶、导管、分液漏斗、双氧水、二氧化锰等）、装置改良微课、安全操作视频。学习建议：课前预习氧气制取核心知识，梳理实验要点；课中小组合作探究，大胆尝试装置优化，精准记录实验现象与数据；课后复盘实验问题。学习中注重跨学科融合，结合物理压强、气流知识改良装置，严格遵守实验安全规范，秉持绿色实验原则，养成严谨的科学探究习惯。 学习过程 （一）课前预习案 预习目标：回顾氧气的性质与实验室制取基础知识点，初步了解简易供氧器的制作原理与结构，提前梳理实验操作要点、安全注意事项，为课中实践探究做好知识与思维铺垫。 预习基础填空题 1. 氧气的物理性质：通常状况下，氧气是____色____味的气体，密度比空气____，____溶于水。 2. 实验室制取氧气的常见方法有三种，分别是加热高锰酸钾、加热氯酸钾、____。本次制作简易供氧器选用的制氧原理为____，该反应不需要加热，属于____（填“基本反应类型”）。 预习思考题 1. 对比加热高锰酸钾制氧与过氧化氢常温制氧，分析为什么制作家用简易供氧器优先选择过氧化氢分解的方法？请从操作安全、装置简易度、能耗等角度分析。 2. 结合生活常识，说一说便携式供氧设备需要满足哪些基本要求？（至少写出两点） 3. 预习教材跨学科实践内容，初步猜想简易供氧器需要包含哪些核心结构，各结构的作用是什么？ 预习辨析题（对的打√，错的打×） 1. 二氧化锰的用量越多，过氧化氢分解产生氧气的速率越快，产氧量越多。（） 2. 简易供氧器装置漏气，会导致收集不到氧气或供氧效果差。（） 3. 过氧化氢溶液浓度越大，制氧速率越快，越适合制作家用供氧器。（） 4. 氧气具有可燃性，实验过程中要远离明火，防止危险。（） 预习小结 通过课前预习，我已掌握氧气的基础性质与____制氧原理，了解了简易供氧器的选材优势。同时明确了实验基本操作要点，发现自身疑问：____，将在课中探究环节重点突破。 （二）课中探究案 探究总目标：结合新教材跨学科实践要求，整合化学制氧原理、物理气流与压强知识、工程设计思维，完成简易供氧器的设计、搭建、调试与优化，解决实验实操问题，掌握跨学科实践探究方法。 探究任务一：原理深挖，明晰制氧核心（基础探究） 结合教材内容，完成下列问题，深化对过氧化氢制氧原理的理解，夯实供氧器制作的理论基础。 1. 写出过氧化氢在二氧化锰催化下分解，结合微观视角解释该反应的变化本质。 2. 什么是催化剂？结合本实验，总结催化剂的三大特征，思考能否用其他物质替代二氧化锰催化过氧化氢分解？ 3. 对比实验室标准制氧装置与家用简易供氧设备，说一说二者的设计侧重点有何不同？实验室装置侧重____，家用供氧器侧重____。 4. 小组讨论：为什么工业便携式制氧设备、家用简易供氧器均不采用加热法制取氧气？请结合安全、成本、实用性多角度分析。 通过本任务探究，我们可以明确：简易供氧器的核心制氧原理是常温下过氧化氢的催化分解反应，该原理适配家用场景，安全、便捷、低成本，符合跨学科实践的生活化设计要求。 探究任务二：结构拆解，认知供氧器组成（跨学科探究） 结合教材图示与跨学科知识，拆解简易供氧器的核心结构，结合物理压强、气体流动知识，分析各结构功能，完成填空与简答。 1. 简易供氧器的三大核心结构：____、____、____。 2. 反应容器的作用是____，可选用锥形瓶、塑料瓶等简易器材替代，体现了装置设计的____理念。 3. 控流结构（分液漏斗/注射器）的核心作用是____，结合物理知识分析：通过控制液体滴加速度，可调节____，从而控制氧气产生速率。 4. 洗气装置（盛水集气瓶）的作用：一是____，除去氧气中混有的少量过氧化氢雾；二是____，直观观察氧气产出速率；三是湿润氧气，贴合人体吸氧需求。 5. 跨学科思考：装置气密性良好的原理是什么？若装置漏气，内部气压____外界大气压，会导致氧气泄漏，供氧失效。 小组合作总结：简易供氧器的设计逻辑为“化学反应产氧→结构控速→净化输出”，融合化学反应原理、物理气压原理、工程实用设计，是典型的跨学科应用实践。 探究任务三：实操搭建，完成装置制作（实践探究） 结合预习知识与课中探究结论，小组合作完成简易供氧器搭建、气密性检查、制氧实验，精准完成下列实操问题，记录实验过程。 1. 实验器材：锥形瓶、双孔橡胶塞、分液漏斗、玻璃导管、橡胶管、集气瓶、蒸馏水、5%过氧化氢溶液、二氧化锰粉末、木条。 2. 实验步骤填空： ① 组装装置：按照____的顺序搭建简易供氧器； ② 气密性检查：连接装置后，____，若观察到____，证明装置气密性良好； ③ 添加药品：先向反应容器中加入____，再通过分液漏斗缓慢加入____； ④ 反应制氧：打开分液漏斗活塞，控制液体滴速，观察洗气瓶中____，判断制氧速率； ⑤ 氧气检验：将____，若____，证明产出气体为氧气。 3. 实操疑问探究： （1）实验中若氧气产出速率过快，如何调节装置减慢速率？原理是什么？ （2）若洗气瓶中无气泡产生，可能的原因有哪些？（至少写出两点） （3）实验结束后，能否直接倒掉反应后的剩余药品？为什么？ 4. 实验现象记录：实验过程中，锥形瓶内____，洗气瓶内____，带火星木条复燃效果明显。 探究任务四：问题优化，迭代改良装置（创新探究） 结合实验实操中出现的问题，结合跨学科知识，开展装置优化探究，突破教学难点，培养创新思维。 1. 速率优化：实验发现过氧化氢浓度、二氧化锰用量、温度均会影响制氧速率，请完成对比分析： （1）增大过氧化氢溶液浓度，制氧速率会____；减小浓度，速率会____。 （2）在一定范围内，增加二氧化锰用量，制氧速率____，过量添加催化剂，速率____。 （3）温度升高，分子运动加快，制氧速率____，因此夏季实验需避免高温环境。 2. 装置缺陷分析：传统简易供氧器存在哪些不足？（便携性、控速精度、安全性角度作答） 3. 创新改良方案：针对装置缺陷，结合生活材料（矿泉水瓶、注射器、软管等），设计一款便携、安全、可控速的改良版简易供氧器，简述改良思路与优势。 4. 安全与绿色探究：实验过程中需注意哪些安全事项？实验废液、废渣如何处理，体现绿色化学理念？ 探究任务五：素养升华，总结应用价值（拓展探究） 结合本节课跨学科实践内容，完成总结性问题，构建知识体系，感悟化学的生活应用价值。 1. 梳理本节课知识，总结实验室制取气体的一般思路：____→____→____→优化改进。 2. 结合生活场景，说一说简易供氧器可应用于哪些场景？（高原出行、家庭急救、日常保健等） 3. 对比自制简易供氧器与商用便携式制氧机，分析二者的异同点，谈谈科技改良对化学应用的意义。 4. 跨学科总结：本次实践融合了化学的____知识、物理的____知识、工程的____知识，真正实现了多学科知识的综合运用。 板书设计 跨学科实践活动1 制作简易供氧器 一、制氧原理（化学核心） 催化剂：一变二不变（改变化学速率，质量、化学性质不变） 二、供氧器核心结构（跨学科） 1. 反应单元：容器+药品（产氧） 2. 控速单元：分液漏斗/注射器（调流速、控速率） 3. 净化输出单元：洗气瓶（除杂、观速率、湿润氧气） 三、实验核心流程 组装→查气密→加药品→控速反应→验气→优化装置 四、优化与应用 影响速率因素：浓度、催化剂用量、温度 设计原则：安全、便携、可控、绿色 参考答案 （一）课前预习案答案 填空题答案 1. 无、无、大、不易 2. 过氧化氢分解制氧；过氧化氢分解制氧；分解反应 思考题答案 1. 过氧化氢制氧无需加热，无明火、无高温，安全性高；装置结构简单、器材易得、操作便捷；能耗低、成本低，适合家用场景，而加热法制氧存在安全隐患、操作复杂，不适合简易制作。 2. 体积小巧、便于携带；操作简单、安全无风险；供氧速率可控、性能稳定；材料环保、成本低廉（任写两点即可）。 3. 核心结构：反应容器、控液装置、导气装置、净化装置；反应容器用于发生制氧反应，控液装置控制药品滴速，导气装置输送氧气，净化装置提纯湿润氧气。 辨析题答案 1.× 2.√ 3.× 4.× 预习小结参考答案 过氧化氢常温催化；如何精准控制制氧速率、如何改良装置提升便携性（合理即可） （二）课中探究案答案 探究任务一答案 1. 微观本质：过氧化氢分子在二氧化锰催化下，分裂为氢原子、氧原子，重新组合成水分子和氧分子。 2. 催化剂：能改变化学反应速率，反应前后自身质量和化学性质不变的物质；三大特征：一变（改变化学反应速率）、二不变（质量、化学性质不变）；可以，氧化铜、氧化铁、红砖粉末等均可替代二氧化锰。 3. 精准性、规范性、实验性；实用性、便携性、安全性 4. 加热法制氧需要酒精灯热源，存在明火、高温烫伤、装置炸裂等安全隐患；装置复杂、操作繁琐、能耗较高；不适合家用、户外等无专业实验条件的场景，实用性极差。 探究任务二答案 1. 反应单元、控速单元、净化输出单元 2. 盛放药品、发生制氧化学反应；简约实用、生活化取材 3. 控制过氧化氢溶液滴加速度；反应物接触速率与反应速率 4. 除去氧气中混有的液体杂质；通过气泡快慢观察供氧速率 5. 气密性良好时，装置内部密闭，气压稳定；小于 探究任务三答案 2. 实验步骤填空： ① 从下到上、从左到右 ② 将导管一端伸入水中，手握容器外壁；导管口有气泡冒出，松手后形成稳定水柱 ③ 二氧化锰粉末；过氧化氢溶液 ④ 气泡均匀冒出 ⑤ 带火星的木条靠近导管口；木条复燃 3. 实操疑问探究： （1）缓慢关闭分液漏斗活塞，减小过氧化氢滴速；减少反应物接触量，减慢反应速率，从而降低产氧速度。 （2）装置气密性差、药品添加错误、二氧化锰失效、过氧化氢溶液浓度过低（任写两点）。 （3）不能，剩余废液中含未反应的过氧化氢，需统一回收处理，避免污染环境。 4. 实验现象：产生大量气泡；气泡均匀持续冒出 探究任务四答案 1. （1）加快、减慢 （2）加快、不变 （3）加快 2. 缺陷：装置体积较大，便携性差；分液漏斗控速精度有限；玻璃器材易碎，安全性不足；无法持续稳定供氧。 3. 改良思路：用矿泉水瓶替代玻璃反应容器，轻便防摔；用注射器替代分液漏斗，精准控制药液滴速；简化导管结构，缩小装置体积。优势：便携安全、控速精准、取材生活化、实用性更强。 4. 安全事项：远离明火、防止过氧化氢腐蚀皮肤、规范组装避免装置破损；绿色处理：实验废液集中收集，静置处理后排放，固体二氧化锰回收重复使用。 探究任务五答案 1. 确定反应原理、选择实验装置、进行实验操作、优化改进装置 2. 高原缺氧出行、家庭应急吸氧、老人日常保健、小型密闭空间增氧等。 3. 相同点：制氧原理一致，均采用过氧化氢催化分解；核心结构逻辑一致。不同点：商用制氧机结构更精密、供氧更稳定、功能更全面；自制装置简易便携、成本低、适合教学与临时使用。科技改良能提升化学应用的精准度、安全性与实用性。 4. 气体制取与化学反应；气压与流体流动；装置设计与工程实践 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $