3.3 氧气和二氧化碳的制备 第1课时（教学课件）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

该初中化学课件聚焦氧气的制备，涵盖工业分离液态空气法及实验室过氧化氢分解、加热高锰酸钾制取氧气，通过情境问题导入，结合粗盐提纯温故知新建立分离思路，衔接实验探究与问题讨论构建知识支架。 其亮点是以问题驱动和实验探究为主线，工业制法联系生产生活培养科学态度与责任，实验室制法通过装置搭建、气密性检查等操作强化科学探究与实践，典例剖析提升科学思维。学生能提升实验技能与探究能力，教师可借助结构化资源提高教学效率。

沪科版五四学制八年级全一册 第1课时 氧气的制备 课题3 氧气和二氧化碳的制备 专题3 空气、氧气、二氧化碳 1 过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 2 工业获取氧气的方法 1 加热高锰酸钾制取氧气 3 学习内容导览 2 1.通过了解工业分离氧气的方法与原理，能说出该方法的原料、步骤和依据的原理，形成“物质的性质决定分离提纯方法”的基本观念。 2.通过过氧化氢分解制取氧气、加热高锰酸钾制取氧气的实验，初步学会实验室制取氧气的装置搭建、操作步骤和注意事项，能用文字表达式表示反应的原理，体验科学探究的基本过程，提升实验操作与观察分析能力。 3.通过了解膜分离、分子筛等制氧新技术，认识化学科学与技术进步对社会发展的推动作用，增强学习化学的兴趣和创新意识。 重点：制取氧气的反应原理、装置与操作要点。 难点：初步建立实验室制取气体的一般思路。 素养锚定·课标定位 问题一 空气中含有丰富的氧气，为什么还需要专门制取氧气？ 空气中氧气不纯净 空气中含有氮气、稀有气体、CO₂等多种成分，不能满足特定需求 不同场景需求不同 工业生产需大量氧气，医疗卫生需高纯度氧气，实验室只需少量氧气 方便使用和运输 将氧气分离出来压缩贮存，便于随时随地使用 情境导入·问题启思 问题二 有哪些获取氧气的方法呢？ 在实际生产生活中，人们会根据对氧气需求量的不同选择不同的制备方法。 空气 含氧元素的物质 工业生产 场景 实验室化学实验 工对氧气的需求量非常大 对氧气的需求量较小 从空气这种无处不在的原料中获得氧气 从某些含氧元素的物质中获得氧气 原料 情境导入·问题启思 工业获取氧气 的方法 01 6 一、工业获取氧气的方法 温故知新 粗盐提纯实验 粗盐 （NaCl等 + 泥沙） 精盐 （NaCl等） 寻找差异：溶解性 ↓ NaCl等（易溶）VS泥沙（难溶） 设计方案：溶解 → 过滤 → 蒸发 ↓ （NaCl等）与（泥沙）分离 提炼方法 两种物质混在一起 找到它们的性质差异 利用这种差异设计分离方案 实现分离 分层研学·探理悟新 一、工业获取氧气的方法 问题三 如何分离空气中的氮气与氧气呢？ 氮气与氧气的性质对比： 性质 氮气（N₂） 氧气（O₂） 颜色 无色 无色 气味 无味 无味 密度 1.25 g/L 1.429 g/L 沸点（1.01×10⁵Pa） -196℃ -183℃ 溶解性 难溶于水 不易溶于水 是否构成差异 能否用于分离 差异不大 不易利用 差异明显！✅ 可以利用 有差异（但较小） 较难利用 无差异 ❌ 不能 无差异 ❌ 不能 分层研学·探理悟新 一、工业获取氧气的方法 问题四 如何利用沸点差异，将氮气与氧气分离开呢？ 实验视频《工业制氧气-分离液态空气法》 划重点 空气 液态空气 氮气 液态氧 氧气 低温 高压 升温 -196℃ 升温 -183℃ 液态 空气 氮气 液态氮沸 点更低， 先汽化 液态氧 分离液态空气示意图 分层研学·探理悟新 一、工业获取氧气的方法 讨论交流 问题 答案 原因 制得的氧气是纯净物还是混合物？ 该方法利用了什么原理？ 为什么氮气先汽化？ 工业制氧的优缺点比较： 优点 缺点 混合物 沸点不同 沸点更低 空气中除氧气外还含有少量稀有气体等，分离过程中难以达到100%纯度 液氮沸点（-196℃）低于液氧沸点（-183℃），氮气先汽化（属于物理变化） 温度升高时，沸点低的物质先变为气体逸出 原料廉价、易得可大规模生产、对环境的影响较小…… 需消耗大量能量（低温和高压）…… 分层研学·探理悟新 例1.分离液态空气制取氧气。 （1）液态空气汽化时首先分离出氮气，原理是 。 （2）此分离空气法属于物理变化，判断的依据是 。 一、工业获取氧气的方法 氮气沸点低于氧气 没有新物质生成（或分子的种类没有变化） 典例剖析·逻辑释疑 【变式】空气中各组分的沸点如下表所示： 根据以上数据，通过分析可以得出： （1）工业上可通过加压、降温的方法将净化后的空气变成液态，然后利用液氮和液氧的 不同，控制温度，使 先蒸发出来，剩下的主要为 。 （2）工业制氧气是 填“物理变化”或“化学变化”）。 （3）工业上制得的氧气是 （填“纯净物”或“混合物”）。 一、工业获取氧气的方法 沸点 液氧 氮气 物理变化 混合物 典例剖析·逻辑释疑 一定条件 氧气 O2 在实验室中，可利用某些 含有氧元素的物质 在一定条件下发生化学反应来制备氧气。 例如： 水 过氧化氢 高锰酸钾 氯酸钾…… H2O H2O2 KMnO4 KClO3 分解过氧化氢制取氧气 加热高锰酸钾（氯酸钾）制取氧气 情境导入·问题启思 过氧化氢在 二氧化锰存在下的分解 02 14 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 实验探究 过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 【操作步骤】 （1）用量筒量取 5 mL 5% 的过氧化氢溶液，加入试管中，将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 （2）向上述试管中加入少量二氧化锰， ，然后将带火星的木条伸入试管。观察并记录实验现象。 实验视频《过氧化氢在二氧化锰存在下的分解》 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 实验探究 过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 【现象记录】 实验编号 现象 原因 实验（1） 实验（2） 实验（3） 【实验结论】 在二氧化锰存在的条件下，过氧化氢能更快地分解产生氧气。 带火星的木条不复燃 常温下，过氧化氢溶液分解缓慢，放出氧气的量很少，不足以使带火星的木条复燃 加入少量二氧化锰后，产生大量气泡，带火星的木条复燃 二氧化锰加快了过氧化氢的分解，快速产生大量氧气，氧气有助燃性，使带火星的木条复燃 重新加入过氧化氢溶液后，继续产生大量气泡，带火星的木条再次复燃 过氧化氢被消耗，二氧化锰未被消耗，继续加入过氧化氢溶液后反应继续进行，快速产生的大量氧气使带火星的木条再次复燃 分层研学·探理悟新 催化剂的特点 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 问题五 二氧化锰在反应中起什么作用呢？ 像二氧化锰这种在化学反应中能够改变化学反应的速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后均不发生变化的物质叫做催化剂。 催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。 一变 质量不变 能加快（或减慢）化学反应速率 改变反应速率 反应前后本身的质量不变 化学性质不变 反应前后的化学性质不变 二不变 划重点 催化剂不是反应物，也不是生成物，且不改变生成物的质量。 本实验中，二氧化锰作为催化剂，起加快化学反应速率的作用。 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 问题六 如何制取并收集一瓶氧气？ 实验视频《过氧化氢制取氧气》 过氧化氢制取氧气实验装置图 【反应原理】 过氧化氢 水 + 氧气 二氧化锰 H2O2 H2O O2 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 问题七 如何将玻璃导管、橡胶塞、乳胶管等各实验仪器连接起来？ 把玻璃管插入橡胶塞 （玻璃管一端用水润湿， 转动插入） 在玻璃管上套上乳胶管 （玻璃管一端用水润湿， 转动插入） 用橡胶塞塞住试管 （旋转塞入） 划重点 润湿的目的：起润滑作用，减小摩擦，防止玻璃管折断或橡胶塞破损。 旋转/转动的目的：使仪器均匀受力、紧密贴合，保证装置气密性良好。 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 问题八 如何检查装置的气密性？ 步骤 操作内容 ① 将导管末端浸入盛有水的水槽中（液面下约1-2cm） ② 用手心紧握试管外壁（或锥形瓶外壁） ③ 观察导管口是否有气泡冒出 ④ 松开手，观察导管内是否形成一段水柱 划重点 如装置气密性良好： 用手握紧试管时，导管口会冒出气泡。 松手后，导管内会形成一段水柱。 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 问题九 如何收集一瓶氧气？依据是什么？ 方法 适用条件 依据 排水法 气体难溶或微溶于水，且不与水反应 向上排空气法 气体密度大于空气，且不与空气反应 向下排空气法 气体密度小于空气，且不与空气反应 O₂不易溶于水 O₂密度> 空气 排水法的优点： 收集的气体纯度高 容易观察气体是否收集满 向上排空气法的优点： 操作较为方便 收集的气体较干燥 ×不适用 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 问题十 如何证明氧气已收集满（验满）呢？ 向上排空气法 排水法 验满方法： 将带火星的木条放在集气瓶口处，若木条复燃，则证明氧气已收集满。 验满方法： 当观察到集气瓶中的水被排光，集气瓶口有大气泡向外冒出时，则证明氧气已收集满。 划重点 根据实验需求的不同，选择合适的收集方法。 向上排空气法收集的氧气较干燥，排水法收集的氧气较湿润但更纯净。 分层研学·探理悟新 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 总结归纳 过氧化氢分解制取氧气的实验步骤 01 组装仪器、搭建实验装置 检查装置的气密性 02 先添加固体药品，再液体药品 03 打开分液漏斗活塞 04 收集氧气 05 验满 06 分层研学·探理悟新 例2.用H2O2溶液和MnO2来制氧气，为了证明MnO2的催化作用，甲同学通过以下装置来进行实验探究： 图1中加入amLH2O2溶液，然后塞入带火星木条的橡胶塞，如图2所示，观察到的现象是 。再通过漏斗加入bgMnO2，如图3所示，此时观察到的现象是 ，说明MnO2具有能_______________________的化学性质。充分反应后，将图3的混合液进行过滤、洗涤、 、称量，固体仍为，甲同学认为MnO2是催化剂。 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 加快H2O2溶液反应速率 带火星的木条不复燃 带火星的木条复燃 干燥 典例剖析·逻辑释疑 【变式】某实验小组设计如图实验对过氧化氢分解进行探究。下列相关说法正确的是（ ） A．对比实验甲和丁，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响 B．对比实验乙和丁，探究MnO2对H2O2分解速率的影响 C．对比实验甲和乙，探究温度对H2O2分解速率的影响 D．对比实验甲、丙和丁，探究MnO2和温度对H2O2分解速率影响的程度 D 二、过氧化氢在二氧化锰存在下的分解 典例剖析·逻辑释疑 加热高锰酸钾 制取氧气 03 26 三、加热高锰酸钾制取氧气 实验探究 加热高锰酸钾制取氧气 【操作步骤】 （1）在试管中加入少量高锰酸钾，并在试管口放一团玻璃棉，如图所示，以从下到上、从左到右的顺序搭建好装置。预先准备好1个盛满水的集气瓶，倒扣在水槽中。 （2）点燃酒精灯并在试管底部来回移动，以使试管底部受热均匀。然后，集中加热高锰酸钾，待导管口出现稳定气流后，将 导管伸入集气瓶，开始收集气体。 （3）集气瓶中水全部排出后，用毛玻璃 片盖住瓶口，取出集气瓶放于桌面。将导 管移出水槽，然后熄灭酒精灯。 分层研学·探理悟新 实验探究 加热高锰酸钾制取氧气 实验视频《加热高锰酸钾制取氧气》 查 检查装置的气密性 将高锰酸钾固体装入试管中 装 将试管固定在铁架台上 定 点燃酒精灯，开始加热 点 收集氧气 收 先将导管移出水槽 移 熄灭酒精灯，停止加热 熄 三、加热高锰酸钾制取氧气 【反应原理】 高锰酸钾 锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 加热 分层研学·探理悟新 问题十一 试管口为什么要放一团棉花？ 三、加热高锰酸钾制取氧气 【原因分析】 防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成导管堵塞或污染水槽。 实验前 实验后 实验视频《加热高锰酸钾固体局部特写镜头》 分层研学·探理悟新 问题十二 为什么试管口要略向下倾斜？ 三、加热高锰酸钾制取氧气 【原因分析】 防止加热时产生的冷凝水倒流至试管底部，导致试管受热不均而炸裂。 正确图解 错误示范 此时试管口低于试管底部，试管口略向下倾斜，试管内产生的冷凝水流向低处的试管口处。 此时试管口高于试管底部，试管口略向上倾斜，试管内产生的冷凝水流向低处的试管底部。 热的玻璃遇到冷凝水后可能因冷热不均而炸裂。 分层研学·探理悟新 问题十三 什么时候开始收集气体？ 三、加热高锰酸钾制取氧气 【原因分析】 待导管口出现连续、均匀的气泡时再收集——先排出的气体中含有装置内的空气，过早收集会使氧气不纯。 实验视频《排水法收集氧气》 刚开始加热时，试管内温度升高，但还没达到高锰酸钾分解的温度，没有氧气生成。 此时导管口冒出的气泡，是试管内的空气受热膨胀后逸出，不是氧气。 如果这时就收集，集气瓶中会混入空气，导致氧气不纯。 注意： 分层研学·探理悟新 问题十四 实验结束时，为什么要先将导管移出水槽，再熄灭酒精灯？ 三、加热高锰酸钾制取氧气 【原因分析】 防止水槽中的水倒吸入热的试管，导致试管炸裂。 实验视频《先移导管再熄灭酒精灯》 先熄灭酒精灯，试管停止加热，温度迅速下降，管内气体遇冷收缩，压强减小，小于外界大气压。 导管口仍浸在水中，大气压将水槽中的水压入导管，进入尚处高温的试管。 冷水使试管局部骤冷、玻璃急剧收缩，受力不均导致试管炸裂。 注意： 分层研学·探理悟新 总结归纳 两种制取氧气方法的比较 三、加热高锰酸钾制取氧气 比较项目 过氧化氢+MnO₂ 加热KMnO₄ 反应物状态 反应条件 催化剂 发生装置 液体（+固体） 常温 MnO₂ 固液不加热型 固体 加热 无（MnO₂是生成物） 固体加热型 分层研学·探理悟新 问题十五 实验室制取气体需要遵循怎样的思路和方法？ 三、加热高锰酸钾制取氧气 选择什么反应来产生目标气体？ 确定反应原理 用什么方法收集气体？ 选择收集装置 用什么装置进行反应？ 选择发生装置 如何证明得到的是目标气体？如何判断已收集满？ 检验与验满 原料是否易得、反应是否安全、速率是否适中…… 反应物状态（固/液/气）+ 反应条件（是否加热） 气体密度（与空气比）+ 溶解性（是否溶于水、是否与水反应） 气体的特征性质 分层研学·探理悟新 例3.实验室用高锰酸钾制取氧气应选择的仪器是（ ） A．①②⑦⑧ B．①③④⑦ C．①②④⑥⑨ D．①③④⑤⑥⑨ D 三、加热高锰酸钾制取氧气 典例剖析·逻辑释疑 【变式】加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是（ ） A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管 B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品 C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气 D．也可以用向上排空气法收集氧气 C 三、加热高锰酸钾制取氧气 典例剖析·逻辑释疑 氧气的制备 氧气的工业制法 氧气的实验室 制法 过氧化氢分解 加热高锰酸钾 加热氯酸钾 分离液态空气法 体系梳整·认知升华 1．高锰酸钾加热制取O2的实验中操作不正确的是（ ） A．检查装置气密性 B．取用药品 C．加热高锰酸钾 D．收集氧气 C 当堂诊学·成效校验 2．化学兴趣小组的同学们利用常见材料制作了一台简易化学制氧机（如图），并以过氧化氢溶液和二氧化锰为试剂，通过该制氧机制取氧气。以下有关分析中正确的是（ ） A．二氧化锰作为反应物，可以加快反应速率 B．该装置中所用试剂只需要定期补加过氧化氢溶液即可 C．过滤仓中水的作用是控制反应速率 D．产生的氧气也可作为燃料使用 B 当堂诊学·成效校验 3．下列关于催化剂的说法正确的是（ ） A．二氧化锰可以作任何反应的催化剂 B．化学反应前后催化剂的性质保持不变 C．不加入二氧化锰，过氧化氢也能分解产生氧气 D．在化学反应前后质量不变的物质一定是该反应的催化剂 C 当堂诊学·成效校验 4．如图是我们学过的四种制取氧气途径，以下说法不正确的是（ ） A．途径①是比较符合环保、安全要求的方法 B．途径①②可以用二氧化锰作催化剂 C．途径②③反应属于化合反应 D．途径④发生物理变化 C 当堂诊学·成效校验 5．如图是实验室用高锰酸钾制取并收集氧气的装置图，有关说法正确的是（ ） A．塞棉花可防止空气进入试管 B．加热时要塞紧橡胶塞防止漏气 C．实验中用了向下排空气法收集氧气 D．将燃着的本条放在集气瓶口检验氧气是否集满 B 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 沪科版五四学制八年级全一册 43 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $