第二单元空气和氧气作业设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学第二单元《空气和氧气》分层作业设计，系统覆盖空气成分、氧气性质、物质分类、实验探究等核心知识，通过基础巩固层辨析概念、能力提升层深化原理、创新实践层联系实际，帮助学生构建“概念-实验-应用”的完整知识网络。 其亮点在于采用“基础-能力-创新”三级分层设计，基础层通过纯净物与混合物辨析强化化学观念，能力层结合测定氧气含量实验误差分析培养科学思维，创新层设计野外制氧跨学科项目提升科学探究与实践能力。这种分层模式既满足不同学生需求，又为教师提供精准复习抓手，有效巩固知识并提升核心素养。

第二单元《空气和氧气》分层作业设计 一、 基础巩固层 （预计用时：8-10分钟） 设计目标： 立足课本，帮助学生掌握空气成分、氧气性质、基本概念（混合物/纯净物、物理/化学变化）等核心知识点，建立化学语言基础（文字表达式）。 题目1：空气的组成与环保 试题内容： 1．空气是人类生产活动的重要资源，其中含量较高且化学性质不活泼的气体是 A．氧气 B．氮气 C．水蒸气 D．二氧化碳 2．用红磷探究空气中氧气的含量实验中，无需标注的图标是 A．热烫 B．排风 C．明火 D．锐器 设计意图： 考查学生对空气成分（体积分数）的记忆，以及对常见空气污染物的辨识。通过对比稀有气体和氮气的无害性，强化环保意识。 题目2：物质分类与变化 试题内容： 判断下列物质属于“纯净物”还是“混合物”： （1）澄清石灰水 ______ （2）冰水混合物 ______ （3）液氧 ______ 设计意图： 针对学生易混淆的“纯净物与混合物”概念（如误认为冰水是混合物、液氧是混合物）进行辨析，考查概念的本质区别（是否由一种物质组成）。 题目3：氧气的性质 试题内容： 1.关于氧气物理性质的描述，错误的是（ ） A. 通常状况下是无色无味的气体 B. 密度比空气略大 C. 不易溶于水 D. 液态氧也是无色的 设计意图： 巩固氧气的物理性质（色态味、密度、水溶性）。特别强调“液态氧是淡蓝色的”这一易错点，考查学生识记的准确性。 2.下列有关实验现象的描述正确的是（ ） A．红磷燃烧产生大量白色烟雾 B．铁丝在空气中剧烈燃烧，火星四射 C．硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰 D．木炭在空气中充分燃烧生成二氧化碳 二、 能力提升层 （预计用时：12-15分钟） 设计目标： 侧重于实验原理的深度理解、语言规范表达、误差分析及逻辑推理。适合中等及以上水平学生。 题目1：测定空气中氧气含量实验（误差分析） 1．某兴趣小组对教材中“测定空气中氧气含量”实验（如图甲）进行了改进，设计了图乙（选用容积为35mL的试管作反应容器）的实验方案，收到了良好的实验效果。对比分析下面两个实验，回答下列问题： (1)甲实验发生反应的文字表达式为 _________。 (2)乙实验中，注射器活塞最后将停止在约 _____mL刻度处。 (3)对照甲实验，你认为乙实验有何优点？_______。（回答一点即可） 设计意图： 从死记硬背实验结果转向实验探究思维的培养。要求学生理解压强差原理，能从装置气密性、药品用量、温度恢复、操作时机等多角度进行逻辑归因，提升科学严谨性。 题目2：氧气的性质验证（描述与推理） 2．同学们开展项目式学习，探究氧气制取及简易供氧器制作。 项目一：实验室制取氧气 (1)写出标号仪器名称：①___________。 (2)实验室用过氧化氢和二氧化锰混合制氧气，应选择的发生与收集装置组合是___________。 项目二：基于特定需求设计和制作简易供氧器 (3)图1加湿舱内水的作用是___________，加湿舱可等效为图2中的___________(填“A”“B”或“C”)装置。 3．氧气是生产生活中重要的物质。 (1)氧气有很多用途，下列属于氧气用途的是___________(填字母)。 A．医疗急救 B．食品防腐 C．作航天火箭发射助燃剂 D．霓虹灯 (2)装满氧气的集气瓶，如图1所示，用带火星的木条分别以甲、乙两种方式迅速插入，发现木条复燃，且在甲中燃烧比在乙中更旺。上述实验说明了氧气具有的性质是___________。 (3)如图2所示“氧气”要穿过迷宫，从进口顺利地走到出口，途中遇到不反应的物质才能通过(反应条件省略)。 ①“箭头”画出了“氧气”应行走的路线，“氧气”不能从甲处通过。你认为甲处放的物质是___________(填字母)，文字表达式为___________。 A．硫        B．水        C．氦气 ②不考虑甲，氧气在进迷宫过程中，碰到了___________种能阻止它前进的物质，这几个反应的基本反应类型___________(填“相同”或“不相同”)。 ③请写有白烟产生的反应的文字表达式：___________。 设计意图： 强化“现象描述”与“结论”的区别（如“生成使澄清石灰水变浑浊的气体”而非“生成二氧化碳”），训练化学方程式的文字表达规范。同时针对铁丝燃烧的细节（预热、水的作用）进行深度考察。 题目3：催化剂概念辨析 试题内容： 实验室用过氧化平制取氧气时，加入少量二氧化锰，下列说法正确的是（ ） A. 二氧化锰是反应物，质量减少 B. 不加二氧化锰，过氧化氢不会产生氧气 C. 二氧化锰能改变过氧化氢分解的速率 D. 反应停止后，可通过过滤回收二氧化锰，其性质不变 设计意图： 考查催化剂“一变两不变”的核心内涵（改变速率、质量不变、化学性质不变）。通过设置“不加速是否产生氧气”的干扰项，纠正“催化剂是必须的”这一错误前概念。 3、 创新实践层 （预计用时：15分钟以上，可课外完成） 设计目标： 以真实情境或跨学科项目为载体，鼓励学生设计实验、解决实际问题、查阅资料，培养创新意识与科学态度。 题目1：野外制氧项目（跨学科实践） 试题情境： 假设你在野外露营，急需少量氧气用于急救或生火。 任务：请运用家庭中的常见物品（如消毒液、生锈铁钉、土豆、酵母粉、蔬菜等）模拟实验室制取氧气的原理。 （1）选择你认为可行的两种反应物（写出名称）。 （2）简述你的方案步骤，并说明该方案利用了氧气的什么化学性质来检验氧气已集满。 设计意图： 打破实验室局限，引导学生关注生活中的化学（如过氧化氢在生物酶催化下分解）。考察学生将“实验室制氧气”原理迁移到“生活实践”的能力，培养科学服务于生活的意识。 题目2：关于“制取氧气”的微探究 试题内容： 人类生活离不开氧气。化学兴趣小组对医用过氧化氢制取氧气进行了如下探究： 【实验装置】 (1)实验开始前，需要检查_______。 (2)使用MnO2作催化剂进行实验。实验前用精密的天平称量MnO2的质量，实验后把MnO2洗净、干燥，再称重，发现它的质量_______(填“增大”“不变”或“减小”)。 (3)利用实验装置，使用香菇、平菇、金针菇、木耳分别催化50 mL 3%医用过氧化氢制氧的数据如下： 催化剂的种类 平菇 香菇 金针菇 木耳 催化剂的形状 米粒状 米粒状 米粒状 米粒状 催化剂的质量 5 g 5 g 5 g 5 g 收集100 mL O2需要的时间 43 s 67 s 74 s 306 s 根据上表数据分析，催化效果最好的催化剂的种类是_______。 (4)若要利用实验装置探究催化剂的用量对医用过氧化氢制氧催化效果的影响，结合(3)中的实验，设计一个实验方案_______(必选实验用品：香菇、3%医用过氧化氢)。 【查阅资料】平菇、香菇、金针菇、木耳中的过氧化氢酶才是过氧化氢分解的催化剂。生物细胞代谢会产生过氧化氢。 (5)据此推测，在生物体细胞内普遍存在过氧化氢酶的原因可能是_______。 第二单元《空气和氧气》分层作业答案解析 一、 基础巩固层 题目 1：空气的组成与环保 1.B【解析】空气是人类生产活动的重要资源，其中含量较高且化学性质不活泼的气体是氮气（占空气总体积的78%）。空气成分按体积计算：氮气约 78%，氧气约 21%，稀有气体约 0.94%，二氧化碳约 0.03%，其他气体和杂质约 0.03%。 2．D【解析】A、红磷燃烧放热，实验装置温度较高，图中所示标志是热烫标志，需标注。B、红磷燃烧生成的五氧化二磷是固体颗粒，会刺激呼吸道，实验应在通风条件下进行，图中所示标志是排风标志，需标注。C、用红磷探究空气中氧气的含量实验中，需要用酒精灯进行加热，图中所示标志是明火标志，需标注。D、图中所示标志为锐器，该实验无需用到锐器，不需标注。 题目 2：物质分类与变化 参考答案： （1）混合物 （2）纯净物 （3）纯净物 【解析】澄清石灰水是氢氧化钙的水溶液，由两种物质组成→ 混合物。冰水混合物中只含H₂O一种分子，只是状态不同→ 纯净物。液氧是液态氧气，只含O₂一种物质→纯净物。 题目 3：氧气的性质 1.参考答案：D【解析】A、B、C 均为氧气通常情况下的物理性质，正确。D 错误：液态氧呈淡蓝色，不是无色（许多学生根据“液氧”字面联想水或液氮的颜色，易错） 2.参考答案：C【解析】A. 红磷燃烧生成五氧化二磷固体，产生大量白烟，烟是固体小颗粒，雾是小液滴，因此不是白色烟雾，该选项错误。B. 铁丝在空气中只能红热，无法燃烧，只有在氧气中才能剧烈燃烧、火星四射，该选项错误。C. 硫在氧气中燃烧确实发出明亮的蓝紫色火焰，同时生成有刺激性气味的气体，实验现象描述正确，该选项正确。D. 描述实验现象不能出现生成物名称，“生成二氧化碳”属于实验结论，不属于实验现象，该选项错误。 二、 能力提升层 题目 1：测定空气中氧气含量实验（误差分析） 1. (1) (2).3 (3)实验结果更准确或误差小 【解析】（1）略； （2）乙实验中红磷燃烧消耗氧气，待完全反应后逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，注射器活塞左移，减少的体积就是消耗氧气的体积，氧气约占空气体积的，因此消耗氧气的体积为：=7mL，因此活塞最终停在=3mL刻度处； （3）乙装置全程密闭，既避免了甲实验中点燃红磷伸入容器时部分空气受热逸出导致的实验误差，也避免了反应生成的五氧化二磷逸散污染空气。 题目 2：氧气的性质验证（描述与推理） 2．(1)酒精灯 (2)BC或BE (3)根据产生气泡的速率观察产生氧气的速率(或湿润氧气有利于呼吸) B 【解析】（1）图中标号①所示仪器为实验室常用加热仪器——酒精灯； （2）过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，该反应为固液常温反应，不需加热，因此发生装置选B；氧气不易溶于水，且密度比空气略大，可用排水法或向上排空气法收集，因此收集装置可选C或E；故组合为BC或BE； （3）加湿舱中的水有两个主要作用：①可通过观察气泡产生的快慢，判断氧气产生速率；②可对氧气进行湿润处理，利于呼吸；加湿舱中气体先经导管进入水中，再从另一端导出，其结构与图2中的B装置等效。 3.(1)AC (2)支持燃烧、密度比空气大 (3) A 2 相同 【解析】（1）A、氧气能供给呼吸，可用于医疗急救，符合题意；B、氧气化学性质比较活泼，会加速食品氧化变质，不能用于食品防腐，不符合题意；C、氧气具有助燃性，可用作航天火箭发射助燃剂，符合题意；D、稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可用于制作霓虹灯，不符合题意。 故选：AC； （2）带火星的木条复燃，可证明氧气能支持燃烧；甲瓶正放、乙瓶倒放，木条在甲中燃烧更旺，说明氧气密度比空气大，倒放时氧气易向下逸散，导致乙瓶上方氧气浓度低，所以木条在甲中燃烧比在乙中更旺； （3）①“氧气”在途中遇到不反应的物质才能通过，硫在点燃条件下能和氧气反应生成二氧化硫，水、氦气都不与氧气反应，“氧气”不能从甲处通过，因此甲是硫，故选：A； 硫在点燃条件下和氧气反应生成二氧化硫，文字表达式为；②铁在点燃条件下能和氧气反应生成四氧化三铁，红磷在点燃条件下能和氧气反应生成五氧化二磷，氩气、二氧化碳均不与氧气反应，故不考虑甲，氧气在进迷宫过程中，碰到了2种能阻止它前进的物质；铁在点燃条件下和氧气反应生成四氧化三铁，红磷在点燃条件下和氧气反应生成五氧化二磷，以上反应均符合“多变一”的特点，属于基本反应类型中的化合反应，故这几个反应的基本反应类型相同；③红磷在点燃条件下和氧气反应生成五氧化二磷，产生大量白烟，文字表达式为。 题目 3：催化剂概念辨析 参考答案： C 【解析】A 错误：二氧化锰是催化剂，反应前后质量不变，不是反应物。B 错误：不加二氧化锰，过氧化氢也能缓慢分解产生氧气，只是速率很慢。C 正确：催化剂能改变（加快或减慢）反应速率。D 错误：反应后二氧化锰的化学性质不变，但物理性质（如颗粒大小、是否混有杂质）可能改变，且过滤后需要洗涤干燥才能验证性质不变，但选项说“其性质不变”若理解为化学性质则可以回收利用，但初中阶段通常强调“化学性质不变”，不过本题 D 中将“性质”笼统表述，且“可通过过滤回收”在实际实验中可行，但“性质不变”不够严谨，因 C 明确且教材原话是“改变反应速率”，故选 C。 三、 创新实践层 题目 1：野外制氧项目（跨学科实践） 参考答案（示例）： （1）过氧化氢溶液（或双氧水） + 土豆（或新鲜猪肝、生锈铁钉、酵母粉等） （2）方案步骤： ① 将土豆切块（或捣碎）放入塑料瓶底部； ② 倒入适量双氧水，立即用带有导管的软木塞（或用气球、塑料袋代替）塞住瓶口； ③ 将另一端导管伸入倒扣的集气瓶（或水盆中倒置的容器）中，用排水法收集氧气。 检验氧气已集满：将带火星的木条伸到集气瓶口（或导管出口），若木条复燃，说明氧气已满。利用了氧气支持燃烧（助燃性）。 简析： 此方案基于过氧化氢在生物酶（土豆中的过氧化氢酶）作用下快速分解制氧。开放性题目，只要原理正确（如也可用高锰酸钾加热，但野外较难实现），能迁移实验室制氧方法即可。 题目 2：关于“制取氧气”的微探究 (1)装置的气密性 (2)不变 (3)平菇 (4)取相同体积的3%医用过氧化氢溶液于装置中，分别加入不同质量（如2g、5g、8g）的米粒状香菇，测量收集100mL氧气所需的时间，对比催化效果 (5)催化过氧化氢快速分解为水和氧气，清除过氧化氢的毒害，保障细胞正常的生命活动 【解析】（1）制取气体的实验，开始前必须检查装置的气密性，防止装置漏气导致收集不到气体或实验失败。 （2）催化剂的定义是 “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”。因此，MnO2作为催化剂，反应后洗净、干燥再称量，其质量不变。 （3）催化效果越好，反应速率越快，收集相同体积的气体所需时间越短。表格中平菇催化时收集100mL O2仅需43s，耗时最短，故平菇的催化效果最好。 （4）探究 “催化剂的用量” 对催化效果的影响时，需遵循控制变量法：取相同体积的3%医用过氧化氢溶液于装置中，分别加入不同质量（如2g、5g、8g）的米粒状香菇，测量收集100mL氧气所需的时间，对比催化效果。 （5）根据资料，“生物细胞代谢会产生过氧化氢”，而过氧化氢具有强氧化性，对细胞有毒害作用。因此，细胞内普遍存在过氧化氢酶，核心作用是催化过氧化氢快速分解为水和氧气，清除过氧化氢的毒害，保障细胞正常的生命活动。 学科网（北京）股份有限公司 $