2.3制取氧气第一课时导学案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学导学案聚焦实验室制取氧气，核心知识点包括过氧化氢分解和加热高锰酸钾两种反应及装置选择。课堂导入从氧气性质与用途切入，联系自然界氧气来源不足的问题，引导学生思考实验室制取需求，搭建前后知识衔接的学习支架。 资料特色在于通过分组实验探究反应原理、装置选择及操作要点，结合对照实验分析催化剂作用和异常现象原因，培养科学探究与实践能力。通过装置选择逻辑推理和反应类型辨析，发展科学思维，同时强调规范操作与安全意识，落实科学态度与责任，助力学生构建实验思维模型。

新人教版九年级化学课堂学案 《课题 3 制取氧气 - 第一课时》 班级：__________ 姓名：__________ 日期：__________ 一、学习目标 宏观辨识与微观探析：认识实验室制取氧气的两种常见反应，能从宏观现象区分反应差异，初步感知化学反应的物质变化规律。 科学探究与创新意识：通过分组实验探究反应原理、装置选择与操作要点，掌握基础实验探究方法。 科学态度与社会责任：规范实验操作，树立安全实验、严谨求实的科学态度。 证据推理与模型认知：结合实验现象推理反应条件，建立“反应原理—装置—操作”的实验思维模型。 二、新知导入 我们已经学习了氧气的性质，知道氧气能供给呼吸、支持燃烧，广泛应用于医疗急救、航天航空、金属冶炼等领域。自然界中氧气主要来自植物的光合作用，但无法满足实验和工业需求。那么实验室中如何快速、安全、纯净地制取氧气？可以选用哪些药品？制取氧气需要什么条件？实验装置如何选择？操作过程中有哪些关键注意事项？今天我们通过实验探究逐一解决这些问题。 三、课堂探究 探究主题一：初识实验室制取氧气的原料与原理 在之前的学习中，我们了解到氧气具有助燃性，可使带火星的木条复燃，这一性质也是我们检验氧气的核心依据。工业上可通过分离液态空气制取大量氧气，但该方法获取的氧气纯度有限，且设备要求高、不适合实验室小型实验使用。因此，实验室需要通过化学反应制取少量、纯净的氧气。本节课重点探究两种常用的实验室制氧方法：分解过氧化氢溶液制取氧气、加热高锰酸钾制取氧气。 首先围绕核心问题展开探究：能够制取氧气的化学反应，在物质组成上需要满足什么基本条件？结合化学变化前后元素种类不变的规律进行分析，氧气由氧元素组成，因此制取氧气的反应物中必须含有氧元素，这是选择制氧原料的首要依据。基于此，我们可以初步筛选出含氧元素、反应条件简单、产物纯净、安全无污染的化学物质作为实验室制氧原料，过氧化氢、高锰酸钾均符合该筛选标准。 进一步探究两种原料的基本性质：过氧化氢溶液俗称双氧水，是无色透明的液体，常温下可缓慢分解产生氧气，但分解速率极慢，无法快速收集氧气；高锰酸钾是暗紫色的固体粉末，常温下性质稳定，在加热条件下能够快速分解，生成氧气和其他固体产物。两种物质的状态、反应条件不同，也决定了后续实验装置和操作流程的差异。 探究主题二：分解过氧化氢溶液制取氧气的实验探究 探究问题1：常温下过氧化氢溶液能否快速制取氧气？ 取一支洁净的试管，加入适量的过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管内，持续观察实验现象。实验过程中可以观察到，试管内仅有极少量气泡缓慢产生，带火星的木条没有复燃。结合现象分析得出结论：常温下过氧化氢溶液分解速率极其缓慢，产生的氧气量极少，无法使带火星木条复燃，不能用于快速制取氧气。由此引发新的探究思考：如何加快过氧化氢的分解速率，实现氧气的快速制备？ 探究问题2：二氧化锰对过氧化氢分解反应有什么影响？ 另取一支相同规格的试管，加入等量的过氧化氢溶液，向其中加入少量二氧化锰黑色粉末，迅速将带火星的木条伸入试管内，观察并记录实验现象。实验中可清晰观察到，加入二氧化锰后，试管内瞬间产生大量均匀的气泡，带火星的木条迅速复燃。对比两组对照实验的现象差异，可得出初步结论：二氧化锰能够显著加快过氧化氢溶液的分解速率，让过氧化氢可以快速分解产生大量氧气。 探究问题3：二氧化锰是否参与化学反应、是否被消耗？ 针对上述实验现象，提出猜想：二氧化锰可能是反应物，参与了化学反应被消耗；也可能仅起到加快反应的作用，反应前后自身质量和化学性质不变。为验证猜想，开展延伸探究实验：待上述反应结束、试管内不再产生气泡后，再次向试管中加入适量过氧化氢溶液，观察实验现象。可观察到试管内再次快速产生大量气泡，带火星木条再次复燃。 结合实验现象推理分析：多次添加过氧化氢溶液，二氧化锰可持续加快反应速率，说明反应前后二氧化锰的化学性质没有发生改变。后续通过定量实验可验证，反应结束后过滤、干燥、称量二氧化锰，其质量与反应前完全一致。由此得出结论：二氧化锰在过氧化氢分解反应中，既没有改变质量，也没有改变化学性质，仅加快了化学反应速率，这类物质叫做催化剂。 探究问题4：如何准确界定催化剂的定义与作用？ 结合上述系列探究实验，总结催化剂的核心特征：一变二不变。“一变”指能够改变（加快或减慢）化学反应速率，本节课中二氧化锰是加快反应速率；“二不变”指化学反应前后，催化剂的质量和化学性质保持不变，物理性质可能发生改变，如粉末状态不变、颗粒粗细可能轻微变化。同时明确核心知识点：催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量，最终产生氧气的质量仅由过氧化氢的质量决定。 探究问题5：过氧化氢制取氧气的反应原理、装置选择与收集方法 通过实验探究确定，实验室利用过氧化氢制取氧气的反应原理为：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气。该反应的反应物为液态过氧化氢和固态二氧化锰，反应条件为常温、无需加热。基于反应物状态和反应条件，选择固液常温型气体发生装置，该装置无需酒精灯加热，操作简便、安全高效。 继续探究氧气的收集方法：结合氧气的物理性质，氧气不易溶于水且不与水发生反应，因此可采用排水法收集氧气，该方法收集的氧气纯度较高；氧气的密度略大于空气，且不与空气中的成分发生反应，也可采用向上排空气法收集氧气，该方法操作简便，适合收集大量氧气。同时对比两种收集方法的优缺点，排水法纯度高、含有少量水蒸气，向上排空气法纯度略低、气体干燥。 探究问题6：过氧化氢制氧实验的操作注意事项与误差分析 围绕实验顺利开展和实验准确性，探究核心操作要点：实验前必须检查装置气密性，若装置漏气，会导致生成的氧气逸散，无法收集到足量气体；添加药品时，先加入二氧化锰固体，再加入过氧化氢溶液，可避免反应初期气体快速逸出、收集不充分；使用排水法收集时，需待导管口气泡连续、均匀冒出后再开始收集，装置内初始残留的空气会导致前期气泡不纯，过早收集会使氧气纯度偏低。 同时探究实验异常现象的原因：若加入二氧化锰后，木条仍不复燃，可能原因包括装置气密性不佳、过氧化氢溶液浓度过低、二氧化锰用量过少等；若收集的氧气量不足，大概率是装置漏气或药品用量不足。通过异常现象分析，强化实验操作的规范性和严谨性。 探究主题三：加热高锰酸钾制取氧气的实验探究 探究问题1：高锰酸钾制取氧气的反应条件与反应原理 结合课前物质性质认知，高锰酸钾常温下性质稳定，无法自行分解产生氧气。据此开展探究实验：取适量暗紫色高锰酸钾固体于试管中，固定装置后用酒精灯加热，持续加热一段时间后，将带火星的木条伸入试管口，观察现象。实验现象为加热后试管内逐渐产生气体，带火星的木条复燃。由此得出结论：高锰酸钾在加热条件下可以发生分解反应，生成氧气，可用于实验室制取氧气。 通过实验分析与教材知识点结合，明确高锰酸钾受热分解的反应原理：高锰酸钾在加热条件下，分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。该反应反应物为单一固体，反应条件为加热，与过氧化氢制氧的反应体系完全不同，因此实验装置和操作流程存在明显差异。 探究问题2：高锰酸钾制氧的实验装置选择依据 基于反应原理探究装置选择逻辑：反应物为固态高锰酸钾，反应需要加热条件，因此选用固固加热型气体发生装置，核心仪器包括试管、铁架台、酒精灯、带导管的橡胶塞。结合实验安全和实验效果，进一步探究装置细节的设计原因：试管口必须略向下倾斜，防止加热过程中试管口的冷凝水回流到试管底部，导致高温试管炸裂；试管口需要放置一团棉花，这是高锰酸钾制氧的专属操作，可防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，堵塞导管或污染收集的气体。 收集装置可沿用氧气的通用收集方法，即排水法和向上排空气法，选择依据与过氧化氢制氧一致。同时对比两种制氧方法的发生装置差异，总结气体发生装置的选择核心依据：由反应物状态（固体、液体）和反应条件（加热、常温）共同决定，形成系统化的装置选择思维。 探究问题3：高锰酸钾制氧的完整实验操作流程与核心要点 通过分步探究，梳理出规范的实验操作流程，结合每一步操作探究设计原理。第一步，检查装置气密性，将导管一端伸入水中，双手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松手后导管内形成一段稳定水柱，说明气密性良好，保证装置密闭，防止气体泄漏。第二步，装入药品，将高锰酸钾粉末平铺在试管底部，增大受热面积，使反应更充分，同时在试管口放置棉花，塞紧橡胶塞。第三步，固定装置，将试管固定在铁架台上，铁夹夹在试管中上部，试管口略向下倾斜，固定稳固防止实验过程中装置晃动。 第四步，预热加热，点燃酒精灯，先移动酒精灯对试管整体均匀预热，避免试管受热不均炸裂，再集中对药品部位加热，促进反应快速发生。第五步，收集气体，排水法收集时，待气泡连续均匀冒出后再收集，集气瓶装满水倒置在水槽中，待气体集满后，瓶口有大气泡冒出时取出集气瓶，正放在桌面上。第六步，撤离导管、熄灭酒精灯，实验结束后必须先将导管移出水面，再熄灭酒精灯，探究该操作的原因：若先灭酒精灯，试管内温度降低、压强减小，水槽中的水会倒吸入高温试管，造成试管炸裂。 探究问题4：高锰酸钾制氧的氧气检验与验满方法 基于氧气的助燃性，探究通用检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内部，若木条复燃，证明瓶内气体为氧气。针对不同收集方法，探究差异化验满方法：排水法收集氧气时，无需木条验满，当集气瓶瓶口向外冒出大气泡时，说明瓶内水已排尽，氧气已集满；向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条放在集气瓶瓶口，若木条复燃，证明氧气已集满。通过对比探究，区分检验与验满的操作差异，明确检验伸入瓶内、验满置于瓶口的核心逻辑。 探究问题5：高锰酸钾制氧实验的异常现象探究与原因分析 结合实验实操场景，开展异常现象专项探究。现象一：加热后长时间没有气体产生，木条不复燃。原因分析：装置气密性不合格、药品变质、未对药品充分加热。现象二：收集的氧气不纯。原因分析：排水法收集时未待气泡连续均匀冒出就开始收集，混入装置内空气；向上排空气法收集时导管未伸到集气瓶底部，空气未完全排出。现象三：试管炸裂。原因分析：试管口未略向下倾斜、未预热直接集中加热、实验结束后先灭酒精灯后移导管、试管外壁有水珠未擦干直接加热。现象四：导管堵塞、水槽水变红。原因分析：试管口未放置棉花，高锰酸钾粉末进入导管和水槽。通过异常探究，全面掌握实验操作的易错点和安全要点。 探究主题四：两种制氧方法的对比与反应类型辨析 探究问题1：过氧化氢与高锰酸钾制氧的异同点 通过表格对比、综合分析的方式，系统探究两种实验室制氧方法的异同。相同点：反应均为化学变化，均可制取纯净氧气，均可采用排水法和向上排空气法收集气体，均利用氧气的助燃性进行检验和验满。不同点：反应原料不同，分别为过氧化氢溶液（液）、高锰酸钾固体（固）；反应条件不同，分别为常温催化、加热；发生装置不同，分别为固液常温型、固固加热型；反应产物不同，过氧化氢分解生成水和氧气，高锰酸钾分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；操作复杂度不同，过氧化氢制氧操作更简便、安全，高锰酸钾制氧操作步骤更多、需要加热，操作要求更严格。 探究问题2：辨析分解反应的定义与特征 结合两组制氧的化学反应方程式，探究反应的共同特征。过氧化氢分解反应中，反应物只有过氧化氢一种物质，生成物为水和氧气两种物质；高锰酸钾分解反应中，反应物只有高锰酸钾一种物质，生成物为锰酸钾、二氧化锰、氧气三种物质。由此总结分解反应的定义：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的化学反应。提炼分解反应的核心特征：一变多，区别于之前学习的多变一的化合反应。通过对比两类基本反应类型，构建化学反应分类的基础认知。 四、课堂总结 课题3 制取氧气（第一课时） 一、过氧化氢制取氧气（固液常温型） 催化剂（二氧化锰）：一变二不变（改速率、质量和化学性质不变） 装置：固液常温型发生装置；排水法、向上排空气法收集装置 二、高锰酸钾制取氧气（固固加热型） 装置要点：试管口略向下倾斜、管口放棉花 操作口诀：查、装、定、点、收、离、熄 三、核心知识点 1. 氧气检验：带火星木条伸入瓶内，木条复燃 2. 氧气验满：排水法看瓶口冒泡；排空气法木条放瓶口复燃 3. 反应类型：分解反应（一变多） 五、参考答案 （一）新课导入问题答案 实验室通过含氧元素的物质发生化学反应制取纯净氧气；常用原料为过氧化氢、高锰酸钾、氯酸钾；过氧化氢制氧无需加热、依靠催化剂加快反应，高锰酸钾制氧需要加热，二者装置、操作流程存在明显差异，可根据实验场景灵活选用。 （二）课堂探究系列问题答案 探究主题一答案：制取氧气的反应物必须含有氧元素；过氧化氢常温缓慢分解产氧，速率极慢；高锰酸钾常温稳定，加热可快速分解产氧；两种物质均含氧元素，符合制氧原料筛选条件。 探究主题二答案：1. 常温下过氧化氢分解速率极慢，无法快速制取氧气；2. 二氧化锰可显著加快过氧化氢分解速率；3. 二氧化锰不是反应物，反应前后质量和化学性质均不变，可重复使用；4. 催化剂核心特征：一变二不变，只改反应速率，不改生成物质量；5. 反应原理为过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气，选用固液常温型发生装置，可通过排水法、向上排空气法收集氧气；6. 实验前查气密性、先固后液加药品、气泡连续均匀后收集，装置漏气、药品浓度不足会导致实验失败。 探究主题三答案：1. 高锰酸钾需在加热条件下分解产氧，反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；2. 固体加热反应选固固加热型装置，试管口略向下倾斜防水倒流炸裂试管，管口棉花防止粉末堵塞导管；3. 实验操作严格遵循查、装、定、点、收、离、熄，先移导管后熄灯防止水倒吸；4. 氧气检验：木条伸入瓶内复燃；排水法验满看瓶口冒泡，排空气法木条放瓶口复燃；5. 装置漏气、未预热、管口无棉花、操作顺序错误会引发实验异常。 探究主题四答案：两种方法均为化学变化、均为分解反应、收集方式一致；差异体现在反应原料、反应条件、发生装置、操作难度；分解反应特征为一变多，由一种物质生成多种新物质。 探究主题五答案：实验室制气核心思路：选含氧原料→明确反应原理→依条件选装置→规范操作→特征验气；核心规律：催化剂不影响产物质量，加热型装置需严控操作安全，可按需选择气体收集方法。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $