2.3氧气的制备（第一课时）教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学教学设计聚焦氧气的制备，涵盖工业分离液态空气（物理变化）与实验室过氧化氢分解（二氧化锰催化、分解反应），衔接氧气性质旧知，结合医疗、工业等生活场景创设问题情境，搭建“性质-用途-制备”的学习支架。 以任务驱动小组探究为特色，通过三组对照实验（过氧化氢单独、加二氧化锰、重复加过氧化氢）突破催化剂“一变二不变”难点，体现科学思维与科学探究，实验装置选择与操作规范培养严谨习惯，助学生构建气体制备模型，提升教师教学效率。

第 3 节 氧气的制备 - 第一课时（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 化学观念：学生能够区分氧气的工业制法与实验室制法，理解过氧化氢分解制氧气的反应原理，明晰催化剂的核心特征与分解反应的基本定义，建立“物质制备依托化学反应、反应条件决定制备方式”的基础化学观念，能够从物质变化角度区分物理制氧与化学制氧的本质差异。 科学思维：通过对比实验、现象观察、数据分析、原理归纳的探究过程，培养观察辨析、逻辑推理、归纳总结的科学思维。能够自主对比不同制氧方法的优劣，分析实验装置、操作步骤的设计依据，初步形成气体制备的通用探究思路，学会基于实验证据推导化学原理。 科学探究与实践：熟练掌握过氧化氢制氧气的实验仪器使用、装置组装、气体收集等基本实验操作，规范完成探究实验，精准观察、记录实验现象，自主梳理实验流程与注意事项，提升动手实践、实验探究、问题排查的实操能力，养成规范严谨的实验习惯。 科学态度与责任：感受化学实验的严谨性与规范性，树立安全实验、规范操作的实验意识，体会化学技术在工业生产、医疗急救、生活应用中的重要价值，认识化学与生产生活的紧密关联，培养求真务实、勇于探究的科学态度与学以致用的责任意识。 重点 和难点 教学重点：掌握工业分离液态空气制氧气的原理与变化类型，熟练掌握实验室过氧化氢和二氧化锰制取氧气的反应原理、实验装置、操作流程与气体收集方法，精准理解催化剂的概念与作用特征，能够准确判断分解反应，熟记实验核心操作规范与基础实验现象。 教学难点：深度理解催化剂“一变二不变”的核心内涵，能够结合实验现象分析二氧化锰在反应中的作用，区分催化剂与反应物的本质差异；理解气体制备实验装置的设计原理，掌握实验操作细节的设计依据，初步构建实验室制取气体的通用思维模型，规避实验操作中的常见错误。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 生活中氧气无处不在，动植物呼吸、燃料燃烧、医疗急救、金属焊接都离不开氧气。空气中含有约21%的氧气，无法直接满足工业生产、医疗救治等场景的纯净氧气使用需求。我们已经学习了氧气的物理性质与化学性质，知晓了氧气的多样用途，那纯净的氧气如何批量制备？工业上大规模制氧和实验室少量制氧的方法是否相同？制备过程中蕴含哪些化学原理与实验技巧？本节课将通过层层探究，解锁氧气的两种核心制备方法，掌握气体制备的基础化学知识与实验技能。 结合生活与生产真实场景创设问题情境，衔接学生已学氧气性质知识，搭建新旧知识桥梁。通过生活化提问激发学生探究兴趣，引发学生主动思考氧气制备的必要性与方法差异，自然引出本节课核心学习内容，明确课堂探究方向。 讲授新课 任务一：回顾旧知，梳理氧气应用与制备需求 学生自主开展小组合作探究，系统回顾上节课所学氧气的核心性质与广泛用途，结合生活经验与课本知识，梳理氧气在不同场景下的使用要求。首先，各小组独立总结氧气的物理性质，明确氧气无色、无味、不易溶于水、密度略大于空气的核心特征，思考这些物理性质对氧气收集、储存、制备的影响。随后，小组汇总氧气的主要用途，分类梳理生活、医疗、工业三大场景的应用，生活中用于动植物呼吸、维持生命活动，医疗中用于急救缺氧患者、辅助呼吸治疗，工业上用于炼钢、气焊、航天推进等生产作业。 小组探究结束后，开展班级交流研讨，聚焦核心问题展开思辨：自然空气中的氧气能否直接用于工业炼钢、重症急救等场景？学生结合常识与认知自主分析，得出空气中氧气纯度低、含有氮气、二氧化碳、水蒸气等杂质，无法满足高精度生产和医疗需求的结论。由此推导得出，生产生活中需要人工制备高纯度氧气，进而明确本节课的学习核心，区分工业大规模制氧与实验室精细化制氧的不同思路，为后续新知学习奠定认知基础。本任务旨在通过旧知回顾与思辨探究，培养学生知识迁移能力，建立“性质决定用途，用途催生制备方法”的化学逻辑。 任务二：探究工业制取氧气的方法与原理 教师依托教材文本、工业制氧流程图，引导学生自主阅读教材对应内容，以任务驱动形式开展自主探究，聚焦工业制氧的原料、方法、原理、变化类型、产品储存五大核心问题展开学习。学生自主梳理得出，工业制取氧气的原料为空气，空气来源广泛、成本低廉、可循环利用，完全适配工业大规模生产的需求，是工业制氧的最优原料选择。 针对工业核心制法——分离液态空气法，学生结合教材图示与文本信息，梳理完整生产流程。首先对空气进行净化处理，去除空气中的灰尘、二氧化碳、水蒸气等杂质，避免杂质影响后续分离效果；随后通过低温加压的方式，将气态空气转化为液态空气；最后利用液态空气中各组分沸点不同的原理进行分离，其中氮气沸点更低，优先汽化蒸发，剩余沸点较高的液态氧，即为工业制备的液态氧气。 学生小组重点研讨核心原理与变化类型，对比氮气与氧气的沸点差异，明确分离的核心依据，同时辨析该过程的物质变化类型。小组交流后总结，分离液态空气的全过程仅发生物质状态的改变，没有新物质生成，属于物理变化，区别于化学实验中的化学反应制氧。除此之外，学生自主拓展了解工业新型制氧技术，包括膜分离技术、分子筛制氧技术等，知晓新型技术凭借高效、便捷的优势，广泛应用于小型制氧场景，丰富工业制氧的知识体系。 在产品储存环节，学生自主识记工业氧气的储存方式，液态氧气加压后储存在淡蓝色的钢瓶中，形成固定的化学常识认知。各小组完成探究后，绘制工业制氧简易流程图，梳理“空气净化—液化—分离—储存”的完整流程，强化知识记忆。同时开展小组思辨，对比工业制氧的优缺点，明确工业制氧成本低、产量大，适合大规模生产，但氧气纯度有限，无法满足精密实验、高端医疗等场景需求，为后续实验室制氧的学习做好铺垫。 任务三：初探实验室制氧思路，认知反应药品 教师引导学生结合工业制氧的局限性，过渡探究实验室制氧方法。实验室化学实验对氧气纯度要求极高，工业制氧无法满足实验需求，因此需要通过化学反应制取纯净氧气。学生自主阅读教材，梳理本节课核心实验药品，明确实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制取氧气，初步认知两种药品的物理特征。 学生通过直观观察实验药品，总结药品外观特点，过氧化氢溶液是无色透明的液体，俗称双氧水，常温下可缓慢分解产生氧气，但分解速率极慢，无法满足实验快速收集气体的需求；二氧化锰是黑色粉末状固体，常温下化学性质稳定，单独放置不会产生氧气。各小组开展对照猜想，思考为何实验室制氧需要将两种药品混合使用，猜测二氧化锰的作用，形成探究疑问，激发后续实验探究动力。 教师结合学生猜想，明确本实验的核心探究方向，重点验证二氧化锰对过氧化氢分解速率的影响，探究其在化学反应中的角色与作用。同时引导学生梳理实验室制氧的核心要求，制取的气体纯度高、反应速率可控、操作简便、安全环保，让学生理解药品选择的合理性，构建实验室气体制备的药品选择思路，兼顾安全性、可行性、便捷性。 任务四：分组对照实验，探究催化作用与反应原理 本任务为课堂核心探究任务，学生以四人小组为单位，完成三组对照实验，通过现象对比、数据分析，推导化学反应原理与催化剂的核心概念，严格遵循实验规范开展操作，如实记录实验现象。 第一组对照实验：取洁净试管，加入适量过氧化氢溶液，静置观察实验现象。学生可清晰观察到，常温下过氧化氢溶液中仅有极少量气泡缓慢产生，几乎无法观察到明显反应，将带火星的木条伸入试管中，木条不复燃。学生记录现象后分析结论，常温下过氧化氢分解速率极其缓慢，产生的氧气量极少，无法使带火星木条复燃，不能直接用于实验室制取氧气。 第二组对照实验：另取一支相同试管，加入等量过氧化氢溶液，再加入少量二氧化锰黑色粉末，振荡试管后静置观察。学生直观观察到试管内迅速产生大量均匀的气泡，反应剧烈且持续稳定，将带火星的木条伸入试管内，木条迅速复燃且燃烧旺盛。小组对比两组实验现象，分析得出二氧化锰的加入，极大加快了过氧化氢的分解速率，快速生成了大量氧气。 第三组验证实验：待第二组实验反应结束、试管内无气泡产生后，向试管中再次加入过氧化氢溶液，观察实验现象。学生可观察到试管内再次快速产生大量气泡，带火星木条依旧可以复燃，重复多次添加过氧化氢溶液，反应均可持续发生。各小组针对该现象展开深度研讨，分析二氧化锰在反应前后的变化，结合实验现象推导，二氧化锰在反复反应中持续发挥作用，自身没有被消耗。 实验结束后，各小组汇总三组实验现象，开展班级总结归纳，提炼催化剂的核心概念。学生自主总结得出，在化学反应中，能够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。教师引导学生精准提炼催化剂“一变二不变”的核心特征，“一变”即改变反应速率，可加快也可减慢，本实验中为加快反应速率；“二不变”即反应前后质量不变、化学性质不变，物理性质可能发生改变。 基于实验探究结论，学生自主书写过氧化氢分解制氧气的文字表达式，梳理完整的反应原理，明确反应物为过氧化氢，反应条件为二氧化锰催化，生成物为水和氧气。小组进一步辨析反应物与催化剂的差异，明确二氧化锰不属于反应物，不参与反应生成新物质，仅作为催化条件存在，规避概念混淆误区。同时学生结合反应特征，判断该反应的基本类型，总结得出该反应是由一种物质生成两种物质的反应，符合分解反应的定义，精准识记分解反应“一变多”的核心特征。 任务五：探究实验装置与气体收集方法 学生结合实验原理与氧气的物理性质，自主探究实验室过氧化氢制氧气的发生装置与收集装置，搭建“反应原理决定装置选择”的思维逻辑。首先探究发生装置，本实验的反应物为液态过氧化氢和固态二氧化锰，反应在常温下即可进行，无需加热、无需高温条件。学生结合反应物状态与反应条件，自主选择固液常温型气体发生装置，梳理装置组成，主要包括锥形瓶、长颈漏斗、橡胶塞、导管等仪器。 小组重点研讨装置各仪器的作用与使用规范，锥形瓶作为主要反应容器，用于盛放反应物；长颈漏斗用于添加过氧化氢溶液，使用时长颈漏斗下端必须伸入液面以下，形成液封，防止生成的气体从漏斗口逸出；橡胶塞与导管用于密封装置、导出气体。学生结合装置特点，总结固液常温型装置的适用范围，适配所有固体和液体在常温下发生的气体制备反应，形成通用装置选择思路。 随后学生结合氧气的物理性质，探究气体收集方法。氧气不易溶于水且不与水发生反应，因此可采用排水集气法收集氧气，该方法收集的氧气纯度较高，是实验室首选收集方法；氧气密度略大于空气，且不与空气中的成分发生反应，因此可采用向上排空气法收集氧气，该方法操作简便，但收集的氧气纯度略低。各小组对比两种收集方法的优劣与适用场景，排水法适用于需要高纯度氧气的实验场景，向上排空气法适用于快速收集、对纯度要求不高的场景。 同时学生自主梳理收集装置的操作要点，排水法收集气体时，集气瓶需提前装满水，倒置在水槽中，待导管口气泡连续均匀冒出后再开始收集，避免收集到装置内残留的空气；向上排空气法收集时，导管需伸入集气瓶底部，便于彻底排出瓶内空气，保证气体收集纯度。小组通过装置组装实操，熟练掌握仪器连接、装置搭建的基本技巧，规范实验操作流程。 任务六：梳理完整实验步骤，规避实验操作误区 学生以小组为单位，结合前期实验探究与装置认知，自主梳理过氧化氢制氧气的完整实验步骤，按照“查、装、收、验、存”的逻辑梳理流程，形成标准化实验操作体系。第一步，检查装置气密性，将装置导管一端伸入水中，用手紧握锥形瓶外壁，观察导管口是否有气泡冒出，松手后是否形成稳定水柱，以此判断装置气密性良好，这是气体制备实验的首要步骤，可有效防止气体泄漏。 第二步，装入实验药品，先向锥形瓶中加入适量二氧化锰粉末，塞好橡胶塞，再通过长颈漏斗加入过氧化氢溶液，药品添加顺序遵循“先固后液”的原则，避免液体提前反应导致气体逸散。第三步，收集气体，根据实验需求选择对应收集方法，严格按照收集操作规范完成气体收集，全程观察实验现象，把控收集时机。 第四步，检验与验满氧气，学生熟练掌握氧气的检验方法，将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明瓶内气体为氧气；针对不同收集方法梳理验满技巧，排水法收集时，集气瓶口有大气泡冒出，证明气体已收集满；向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶瓶口，木条复燃，证明氧气已集满。第五步，气体存放，氧气密度大于空气，收集满的集气瓶需盖上玻璃片，正放在实验台上，防止气体逸散。 小组同步梳理实验操作中的常见误区与注意事项，逐一分析错误操作的危害。重点总结长颈漏斗液封的必要性、气泡收集时机的把控原因、装置气密性检查的重要性、药品添加顺序的原理等核心细节，同时明确实验过程中的安全规范，避免药品洒落、气体泄漏等问题。通过步骤梳理与误区总结，帮助学生构建规范、完整的实验操作体系，养成严谨的实验习惯。 本节课全程采用任务式小组探究教学模式，贴合沪教版新教材教学理念与初中生认知规律，摒弃传统灌输式教学，以学生自主探究、合作思辨、实验实操为核心，层层递进推进课堂教学。通过旧知回顾搭建知识桥梁，生活化情境导入激发探究兴趣，贴合学生认知起点，降低新知学习难度。工业制氧与实验室制氧分模块探究，由宏观生产到微观实验，由理论认知到实操落地，逻辑清晰、梯度合理，帮助学生循序渐进构建知识体系。 核心对照实验环节聚焦本节课重难点，以具象化的实验现象突破催化剂概念、反应原理等抽象知识点，将枯燥的理论知识转化为直观的实验体验，培养学生的实验探究能力与证据推理思维。通过装置探究、步骤梳理、误区辨析、课堂思辨等多层任务设计，全方位夯实学生的知识基础与实验技能，帮助学生构建气体制备的通用学习模型，实现举一反三的学习效果。 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $