2.3 氧气的制备 第2课时（教学设计）化学新教材沪教版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦氧气的实验室制取，核心内容包括高锰酸钾、氯酸钾固固加热法制氧的反应原理、实验装置、操作步骤及注意事项，梳理实验室制取气体的一般思路。课堂通过复习过氧化氢制氧旧知，提出固体加热制氧的装置设计与安全问题，建立新旧知识衔接，搭建学习支架。 该资料以实验操作为核心，通过“查装定点收利息”口诀强化步骤记忆，结合安全问题讨论（如试管口棉花作用、先撤导管后熄灯原因）培养科学态度与责任，对比提炼气体制取一般思路（原理→装置→操作→检验）发展科学思维，实验视频辅助直观理解，典例变式巩固知识。帮助学生规范操作、建立系统思维，为教师提供清晰教学流程和实用训练素材。

2.3氧气的制备 第2课时 氧气的实验室制取 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 新教材沪教版九年级上册 教学目标 1.通过高锰酸钾、氯酸钾制取氧气的实验分析，认识固固加热法制取氧气的反应原理，掌握实验装置、操作步骤与实验注意事项。 2.通过对实验操作的证据推理，梳理实验室制取气体的完整流程，初步形成实验室制备气体的一般思路。 3.通过规范操作排查安全隐患（如试管口略向下倾斜、先撤导管后熄灯），养成严谨求实的科学态度和实验安全意识。 教学重点 加热高锰酸钾制取氧气的实验操作步骤及注意事项；氧气的检验与验满方法。 教学难点 初步建立实验室制取气体的一般思路，能根据反应物状态与反应条件选择发生装置。 教材分析 本节课是第二章《空气与水资源》第三节的第 2 课时，是初中化学第一个完整的固体加热制气实验课。在此之前，学生已经学习了过氧化氢分解制氧气、催化剂概念与分解反应，初步接触了气体制备的发生与收集装置。 本节课以高锰酸钾制氧为核心，系统讲解固固加热型装置的构造、操作步骤、安全要点与误差分析，并拓展氯酸钾制氧，最终提炼出实验室制取气体的一般思路。 本节内容承接第 1 课时的液体制氧，完善实验室制氧的完整体系，为后续二氧化碳的制取、气体制备综合实验奠定方法基础，是培养学生规范实验操作、建立物质制备思维的核心课时，兼具很强的实操性与方法指导性。 学情分析 1.已有基础：学生已经掌握过氧化氢制氧的原理与装置，知道气体制备分为发生装置和收集装置，会用带火星木条检验氧气，理解分解反应的特征，具备试管、酒精灯等基本仪器的操作经验。 2.存在短板：对固体加热装置的操作细节不熟悉，容易忽略试管口倾斜、棉花、先撤后熄等安全要点；实验步骤顺序容易混淆，对操作背后的原理理解不深；尚未形成系统的制气思路，不会自主根据反应特点选择装置。 3.认知特点：九年级学生对动手实验兴趣浓厚，但操作容易随意不规范，需要通过步骤梳理、易错点分析强化规范意识；同时具备初步的归纳能力，可通过对比制氧方法提炼一般规律。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【复习引入】上节课我们学习了工业分离液态空气制氧，以及实验室用过氧化氢和二氧化锰制取氧气。 【提出问题】如果用高锰酸钾这种固体制取氧气，反应需要加热，该如何设计实验装置？实验操作要注意哪些安全问题？实验室制取气体有没有通用的思路？ 【引入课题】本节课我们就以高锰酸钾制氧为核心，系统学习固体加热型法制取氧气，并梳理实验室制取气体的一般思路。 1.通过复习旧知建立衔接，制造认知冲突引发思考，自然过渡到固体加热制氧的新内容。 2.抛出本节课核心问题，明确学习目标，为全课探究搭建框架。 环节一 分解高锰酸钾制氧气 问题一 加热分解高锰酸钾制取氧气的实验试剂及反应原理是什么？ 【引入】除了过氧化氢制取氧气，高锰酸钾也是实验室制取氧气常用的药品。 【问题】高锰酸钾制取氧气的实验原理是什么？ 【学生思考】高锰酸钾是暗紫色固体，受热时会发生分解反应。回忆高锰酸钾制取氧气的化学反应，写出文字表达式：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气。 【补充讲解】符号表达式。 问题二 加热分解高锰酸钾制取氧气时应如何选择实验装置呢？ 【提出问题】实验室制取气体的装置分为发生装置和收集装置两部分，加热高锰酸钾制氧气该如何选择？ 【学生思考】得出选择实验装置依据反应物状态和反应条件确定发生装置，依据气体性质确定收集装置。 【讲解】分析高锰酸钾制取氧气，反应物为固体，反应条件需要加热，所以发生装置应选择固体加热型。氧气的密度比空气大，不易溶于水，依旧用排水法或向上排空气法收集。展示相应的发生装置和收集装置图片，加深学生理解。 【总结】强调高锰酸钾制取氧气发生装置选固体加热型，收集装置可用排水法或向上排空气法。 【讲解】排水法、向上排空气法、向下排空气法的适用气体以及选择依据。 补充排水法和向上排空气法的优缺点： 排水法：收集的氧气更纯净，但混有水蒸气，不干燥。 向上排空气法：收集的氧气更干燥，但纯度稍低。 问题三 实验室加热高锰酸钾制氧气的操作步骤有哪些？ 【引入】确定了高锰酸钾制取氧气的装置，接下来学习具体的实验步骤。 播放《高锰酸钾分解制取氧气》实验视频。 【教师提问】请大家结合视频内容，总结实验的操作顺序，以及每个步骤的注意事项？ 【学生思考】学生梳理步骤后回答：先查气密性，再装药品，固定试管，点燃酒精灯，收集气体，实验结束先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。 【教师提问】加热高锰酸钾制氧气时该如何检查装置的气密性？ 【学生思考】结合之前所学知识，回答。先将导管一端放入水中，后用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手，导管口形成一段稳定的水柱，说明气密性良好。 补充方法2：先将导管一端放入水中，后用酒精灯微热试管外壁，若导管口有气泡冒出，移开酒精灯后，导管口形成一段稳定的水柱，说明气密性良好。 【教师提问】高锰酸钾制取氧气的实验步骤你能否用一个口诀来帮助记忆？ 【讲解】将7个步骤总结为谐音口诀“茶庄定点收利息”，方便记忆，同时明确各步骤注意事项： 1.查（查装置气密性）：防止装置漏气，收集不到氧气。 2.装（装药品，试管口放棉花）：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 3.定（固定试管，试管口略向下倾斜）：防止冷凝水倒流使试管炸裂。 4.点（点燃酒精灯，先预热再用外焰加热）：防止试管受热不均炸裂。 5.收（等气泡连续均匀放出时再收集）：刚开始排出的是装置内的空气，此时收集会导致氧气不纯。 6.离（将导管撤离水面） 7.熄（熄灭酒精灯） 注意“离”和“熄”顺序不能颠倒，防止水倒吸使试管炸裂。 问题四 如何检验和验满氧气？ 【引入】如何检验收集的气体是氧气？如何判断氧气已经收集满？ 【教师提问】氧气有什么特征性质可以用于检验？检验和验满的操作有什么区别？ 【学生思考】学生回答：氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃；检验要把木条放到瓶内，验满要放到瓶口。 【讲解】明确操作差异： 1.检验：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明气体为氧气。 2.验满： 排水集气法：观察到集气瓶瓶口一侧有较大气泡向外冒出，证明已收集满。 向上排空气法：将带火星的小木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。 问题五 高锰酸钾制取氧气时有哪些注意事项？ 【引入】在进行高锰酸钾制取氧气的实验时，有很多注意事项需要我们牢记，否则可能会影响实验结果甚至造成危险。 【教师提问1】高锰酸钾制取氧气为什么要在试管口放置一小团棉花？ 【学生思考】阅读教材内容，试管口放一团棉花是以防加热时高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导管。 【教师提问2】气体收集完毕时应如何操作？为什么这样做？ 【学生思考】应先移出导管，再熄灭酒精灯。这样做的原因：如果先熄灭酒精灯，试管内的温度会迅速下降，导致气体体积收缩，形成负压。此时，水槽中的水可能会在大气压的作用下通过导管倒吸入试管。倒吸入试管的水如果遇到试管底部仍处于高温状态，可能会导致试管因局部温度急剧变化而炸裂。 【教师提问3】若收集到的氧气不纯，你认为可能的原因有哪些？ 【学生思考】①集气瓶中的水没有装满;②导管口刚开始有气泡冒出就立即收集气体。 【教师提问4】如果在实验过程中出现试管炸裂，你认为可能的原因有哪些? 【学生思考】①试管口未向下倾斜；②试管底部接触灯芯；③加热时试管外壁有水；④加热前没有预热；⑤实验结束后先熄灭酒精灯，后将导管撤离水面。 知识总结 1.高锰酸钾制氧原理：高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。 2.发生装置：固体加热型，试管口略向下倾斜，管口放棉花。 3.收集方法：排水法、向上排空气法。 4.实验步骤：查、装、定、点、收、离、熄。 5.检验：带火星木条复燃；验满分排水法与排空气法两种情况。 【例 1】加热高锰酸钾制取氧气实验装置如图所示。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 【答案】C 【解析】导管口刚开始冒出的气泡是装置内的空气，立即收集会导致气体不纯，应等气泡连续均匀冒出时再收集，C 错误；其余选项均正确。 【变式 1】高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是 （ ） A．连接仪器 —— 将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞 B．加热试管 —— 先预热，再对准试剂所在部位加热 C．结束实验 —— 熄灭酒精灯后，将导管移出水面 D．整理复位 —— 加热后的试管，立即用冷水清洗 【答案】B 【解析】塞胶塞不能将试管抵住桌面，易压破试管，A 错误； 加热先预热可防止试管炸裂，B 正确； 结束实验应先移导管后熄灯，C 错误； 热试管不能立即用冷水洗，易炸裂，D 错误。 1.从原理到装置再到操作，层层递进展开教学，符合学生的认知规律。 2.通过步骤口诀化梳理，帮助学生记忆操作顺序；通过安全问题讨论，突破实验难点，培养规范操作与安全意识。 3.通过典例与变式训练，巩固核心操作与注意事项，检测学习效果。 环节二 实验室制取气体的一般思路 【提出问题】实验室还可以加热氯酸钾和二氧化锰的固体混合物制取氧气，二氧化锰是催化剂。该如何设计实验装置与操作？ 【分析迁移】 1.反应原理：氯酸钾氯化钾 + 氧气 2.发生装置：反应物为固体，反应条件加热，同样选用固体加热型发生装置；与高锰酸钾制氧不同的是，氯酸钾制氧不需要在试管口放棉花。 3.收集装置、操作步骤、检验验满方法与高锰酸钾制氧基本一致，同样遵循 “查、装、定、点、收、离、熄” 的操作顺序。 问题六 根据前面所学实验室氧气的制取总结实验室制取气体的一般思路和方法 【引入】结合过氧化氢制氧和高锰酸钾制氧，大家可以从中归纳出实验室制取任何气体的通用思路吗？ 【教师提问】从反应、装置、操作、检验四个维度总结气体制取的一般思路？ 【学生思考】学生回答：先选反应原理，再选发生和收集装置，然后确定操作步骤，最后检验气体和验满。 【讲解】1.确定药品与反应原理：选择价廉易得的原料，反应条件便于控制。 2.选择发生装置：依据反应物的状态和反应条件。 （1）固体 + 固体，加热→固体加热型发生装置； （2）固体 + 液体，不加热→固液不加热型发生装置。 3.选择收集装置：依据气体的溶解性和密度。 （1）难溶于水→排水法； （2）密度大于空气→向上排空气法； （3）密度小于空气→向下排空气法。 4.气体检验与验满：根据气体的性质设计检验方法。 5.综合考量：操作安全、产物易分离、能耗低、减少环境污染。 【总结】实验室气体制取的通用思维模型： 确定反应原理→选择发生+收集装置→确定操作步骤→气体检验+验满确定反应原理→选择发生+收集装置→确定操作步骤→气体检验+验满 知识总结 实验室制取气体的一般思路：原理→发生装置→收集装置→检验验满。 【例 2】下列图像能正确反映其对应操作中各量变化关系的是（ ） A. 在密闭容器中用红磷测定空气中氧气的含量 B. 加热一定量的氯酸钾和二氧化锰的混合物 C. 在少量二氧化锰中加入过氧化氢溶液 D. 在密闭装置内加热高锰酸钾制氧气 【答案】D 【解析】红磷燃烧放热压强先升后降，最终小于初始，A 错误； 二氧化锰是催化剂，质量分数从 0 开始增加，反应结束后不变，B 错误； 二氧化锰中加过氧化氢，氧气从 0 开始持续增加，C 错误； 加热高锰酸钾，物质种类从 1 种变为 3 种，反应结束后不变，D 正确。 【变式 2】氧气的实验室制取中，相关操作不正确的是（ ） A. 检查气密性 B. 点燃酒精灯 C. 加热制氧气 D. 氧气的验满 【答案】D 【解析】氧气验满应将带火星的木条放在集气瓶口，而不是伸入瓶内，D 操作错误。 1.通过氯酸钾制氧的迁移应用，巩固固固加热装置的认知，培养知识迁移能力。 2.从具体实验上升到一般思路，帮助学生建立气体制备的系统思维，为后续学习其他气体制备奠定方法基础。 课堂小结 七、板书设计 2.3 氧气的制备 第2课时 氧气的实验室制取 一、分解高锰酸钾制氧气 1. 原理：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 2.装置： （1）发生装置：固体加热型（试管口略向下倾斜、放棉花） （2） 收集装置：排水法（纯净）、向上排空气法（干燥） 3.步骤：查、装、定、点、收、离、熄 4.检验：带火星木条伸入瓶内，复燃 5.验满：排水法→瓶口冒大气泡；排空气法→瓶口木条复燃 二、实验室制取气体的一般思路 原理→发生装置（反应物状态、反应条件） →收集装置（溶解性、密度） →检验→验满 随堂练习 1．排水集气法收集氧气的装置如图所示。下列有关操作或说法正确的是（ ） A. 导管口有气泡连续均匀冒出时，开始收集 B. 瓶内水排完后，拿出水面再用玻璃片盖住瓶口 C. 集气瓶移出水槽后，倒放在实验台上 D. 排空气法比该方法收集到的氧气更纯净 【答案】A 【解析】连续均匀气泡冒出时开始收集，气体纯净，A 正确； 应在水面下盖好玻璃片再拿出，B 错误； 氧气密度比空气大，应正放，C 错误； 排水法收集的气体更纯净，D 错误。 2．实验室用 KMnO₄制取并用排水集气法收集较纯净的 O₂。下列实验操作的先后顺序合理的是（ ） A. 检查装置气密性时，先用手握住试管，再将导管的一端伸入水中 B. 先向试管中加入 KMnO₄固体，再检查装置气密性 C. 实验时，先将导管伸入集气瓶中，再点燃酒精灯 D. 气体收集完毕后，先将导管移出水面，再熄灭酒精灯 【答案】D 【解析】检查气密性应先将导管放入水中，再用手握住试管，A 错误； 先查气密性再加药品，B 错误； 先点燃酒精灯，等气泡连续均匀再收集，C 错误； 先撤导管后熄灯，防止倒吸，D 正确。 3．实验室用加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤如下，正确的顺序是（ ） ①点燃酒精灯给试管加热 ②将药品装入试管 ③用排水法收集氧气 ④检查装置的气密性 ⑤熄灭酒精灯，停止加热 ⑥将导管从水槽中取出 ⑦用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管，将试管固定在铁架台上 A．④②③⑦⑥①⑤ B．①②⑦④③⑤⑥ C．④②⑦①③⑥⑤ D．④②⑥①③⑦⑤ 【答案】C 【解析】实验步骤顺序：查气密性→装药品→塞塞子固定→点燃加热→收集→移导管→熄灯，对应顺序为④②⑦①③⑥⑤。 4．氧气是初中化学学习的一种重要气体。实验室制取气体常用的装置如下图所示，请回答下列问题。 （1）写出图中仪器 a 的名称：___。 （2）若用图中装置 A 制取氧气，反应的文字表达式是：；装置 A 中的试管口略向下倾斜的原因是______。 （3）若用装置 F 采用向上排空气法收集氧气，应将气体从____（选填 “b” 或 “c”）口通入。 （4）若用过氧化氢溶液制取氧气，还需要用到___________（填试剂名称），起___________作用，______（选填 “能” 或 “不能”）用高锰酸钾制取氧气后的剩余物代替该物质。 【答案】 （1）铁架台 （2）高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气 ；避免冷凝水回流到高温试管底部导致试管炸裂 （3）b （4）二氧化锰；催化；能 【解析】（3）氧气密度比空气大，向上排空气法应从长管 b 通入，空气从短管 c 排出。 （4）过氧化氢制氧需要二氧化锰作催化剂；高锰酸钾分解生成二氧化锰，因此剩余物可以代替。 教学反思 本节课作为固体加热制气的核心实验课，整体遵循 “原理 - 装置 - 操作 - 思路” 的认知逻辑，符合九年级学生的实验学习规律。本课以高锰酸钾制氧为载体，细化操作步骤与安全要点，通过口诀化记忆降低难度，同时拓展氯酸钾制氧并提炼一般制气思路，既落实了实验操作技能，又培养了系统思维，重难点突出，规范意识突出。 教学中存在的不足：一是实验操作细节繁多，部分学生容易混淆步骤顺序，对部分操作的原理理解不透彻；二是学生对 “发生装置选择依据” 的迁移应用能力不足，遇到新的反应难以快速准确判断装置类型；三是实际实验操作环节容易出现操作不规范的问题，安全意识仍需强化。 改进措施：设计操作顺序与易错点专项练习，结合原理分析强化理解；增加不同制气装置的对比训练，帮助学生牢固掌握 “状态定装置” 的规律；增加学生分组实验的实操训练，在操作中纠正不规范行为，强化安全与规范意识，提升实验素养。 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 $