3.3氧气和二氧化碳的制备第1课时教学设计-2026-2027学年八年级化学沪科版（五四学制）全一册

课题 3 氧气和二氧化碳的制备 - 第一课时（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 化学观念：认识氧气制备的化学反应本质，区分物理、化学制氧方法。 科学思维：构建“原理—装置—操作—检验”的气体制备逻辑模型。 科学探究：通过分组实验，掌握制氧实验操作、气密性检查等探究技能。 科学态度与责任：规范实验操作，树立安全实验意识，体会化学技术在生产生活中的应用价值。 重点 和难点 重点：过氧化氢分解制氧气的反应原理、实验装置选择、实验操作步骤及氧气检验方法，理解催化剂的核心特性。 难点：根据反应状态与反应条件选择气体发生装置，辨析催化剂的作用与特点，规避实验操作中的常见错误，建立气体制备的通用思维逻辑。 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，登山、医疗急救、焊接作业都需要纯净氧气。自然界氧气来自植物光合作用，但无法满足人工需求。纯净氧气如何批量获取？实验室又如何快速制取少量氧气？本节课将通过任务探究，解锁工业与实验室氧气制备的方法，掌握初中首个气体制备核心实验。 以任务式探究为核心，贴合新教材编排逻辑，立足学生认知规律，将理论知识与实验操作结合，落实四维核心素养，帮助学生构建气体制备思维模型，夯实化学实验基础。 讲授新课 （一）情境感知，激趣设问 教师结合生活与生产实景，展示高原供氧、医院吸氧、工业炼钢、火箭助推等场景素材，引导学生回顾上一课时所学的氧气物理性质与化学性质，明确氧气的广泛用途。基于学生已有的知识储备，提出递进式问题，引导学生深度思考。首先，自然界中氧气的主要来源是什么？该方式能否获取高纯度氧气应用于工业生产与医疗急救？其次，生活、工业、实验室所需的纯净氧气，分别通过何种科学方法制取？最后，化学实验中制取气体需要遵循怎样的思路，需要关注哪些核心要素？ 通过系列问题引导学生发现，自然产氧无法满足人工精准需求，人工制氧分为工业大规模制备与实验室小规模制备两类，且气体制备需要遵循科学规范的流程。顺势引出本节课核心学习内容：氧气的工业制备与实验室制备，以任务驱动的方式开启本节课的探究学习，让学生明确本节课的学习目标与探究方向，激发学生实验探究的主动性与求知欲。 （二）任务一：探究氧气的工业制取方法 【任务活动1：自主阅读，梳理新知】学生结合教材文本内容，自主阅读工业制氧相关知识点，独立完成基础梳理任务。梳理内容包含工业制氧的原料、核心原理、制备流程、变化类型及产物特点，同时对比自然制氧与工业制氧的区别。学生自主梳理完成后，以小组为单位交流梳理成果，互补完善知识点，解决自主阅读中遇到的疑问。 教师结合学生交流结果，进行系统性精讲点拨，完善学生的知识体系。工业制氧的原料为空气，空气是含有氧气、氮气、稀有气体等物质的混合物，是获取氧气最廉价、最便捷的原料。工业上采用分离液态空气法制取氧气，核心原理是利用空气中各组分沸点不同，通过降温加压将空气液化，再升温汽化，依据沸点差异依次分离出各气体组分。 其中氮气沸点低于氧气，先汽化分离，剩余的主要产物为液氧，可储存利用。整个制备过程仅发生状态的改变，没有新物质生成，属于物理变化，区别于光合作用的化学制氧方式。同时拓展工业制氧的特点，该方法适合大规模、大批量制取氧气，成本低、产量大，但制取的氧气纯度有限，无法满足精密化学实验的需求，因此化学实验需要采用专属的实验室制氧方法。 【任务小结】学生小组汇总任务探究成果，明确工业制氧的核心知识点：原料为空气、方法为分离液态空气法、原理为沸点不同、变化类型为物理变化、适用场景为工业大规模生产。同时区分工业制氧与自然制氧的本质差异，初步建立“不同场景采用不同制氧方法”的认知。 （三）任务二：探究实验室制取氧气的反应原理 【任务活动2：资料研读，认知药品】教师引导学生明确，实验室制取气体的核心要求是操作简便、反应速率适中、产物纯净、安全可控。结合教材内容，介绍实验室常用的制氧药品，本节课重点探究过氧化氢溶液制氧，辅助认知二氧化锰的作用。学生观察实验药品实物，识别过氧化氢溶液（无色透明液体）、二氧化锰（黑色固体粉末），记录药品的物理性状。 教师讲解过氧化氢的基本性质，常温下过氧化氢可以缓慢分解，生成水和氧气，但分解速率极慢，无法快速获取足量氧气，不适合直接用于实验室制氧。而二氧化锰单独放置不会产生氧气，将二氧化锰加入过氧化氢溶液中，可快速产生大量氧气，引出催化剂的相关概念。 【任务活动3：对比实验，探究原理】学生以四人小组为单位，完成三组对比探究实验，严格按照实验规范操作，观察实验现象并精准记录。第一组实验：取适量过氧化氢溶液于试管中，将带火星的木条伸入试管内，观察木条是否复燃，观察气泡产生速率。实验现象为试管内仅有极少量气泡产生，带火星木条无明显变化。 第二组实验：向上述过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰粉末，再次将带火星木条伸入试管，观察气泡产生速率与木条变化。实验现象为加入二氧化锰后，试管内迅速产生大量气泡，带火星木条复燃，证明有大量氧气生成。 第三组实验：待第二组实验反应结束后，试管内无气泡产生时，再次加入过氧化氢溶液，观察实验现象。实验现象为试管内再次快速产生大量气泡，带火星木条再次复燃。 【小组研讨，总结结论】各小组结合三组对比实验现象，开展研讨交流，分析实验差异的原因。通过对比可知，二氧化锰可以加快过氧化氢的分解速率，且反应前后二氧化锰依然可以继续发挥作用，可重复使用。教师基于学生研讨结果，精准定义催化剂：在化学反应中，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的物质叫做催化剂。 提炼催化剂核心特征“一变二不变”，一变即改变反应速率（可加快或减慢，本实验为加快反应），二不变即反应前后质量不变、化学性质不变。同时强调，催化剂只能改变反应速率，不能改变生成物的质量，也不会参与反应生成新物质。 教师板书过氧化氢分解制氧气的文字表达式与符号表达式，明确反应原理：过氧化氢在二氧化锰的催化作用下，分解生成水和氧气。引导学生识记反应原理，区分反应物、生成物与催化剂，明确催化剂不写入反应物、生成物行列，仅作为反应条件标注。 【任务小结】学生梳理本任务核心知识，掌握实验室过氧化氢制氧的药品、反应原理、催化剂的概念与核心特征，理解对比实验在化学探究中的应用，学会通过实验现象推导化学反应本质。 （四）任务三：探究实验室制氧的实验装置与选择依据 【任务活动4：仪器认知，分类梳理】学生结合教材配图与实验台仪器，逐一识别实验室制氧所需仪器，包含试管、锥形瓶、长颈漏斗、分液漏斗、导管、橡胶塞、集气瓶、水槽等，识记各类仪器的名称、用途与使用规范。 教师引导学生对实验装置进行分类，将装置分为气体发生装置与气体收集装置两大类，让学生明确两类装置的核心作用，发生装置用于发生化学反应、产生气体，收集装置用于收集生成的气体。 【任务活动5：探究发生装置选择依据】学生结合过氧化氢制氧的反应物状态与反应条件，小组讨论发生装置的选择标准。本实验反应物为过氧化氢（液体）和二氧化锰（固体），反应条件为常温、无需加热。学生结合实验条件，对比固固加热型、固液常温型两类发生装置的差异。 小组研讨后得出结论：反应物为固体与液体混合、反应无需加热的反应，选用固液常温型发生装置。教师进一步拓展两种常用固液常温型装置，简易试管装置与锥形瓶加长颈漏斗装置，对比两种装置的优缺点，简易装置操作简便、适合少量气体制取，长颈漏斗装置可随时添加液体药品，适合持续制取气体。同时讲解长颈漏斗使用注意事项，实验时长颈漏斗下端必须液封，防止生成的气体从漏斗口逸出。 【任务活动6：探究收集装置选择依据】教师引导学生回顾氧气的物理性质，氧气不易溶于水、不与水反应，氧气密度略大于空气且不与空气中的成分反应。学生结合气体性质，小组探究氧气的收集方法及适用装置。 通过研讨明确两种收集方法：排水集气法，利用氧气不易溶于水的性质，收集的气体纯度高；向上排空气法，利用氧气密度大于空气的性质，操作简便，适合收集干燥的气体。同时对比两种收集方法的优缺点，排水法气体纯净但湿润，排空气法气体干燥但纯度略低，可根据实验需求灵活选择。 教师补充收集装置的使用规范，排水法收集气体时，集气瓶需提前装满水，不留气泡；向上排空气法收集时，导管需伸入集气瓶底部，保证集气瓶内空气完全排出，提高气体纯度。 【任务小结】学生系统梳理气体制备装置选择逻辑，发生装置由反应物状态和反应条件决定，收集装置由气体的溶解性、密度及化学稳定性决定，初步构建气体制备装置选择的通用思维模型。 （五）任务四：实操演练，完成氧气制备、检验与验满实验 【任务活动7：梳理实验步骤，规范操作流程】学生结合教材实验步骤，小组合作梳理过氧化氢制氧气的完整操作流程，自主归纳操作顺序，教师指导纠错，统一规范实验步骤，依次为检查装置气密性、装药品（先固后液）、收集气体、检验气体、验满气体、整理仪器。 教师逐一讲解各步骤的操作要点与注意事项，重点强调装置气密性检查的方法，将导管一端伸入水中，用手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，松手后形成稳定水柱，证明装置气密性良好，杜绝装置漏气导致气体收集失败。装药品遵循先加固体二氧化锰，后加液体过氧化氢溶液的顺序，避免液体提前分解。 【任务活动8：分组实操，完成完整实验】各小组严格按照规范流程开展分组实验，全员分工协作，分别负责仪器组装、药品添加、现象观察、数据记录、仪器整理等工作，确保每位学生都参与实验操作。实验过程中，教师巡回指导，及时纠正学生的不规范操作，如漏斗未液封、导管放置不当、收集时机错误等问题。 学生完成气体收集后，分别进行氧气检验与验满操作。氧气检验：将带火星的木条伸入集气瓶内部，木条复燃，证明收集的气体为氧气。排水法验满：集气瓶口有大气泡向外冒出，证明气体已满。向上排空气法验满：将带火星的木条放在集气瓶瓶口，木条复燃，证明氧气已收集满。学生全程观察实验现象，记录操作要点，留存实验成果。 【任务活动9：实验复盘，排查误差与错误】实验结束后，各小组结合实验过程，自主复盘实验问题，分析实验失败或现象不明显的原因。常见问题包含装置气密性不佳导致产气过少、长颈漏斗未液封造成气体逸出、木条伸入位置错误导致检验失败、药品用量不足导致反应提前停止等。小组间相互交流问题解决方案，总结实验规避要点。 【任务小结】学生熟练掌握过氧化氢制氧气的完整实验流程，掌握气密性检查、气体收集、检验、验满的核心操作，能自主排查实验常见问题，形成规范、严谨的化学实验操作习惯。 本节课全程采用分层任务式活动教学，遵循“情境激趣—任务探究—知识建构—巩固应用—总结升华”的教学流程。结合新教材知识点排布，摒弃传统灌输式教学，以学生自主探究、小组合作、实验实操为主体，教师仅做引导与纠错。通过阶梯式任务设计，逐步突破重难点，让学生在动手操作中理解反应原理、掌握实验技能。同时贴合核心素养要求，兼顾知识传授、思维培养、探究能力提升与科学态度塑造，实现学以致用，为后续气体制备学习搭建通用思维框架。 板书设计 氧气和二氧化碳的制备（第一课时）氧气的制备 一、工业制氧气 1. 原料：空气（混合物） 2. 方法：分离液态空气法 3. 原理：各组分沸点不同 4. 变化类型：物理变化 二、实验室制氧气（过氧化氢法） 1. 药品：过氧化氢溶液、二氧化锰（催化剂） 2.催化剂：一变二不变（改速率、质量与化学性质不变） 三、实验装置 1. 发生装置：固液常温型（固体+液体、无需加热） 2. 收集装置：排水法（纯度高）、向上排空气法（干燥） 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 $