学生实验氧气的实验室制取与性质教学设计--2026-2027学年九年级化学鲁教版上册

学生实验4 氧气的实验室制取与性质（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，理解物质性质决定用途、反应条件影响反应的规律。 科学思维：通过对比分析、实验推理，归纳气体制取的一般思路与方法。 科学探究：自主完成实验操作、现象观察与数据整理，提升实验探究与问题解决能力。 科学态度与责任：养成规范操作、严谨求实的实验习惯，树立安全实验与绿色化学理念。 重点 和难点 重点：掌握过氧化氢制取氧气的反应原理、实验装置、操作步骤，熟练完成氧气收集与性质验证实验，规范描述实验现象。 难点：理解催化剂的催化作用，精准把控实验操作细节，分析实验误差与异常现象，归纳总结实验室制取气体的通用思路和探究方法。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 氧气是人类生存、燃烧反应不可或缺的气体，工业上可通过分离空气制取大量氧气。那实验室中如何快速、简便制取少量纯净氧气？氧气又具备哪些典型化学性质？今天我们走进实验室，通过自主探究实验，亲手制取氧气、验证氧气性质，解锁气体实验的探究方法，夯实化学实验核心技能。 以任务驱动贯穿课堂，立足学生主体地位，融合理论与实操，落实四维核心素养。通过分层探究任务，规范实验操作，培养学生科学探究能力与严谨实验态度，构建气体实验探究思维体系。 讲授新课 任务一：温故知新，梳理实验基础认知 在正式开展实验探究前，立足学生已有知识储备，系统梳理本节课实验相关基础内容，为实操实验筑牢理论根基。首先引导学生回顾前期所学氧气的相关知识，明确氧气的物理性质，氧气是无色、无味、无臭的气体，密度略大于空气，不易溶于水，这些性质是选择氧气收集方法的核心依据。同时回顾氧气的化学性质，氧气具有助燃性，能支持多种物质燃烧，这也是本节课氧气性质验证实验的核心原理。 组织学生自主梳理实验室制取氧气的常见方法，对比高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢三种制氧方法的差异。通过自主思考与小组交流，学生可自主发现，过氧化氢在二氧化锰催化下分解制氧，无需加热，操作简便、安全，反应速率可控，产物为水和氧气，无污染，符合绿色化学理念，因此本节课选用该方法制取氧气。 随后引导学生精准掌握实验反应原理，明确文字表达式与符号表达式，理解化学反应的本质。重点引导学生认知催化剂的核心概念，结合前期所学知识，辨析二氧化锰在实验中的作用，明确催化剂能够改变化学反应速率，且反应前后自身的质量和化学性质不发生改变，帮助学生突破认知误区，杜绝“催化剂只能加快反应速率”“催化剂参与反应后质量减少”等错误认知。本任务旨在让学生夯实理论基础，明白实验操作的原理依据，实现理论指导实践的教学目标。 任务二：探究实验仪器与装置，搭建实验体系 本任务聚焦实验装置的选择、组装与原理探究，培养学生的科学思维与实验设计能力。首先展示整套实验器材，让学生逐一识别仪器，包括锥形瓶、长颈漏斗、分液漏斗、导管、橡胶塞、集气瓶、水槽、玻璃片、药匙、坩埚钳、酒精灯等，明确每种仪器的用途与使用规范。 组织学生分组探究发生装置的选择依据，引导学生结合过氧化氢制氧的反应状态和反应条件分析，该反应为固液常温型反应，反应物为液态过氧化氢和固态二氧化锰，反应无需加热，因此选用锥形瓶搭配漏斗作为发生装置。进一步对比长颈漏斗与分液漏斗的差异，探究两种漏斗的使用优势，长颈漏斗操作简单、便于添加液体药品，分液漏斗可控制液体滴加速度，从而控制反应速率，让学生根据实验需求灵活选择装置。 开展收集装置探究活动，结合氧气的物理性质，小组讨论两种收集方法的适用场景与优缺点。排水集气法依托氧气不易溶于水的性质，收集的氧气纯度高，便于观察气体收集满的状态；向上排空气法依托氧气密度略大于空气的性质，操作简便，收集的气体较为干燥，但纯度略低。引导学生自主总结两种收集方法的操作要点，明确不同实验场景的选择技巧。 重点探究装置气密性检查的原理与操作，这是实验成功的关键前提。组织学生自主实操，将导管一端伸入水中，用手紧握锥形瓶外壁，观察导管口是否有气泡冒出，松开手后是否形成稳定水柱。引导学生分析原理，利用气体热胀冷缩的性质，通过压强变化判断装置是否密封，让学生理解操作本质，而非机械记忆操作步骤，同时掌握装置漏气的排查与修复方法。 任务三：规范实操，完成氧气实验室制取 本任务为课堂核心实操环节，以小组合作形式开展，严格按照实验流程规范操作，培养学生的实验操作能力与严谨的科学态度。首先明确实验整体流程：检查装置气密性、盛装药品、收集气体、验满、密封保存，引导学生理清操作顺序，杜绝操作混乱。 在药品盛装环节，强调“先固后液”的操作原则，先用钥匙将二氧化锰粉末送入锥形瓶底部，避免粉末沾附在瓶壁上，影响反应速率，再通过漏斗缓慢加入过氧化氢溶液。引导学生观察反应现象，过氧化氢加入二氧化锰后，迅速产生大量气泡，反应持续平稳进行，让学生直观感知催化作用下的化学反应过程。同时规范药品用量，遵循节约原则，杜绝药品浪费，落实绿色实验理念。 分组开展气体收集实操，小组内分工协作，一人控制药品添加，一人观察气泡、收集气体，一人记录实验现象。采用排水集气法收集氧气时，引导学生把握收集时机，待导管口气泡连续、均匀冒出时再开始收集，排除装置内原有空气，保证收集氧气的纯度。集气瓶装满水倒置水槽，待瓶口有大气泡冒出时，证明气体已收集满，在水下用玻璃片密封集气瓶，取出后正放在桌面上，契合氧气密度大于空气的性质。 开展氧气验满与检验探究实验，引导学生区分验满与检验的不同操作。排水法收集无需专门验满，依据气泡溢出判断；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。氧气检验的核心方法为将带火星的木条伸入集气瓶内部，木条复燃，证明瓶内气体为氧气。引导学生精准描述实验现象，规范书写实验记录。 实验过程中，教师巡回指导，及时纠正学生的不规范操作，如漏斗末端未液封、导管伸入过长、收集时机不当、装置密封不严等常见问题。针对学生实验中出现的异常现象，如反应速率过慢、气泡断断续续、木条不复燃等，引导学生自主分析原因，排查药品失效、装置漏气、药品用量不足等问题，培养学生的问题分析与实验纠错能力。实验结束后，引导学生按照规范整理器材、处理废液、清洗仪器，养成良好的实验习惯。 任务四：分组探究，验证氧气的化学性质 依托制取的纯净氧气，开展三组经典性质验证实验，层层深入探究氧气的助燃性，深化学生对氧气化学性质的认知，培养学生精准观察、规范描述实验现象的能力。本任务全程由学生自主设计、自主操作、自主记录，教师仅做安全指导与思路点拨。 第一个探究实验：木炭在氧气中燃烧。用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上灼烧至木炭发红，缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。引导学生对比木炭在空气中和氧气中燃烧的差异，木炭在空气中燃烧发红、放热微弱，在氧气中剧烈燃烧、发出白光、放出大量热。待燃烧结束后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡后观察到澄清石灰水变浑浊，证明木炭燃烧生成二氧化碳气体。引导学生准确记录实验现象，书写文字表达式，理解燃烧剧烈程度与氧气浓度的关系。 第二个探究实验：铁丝在氧气中燃烧。实验前引导学生明确实验预处理要点，将细铁丝打磨光亮，去除表面氧化层，将铁丝拧成螺旋状，增大受热面积与接触面积，铁丝末端系一根火柴用于引燃。集气瓶底部预先铺一层细沙或盛放少量水，引导学生思考该操作的目的，防止铁丝燃烧生成的高温熔融物溅落，炸裂集气瓶瓶底。点燃火柴后，待火柴即将燃尽时，缓慢将铁丝伸入集气瓶中，观察到铁丝剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放出大量热。引导学生分析实验关键要点，明确引燃时机、瓶底防护的重要性，杜绝实验失误与安全事故。 第三个探究实验：蜡烛在氧气中燃烧。将点燃的蜡烛缓慢伸入氧气集气瓶中，观察到蜡烛燃烧更旺、发出明亮白光、放出热量。燃烧结束后，集气瓶内壁出现水雾，倒入澄清石灰水振荡后变浑浊，证明蜡烛燃烧生成水和二氧化碳。通过三组对比实验，让学生系统总结氧气的助燃性，理解氧气浓度越高，燃烧越剧烈的化学规律。 实验完成后，组织小组汇总实验现象，对比各组实验结果，分析实验差异与误差原因。针对部分小组实验现象不明显、燃烧时间较短等问题，引导学生自主复盘操作过程，排查氧气纯度不足、操作速度过快、药品用量不当等问题，进一步优化实验操作流程，深化实验认知。 任务五：归纳总结，构建实验探究思维体系 本任务旨在梳理本节课核心知识，归纳气体实验探究通用方法，实现知识内化与思维提升。组织学生以小组为单位，汇总本节课实验内容，梳理氧气制取的原理、装置、步骤、收集方法、验满检验方法，以及氧气的核心化学性质，形成完整的知识框架。 引导学生自主归纳实验室制取气体的通用思路，从反应原理选择、实验装置匹配、实验操作规范、气体收集检验、实验误差分析五个维度总结规律，实现由单一氧气实验到通用气体实验探究的思维迁移，为后续二氧化碳等气体的实验室制取实验奠定方法基础。 同时梳理本节课易错知识点与操作误区，重点总结催化剂的概念误区、装置组装易错点、实验操作先后顺序、性质实验防护要点等内容，帮助学生查漏补缺，巩固实验核心技能。结合实验过程，渗透安全实验、绿色化学的理念，引导学生重视实验安全、规范处理实验废弃物、节约实验药品，树立严谨求实的科学态度与责任意识。 最后通过课堂互评、教师点评的方式，总结各小组实验完成情况，肯定规范操作与创新思考，针对共性问题集中讲解，强化学生对实验核心知识与技能的掌握，全面落实四维核心素养的培养目标，实现实操能力、思维能力、科学素养的同步提升。 本节课采用任务式活动教学模式，摒弃灌输式教学，将课堂拆解为认知铺垫、装置探究、制取实操、性质验证、总结提升五大核心任务。层层递进落实教学目标，先夯实理论基础，再开展实操探究，兼顾基础操作与思维拓展。教学中注重引导学生自主发现问题、分析问题、解决问题，规范实验操作流程，纠正易错点。同时依托分组合作模式，培养学生协作探究能力，深度渗透核心素养，让学生在实操中掌握气体制取规律，形成系统化的化学实验探究思维，落实绿色、安全的化学实验理念。 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 $