4.3氧气的实验室制取（第二课时）教学设计 --2026-2027学年八年级化学鲁教版（五四学制）全一册

第三节 氧气的实验室制取（第二课时） 鲁教版（五四学制）初中化学 八年级全一册 一、教材分析 本节选自鲁教版（五四学制）八年级化学全一册第三节“氧气的实验室制取”第二课时。教材在学生已掌握加热高锰酸钾制取氧气的基础上，进一步学习过氧化氢在二氧化锰催化下分解制取氧气的方法，引出催化剂、催化作用和分解反应等核心概念。教材以对比实验为载体，引导学生在探究中认识催化剂特点，建立分解反应概念，为后续学习化学方程式及化学计算奠定基础。 二、四维核心素养 通过过氧化氢分解制氧气的学习，建立物质转化与元素守恒的化学观念；通过对比实验推理二氧化锰的作用，发展证据推理与模型认知的科学思维；经历完整的实验探究过程，提高科学探究与实践能力；认识催化剂在生产生活中的应用，培养严谨求实的科学态度与社会责任。 三、教学重难点 教学重点：实验室用过氧化氢制取氧气的反应原理、实验装置及操作要点；催化剂和分解反应的概念。 教学难点：对催化剂概念中“一变两不变”的理解；通过对比实验设计探究二氧化锰在反应中的作用。 四、新课导入 教师演示：将带火星的木条伸入盛有过氧化氢溶液的试管中，木条不复燃；再向试管中加入少量二氧化锰，迅速产生大量气泡，带火星的木条复燃。学生观察现象并产生疑问：为什么加入二氧化锰后反应立即发生？二氧化锰在其中起了什么作用？由此导入本节课的探究任务。 五、导入设计意图 通过“先慢后快”的对比实验现象制造认知冲突，激发学生探究二氧化锰作用的欲望，自然引入新课。 六、教学过程总体设计意图 本课时以“问题引领—任务驱动—实验探究—归纳提升”为主线，将教学内容设计为六个递进式学习任务。学生在任务一回顾旧知、发现新问题，在任务二和任务三中通过分组对比实验自主探究二氧化锰的作用，亲历“提出问题—设计方案—进行实验—收集证据—解释结论”的完整探究链条；在任务四中通过装置比较深化对气体制取装置选择依据的理解，在任务五中归纳分解反应的概念。整个过程以学生为主体，教师仅在关键处引导点拨，力求让学生在做中学、思中悟，落实四维核心素养目标。 七、教学过程 任务一：温故知新，提出新问题 教师活动：上节课我们学习了加热高锰酸钾制取氧气的方法，请同学们回忆一下，这套装置由哪些仪器组成？操作时有哪些关键步骤？ 学生活动：同桌之间相互交流，回顾加热固体制取气体的发生装置和排水集气法收集氧气的操作要点，归纳出“查、装、定、点、收、离、熄”等操作顺序。 教师追问：加热高锰酸钾需要酒精灯加热，操作较为繁琐。实验室里有没有不需要加热、更加简便的制取氧气的方法呢？ 学生讨论：结合生活经验和预习所得，有学生提到药店购买的过氧化氢消毒液，有学生回忆起家中制氧机的原理。 教师引导：大家提到的过氧化氢（俗称双氧水）是一种无色液体，它在常温下能否自行分解产生氧气呢？我们通过实验来寻找答案。 设计意图：从已有知识出发，通过“能否更简便”的追问制造认知需求，自然过渡到新课内容，同时为后续对比实验埋下伏笔。 任务二：实验探究——过氧化氢能否自行分解 教师出示任务：请各小组利用桌面上的过氧化氢溶液、试管、带火星的木条，设计并完成实验，观察常温下过氧化氢溶液能否分解产生氧气。 学生分组实验：取一支洁净试管，向其中加入适量过氧化氢溶液；将带火星的木条伸入试管中，观察木条是否复燃；记录实验现象。 学生汇报：各组观察到试管中有极少量细小气泡缓慢冒出，但带火星的木条没有复燃。 教师引导：木条没有复燃，能否说明过氧化氢在常温下完全不能分解呢？ 学生讨论：有学生认为确实不能分解；有学生注意到试管壁上有少量气泡，说明反应在进行，只是速率太慢，产生的氧气量不足以使木条复燃。 教师点拨：大家观察得很仔细。常温下过氧化氢分解速率很慢，产生氧气的量很少，因此带火星的木条不复燃。那么，我们有什么办法让过氧化氢快速分解呢？ 设计意图：让学生亲手操作、细致观察，在“木条不复燃”与“有少量气泡”的矛盾中产生新的问题，培养证据意识和严谨的观察习惯。 任务三：对比探究——二氧化锰在过氧化氢分解中的作用 教师出示任务：老师为大家准备了二氧化锰粉末，请同学们设计一组对比实验，探究加入二氧化锰后过氧化氢分解速率是否发生变化，并尝试推断二氧化锰在反应中扮演的角色。 学生讨论实验方案：第一组，只加过氧化氢溶液，不加二氧化锰，观察现象；第二组，向过氧化氢溶液中加入二氧化锰粉末，观察现象；第三组，单独取一支试管加入二氧化锰，伸入带火星的木条，观察是否复燃。 教师引导分析：三组实验分别控制了哪些变量？哪一组是对照组？哪一组是实验组？通过对比可以得出什么结论？ 学生分组实验并记录现象：过氧化氢溶液中不加二氧化锰，气泡缓慢产生，木条不复燃；过氧化氢溶液中加入二氧化锰，迅速产生大量气泡，试管壁微微发热，带火星的木条复燃；单独加入二氧化锰，没有明显气泡，木条不复燃。 学生汇报与讨论：加入二氧化锰后，反应速率明显加快；单独的二氧化锰不能分解放出氧气；由此推测，二氧化锰本身不是反应物，它的作用是加快过氧化氢的分解速率。 教师追问：二氧化锰在反应前后，它的质量和化学性质有没有发生改变？我们如何设计实验来验证？ 学生设计方案：反应结束后，将试管中的黑色粉末过滤、洗涤、干燥，称量其质量，与反应前加入的质量比较；将回收得到的黑色粉末再次加入过氧化氢溶液中，观察是否仍能加快分解速率，以此检验其化学性质是否改变。 教师演示：展示回收二氧化锰并再次使用的实验过程，引导学生观察：回收的二氧化锰质量与反应前基本相等；再次加入过氧化氢溶液中，仍然能够迅速产生大量氧气。 学生归纳：二氧化锰在反应中只改变了反应速率，而自身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化。 设计意图：通过三组对比实验，引导学生控制变量、收集证据、推理结论，经历完整的科学探究过程。在“质量是否改变”“性质是否改变”的追问中，让学生自主建构催化剂“一变两不变”的核心特征，而不是由教师直接给出定义。 任务四：认识催化剂与催化作用 教师讲解：像二氧化锰这样，在化学反应里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（又叫触媒）。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。 教师引导梳理关键词：“改变”速率，包括加快，也包括减慢；“质量和化学性质”不变，注意是化学性质不变，物理性质可能改变；催化剂具有专一性，一种催化剂并非对所有反应都有催化作用。 学生讨论与辨析：二氧化锰是所有反应的催化剂吗？催化剂在反应中越多越好吗？没有催化剂，反应就不能发生吗？ 学生交流后明确：二氧化锰只是特定反应的催化剂，例如它对氯酸钾受热分解也有催化作用，但并非所有反应都需要或适用于二氧化锰；催化剂用量需适量，并非越多越好；催化剂只改变速率，不改变反应能否发生，没有二氧化锰，过氧化氢仍然会缓慢分解。 教师拓展：催化剂在化工生产中应用广泛，例如汽车尾气净化装置中的催化剂可以将有害气体转化为无害物质，合成氨工业中铁触媒提高了原料利用率。引导学生体会化学技术对环境保护和社会发展的意义。 设计意图：通过概念关键词拆解和辨析讨论，纠正学生容易出现的误解，深化对催化剂概念的理解；通过生产生活实例，将化学知识与社会应用相联系，落实科学态度与责任素养。 任务五：选择实验装置，完成制取操作 教师引导：既然过氧化氢在二氧化锰催化下常温就能迅速分解产生氧气，我们能否据此设计一套不需要加热的制取装置？请同学们对比加热高锰酸钾的发生装置，思考哪些仪器需要保留、哪些可以去掉、还需要增加什么仪器。 学生小组讨论并绘制装置草图：发生装置方面，由于反应是固体加液体、不加热，因此不需要酒精灯，试管改为锥形瓶或广口瓶，用长颈漏斗或分液漏斗加入过氧化氢溶液，用双孔橡皮塞连接导气管；收集装置方面，氧气不易溶于水且密度比空气略大，仍可使用排水集气法或向上排空气法。 教师展示装置示意图并引导比较：简易装置由锥形瓶加单孔塞加导气管组成；带长颈漏斗的装置可随时添加过氧化氢溶液；带分液漏斗的装置可控制液体滴加速度，从而控制反应速率。 学生分析优劣：简易装置结构最简单，但添加药品不方便；长颈漏斗方便添加液体，但无法控制滴加速率；分液漏斗可以控制滴加速率，得到平稳的氧气流，适合需要控制反应速率的场合。 教师强调操作要点：连接装置后先检查气密性，再装入药品；装药品时先加固体二氧化锰，后从漏斗加入过氧化氢溶液；用排水法收集时，待气泡连续均匀冒出后再开始收集；实验结束后，先将导气管移出水面，再整理仪器。 学生分组操作：在教师指导下，利用过氧化氢和二氧化锰制取一瓶氧气，并进行验满和检验。 教师巡视指导：巡视过程中关注学生装置的气密性检查是否规范、药品加入顺序是否正确、收集时机是否恰当，及时纠正错误操作，提醒学生注意安全，引导学生观察实验过程中的颜色、气泡、温度等现象变化。 设计意图：通过装置对比与改进，让学生理解气体发生装置的选择依据，即由反应物状态和反应条件决定，收集装置由气体的物理性质决定。在绘制草图和动手操作中发展实验设计与实践能力。 任务六：归纳分解反应，构建知识网络 教师引导：回顾本单元学习的几种制取氧气的方法——加热高锰酸钾、加热氯酸钾（二氧化锰催化）、过氧化氢在二氧化锰催化下分解，请同学们从反应物和生成物的种类角度比较，这几个反应有什么共同特征？ 学生分组讨论：这几个反应的反应物都只有一种物质；生成物都有两种或两种以上物质；都是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。 教师归纳：像这样由一种物质反应生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。分解反应是四大基本反应类型之一，可以概括为“一变多”。 教师追问：分解反应和我们之前学习的化合反应有什么区别？ 学生对比：化合反应是“多变一”，由两种或两种以上物质生成一种物质；分解反应是“一变多”，由一种物质生成两种或两种以上物质；二者都是基本反应类型，反映了反应物与生成物种类上的变化规律。 教师引导学生梳理知识结构：工业制氧气采用分离液态空气法，属于物理变化；实验室制氧气包括加热高锰酸钾、加热氯酸钾（二氧化锰催化）、过氧化氢分解（二氧化锰催化）；催化剂的特征是改变反应速率，自身质量和化学性质反应前后不变；分解反应的特征是一变多。 设计意图：通过比较归纳，将零散知识系统化，帮助学生建立“反应类型”这一化学基本观念，同时区分物理变化与化学变化、化合反应与分解反应，形成完整的知识网络。 任务七：巩固应用，迁移提升 教师出示问题一：下列关于催化剂的说法中正确的是哪一项？催化剂只能加快化学反应速率；不使用二氧化锰作催化剂，过氧化氢就不会分解；催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变；二氧化锰只能作过氧化氢分解的催化剂。 学生判断并说明理由：催化剂既能加快也能减慢反应速率；没有二氧化锰，过氧化氢仍会缓慢分解；二氧化锰还可以催化其他反应，例如氯酸钾受热分解。因此正确选项是催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变。 教师出示问题二：实验室用锌粒和稀硫酸常温下反应制取氢气，氢气难溶于水且密度远小于空气。请同学们思考，制取氢气应选择什么样的发生装置和收集装置？ 学生迁移分析：反应物是固体和液体、反应不需要加热，因此发生装置与过氧化氢制氧气类似，采用固液不加热型；氢气难溶于水可用排水法收集，密度远小于空气可用向下排空气法收集。 教师点评：同学们能够将本节课所学的装置选择方法迁移到新的气体制取问题中，说明已经掌握了“由反应物状态和反应条件选发生装置、由气体性质选收集装置”的一般思路。 设计意图：通过辨析题和迁移应用题，检验学生对催化剂概念和装置选择方法的理解程度，促进知识的迁移与应用，发展学生解决实际问题的能力。 课堂小结 教师引导：本节课你学到了什么？有哪些收获？还有哪些疑问？ 学生发言要点：过氧化氢在二氧化锰催化下常温即可分解制取氧气；催化剂具有“一变两不变”的特征；分解反应“一变多”；气体发生装置由反应物状态和反应条件决定。 教师总结：实验室制取气体时，要根据反应原理选择合适的发生装置，根据气体性质选择收集装置，并学会用对比实验探究未知问题。希望同学们课后利用身边材料设计一套小型制氧装置，下节课展示交流。 八、板书设计 第三节 氧气的实验室制取（第二课时） 一、过氧化氢制取氧气 过氧化氢 ——二氧化锰（催化剂）——> 水 + 氧气 （无色液体） （黑色固体） 二、催化剂 一变：改变其他物质的化学反应速率 两不变：本身的质量不变、化学性质不变 三、实验装置 发生装置：固液不加热型 锥形瓶 + 分液漏斗（或长颈漏斗）+ 双孔塞 + 导气管 收集装置：排水法（氧气不易溶于水） 向上排空气法（氧气密度比空气略大） 四、分解反应 由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应 特征：一变多 学科网（北京）股份有限公司 $