学生实验3 氧气的实验室制取与性质教学设计-2026-2027学年八年级化学鲁教版（五四学制）全一册

学生实验3 氧气的实验室制取与性质 教学设计 鲁教版（五四学制）·初中化学·八年级全一册 一、教材分析 本节课是鲁教版（五四学制）八年级全一册中的学生实验课，安排在学生系统学习氧气的性质与实验室制法之后，属于“制取—收集—性质验证”一体化的分组实验课。教材以制取一瓶氧气并验证其性质为核心任务，整合装置选择、气密性检查、气体收集和物质燃烧等多项操作技能，既是对前面理论知识的实践印证，又为后续二氧化碳等气体的制取与探究奠定方法论基础，在气体制备学习中承上启下。 二、四维核心素养 化学观念：通过制取与性质验证，深化对氧气组成、性质与用途关系的认识，建立“结构决定性质、性质决定用途”的物质观。科学思维：在装置选择、步骤排序与异常现象分析中发展比较、归纳与推理能力。科学探究与实践：独立完成气体制取与性质检验的完整操作，学会观察、记录与分析实验事实。科学态度与责任：养成严谨求实、安全规范、绿色环保的实验习惯，体会化学实验对认识物质的独特价值。 三、教学重难点 教学重点：实验室制取氧气的装置组装、操作步骤规范，以及氧气性质的验证方法与现象描述。教学难点：装置气密性检查的原理与操作要领，排水法与向上排空气法的选择依据，以及实验中异常现象（如收集不到气体、铁丝燃烧未成功）的分析与解释。 四、新课导入 教师展示一个集气瓶，将一根带火星的木条缓缓伸入瓶中，木条瞬间复燃并剧烈燃烧。学生发出惊叹。教师顺势提问：集气瓶中是什么气体？它为什么能让带火星的木条复燃？它在生产生活中还有哪些用途？我们能不能在实验室亲手制取一瓶这样的气体，并亲手验证它的性质？由此导入本节课的核心任务——氧气的实验室制取与性质探究。 五、设计意图 以“带火星木条复燃”的直观现象制造认知冲突，用问题链唤醒学生对氧气性质与用途的已有经验，自然把学生从“看实验”引向“做实验”，明确本节课的核心任务与学习期待。 六、上课过程设计意图 本节课采用任务驱动式实验教学，把“制取一瓶氧气并验证其性质”这一总任务拆解为五个递进式子任务：任务一回顾反应原理与装置选择，任务二组装仪器并检查气密性，任务三制取并收集氧气，任务四验证氧气的化学性质，任务五整理反思与交流评价。每个任务都以学生动手为主、教师点拨为辅，让学生在“做中学、做中思”。这样设计意在避免把实验课上成“按方抓药”的照方操作，而是让学生在完整经历实验全过程的同时，不断追问“为什么这样做、不这样做会怎样”，从而把操作技能上升为实验思维，把零散现象上升为化学观念，真正发展科学探究与实践能力。 七、上课过程 任务一：情境唤醒与方案研讨 教师在投影上呈现三幅图片：医院急救时使用的氧气钢瓶、炼钢炉口喷涌的火焰、潜水员背负的氧气瓶。教师引导语：“氧气与我们的生命活动、工业生产密切相关，那么在实验室里，我们怎样才能自己制取一瓶纯净而干燥的氧气呢？” 教师组织学生以四人小组为单位，围绕三个问题展开讨论：第一，我们已经学过哪些可以用来制取氧气的方法？第二，这些方法分别需要哪些药品和仪器？第三，如果让你来选择，你会选择哪一种方法作为本节课制取氧气的方案？理由是什么？讨论过程中，教师巡视各小组，倾听学生的发言，适时追问：“你为什么不选这种方法？”“这种方法需要加热吗？”“收集到的气体纯净吗？”通过追问，促使学生不仅说出结论，还要讲清依据。 讨论结束后，各小组代表汇报本组方案。有的小组选择加热高锰酸钾的方法，理由是反应较快、装置简单；有的小组选择加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法，理由是原料易得；还有的小组选择过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解的方法，理由是不需要加热、操作安全、可以随时控制反应。教师对每种方案都给予肯定，并引导学生从“反应条件是否易于在课堂上实现、装置是否安全、收集的气体是否便于验证性质”三个角度综合比较，最终师生共同确定本节课采用加热高锰酸钾制取氧气的方案，同时简要提及过氧化氢分解法作为课外拓展。 在确定方案之后，教师进一步引导学生把“制取氧气”这件事拆解成几个必须完成的环节：首先要把发生装置组装起来，然后要检查装置是否漏气，接着要装入药品并固定装置，之后开始加热制取气体，用合适的方法收集，最后完成性质验证并整理器材。教师把这条主线板书在黑板上，作为整节课的“路线图”，让学生清楚自己每一步要走到哪里。 这一环节的核心，是让学生在动手之前先动脑。实验不是照着课本步骤机械执行，而是要先在头脑中形成完整的方案：用什么药品、用什么装置、先做什么后做什么、为什么这样做。学生经过讨论和比较，对“为什么选这套装置、为什么用这种收集方法”有了自己的理解，后面的操作才有了灵魂，而不再是“老师让我做我就做”。 任务二：组装装置与检查气密性 教师出示一套组装好的发生装置，向学生逐一介绍仪器名称：铁架台、酒精灯、试管、带导管的橡胶塞、胶皮管和玻璃导管。教师边示范边讲解组装顺序：先把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯火焰的高度固定铁夹，再把试管用铁夹夹住，试管口略向下倾斜，然后把带导管的橡胶塞塞紧试管口，最后把导管的另一端伸入水槽中。教师特别强调：组装装置要按照“从下到上、从左到右”的顺序，这样才能一次装对，避免反复拆卸。 学生动手组装时，教师巡回指导。常见问题包括：试管口向上倾斜，教师立即提醒学生回忆“加热固体时试管口为什么要略向下倾斜”，让学生自己说出理由——防止药品中的湿存水受热变成水蒸气，在试管口冷凝后倒流回试管底部，使试管骤然遇冷而炸裂。再如铁夹夹的位置太靠近试管底部或太靠近试管口，教师引导学生观察课本上的装置图，自己调整到“夹在距试管口约三分之一处”的合理位置。又如橡胶塞塞得太紧或太松，教师指导学生把橡胶塞慢慢转动着塞进试管口，既要塞紧不漏气，又不能用力过猛把试管压破。 装置组装完毕，教师抛出关键问题：“这套装置真的不漏气吗？如果漏气，我们辛辛苦苦收集到的氧气会全部跑掉，怎么办？”由此引出气密性检查。教师示范：把导管的一端浸入水中，用手紧贴试管外壁，如果导管口有气泡冒出，说明装置不漏气；松开手后，导管内会形成一段稳定的水柱，进一步证明气密性良好。教师引导学生用“手的温度使试管内空气受热膨胀”来解释为什么会有气泡，用“试管内空气冷却后压强减小”来解释为什么会形成水柱。 学生分组检查气密性时，有的组导管口没有气泡。教师不急于告诉答案，而是引导学生自己排查：是不是手的温度不够？是不是橡胶塞没塞紧？是不是胶皮管和玻璃管连接处漏气？学生逐一检查，有的重新塞紧橡胶塞，有的把胶皮管再插紧一些，终于看到了气泡。教师抓住这个契机总结：“检查气密性看起来是一个小动作，背后却包含着气体压强变化的道理。做实验不是按按钮，每一步都要问一问自己——我看到了什么现象？这个现象说明了什么？” 在确认气密性良好之后，教师指导学生把高锰酸钾药品装入试管。教师示范：先把试管横放，用药匙把药品送到试管底部，再把试管直立起来，让药品全部落到底部，然后在试管口放一团蓬松的棉花，再塞紧橡胶塞。教师再次追问：“试管口为什么要放一团棉花？”学生回答：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管或使水槽中的水变红。教师追问：“如果不放棉花，你会看到什么现象？”学生结合预习和生活经验回答：水槽中的水会变成紫红色。这一问一答，让学生把“放棉花”这个操作和“防止粉末进入导管”这个目的牢牢联系起来。 任务三：制取与收集氧气 一切准备就绪，教师引导学生按照“先预热、后集中加热”的原则点燃酒精灯。教师示范：先把酒精灯在试管下方来回移动几下，让试管均匀受热，然后把火焰集中在盛有药品的部位加热。教师强调：千万不能一开始就把火焰固定在一个位置猛烧，否则试管会因局部骤热而炸裂。学生操作时，教师密切观察每一组，看到有学生把灯焰直接固定在药品部位，立即上前提醒，让他重新按“先预热、后集中”的方法操作。 过一会儿，导管口开始有气泡冒出。教师提问：“这时能不能马上收集气体？”学生有的说“能”，有的说“不能”。教师引导学生思考：刚刚冒出的气泡是什么气体？学生回答：是试管和导管里原来的空气。教师继续追问：“如果这时就收集，会有什么后果？”学生回答：收集到的氧气里混有空气，不纯。教师总结：所以要等到导管口气泡连续、均匀地冒出时，再把导管伸入集气瓶口开始收集。这一步看似简单，却包含着“排尽空气、再集纯氧”的实验思想。 本实验采用排水法收集氧气。教师引导学生回忆为什么用排水法：氧气不易溶于水，而且排水法收集的气体比排空气法更纯净。学生把集气瓶装满水，用玻璃片盖住瓶口，倒置在水槽中，移开玻璃片，把导管口伸入瓶口下方。当气泡从瓶口向外冒出时，说明瓶内水已排尽，氧气已集满。这时在水下用玻璃片盖住瓶口，把集气瓶移出水面，正放在实验桌上——因为氧气的密度比空气略大，正放可以减少氧气逸散。 收集过程中，教师引导学生注意观察并记录三个细节：第一，导管口刚开始冒出的气泡和后来连续冒出的气泡有什么不同；第二，集气瓶中的水是怎样被一步步排出的；第三，当瓶中水排尽时，瓶口周围出现了什么现象。这些观察不是为了看热闹，而是为了后面解释“为什么要等气泡连续均匀再收集”“怎样判断氧气已集满”打下事实基础。 收集两瓶氧气后，教师引导学生思考：实验结束时，应该先把导管从水槽中取出，还是先熄灭酒精灯？学生展开讨论。有的说先熄灭酒精灯，有的说先取出导管。教师不急于给出答案，而是让两组学生分别按两种方法操作（在教师严密监控下），结果“先熄灭酒精灯”的一组看到水倒吸入导管。教师抓住这个现象追问：“为什么水会倒吸？”学生解释：试管内温度降低，压强减小，外界大气压把水压入导管。教师总结：所以实验结束时，必须先把导管移出水面，再熄灭酒精灯，否则水倒吸入热的试管，会使试管炸裂。“先撤导管、后熄灯”这八个字，不是课本上的死规定，而是由气体压强变化的道理决定的。 任务四：氧气性质的验证 收集到氧气之后，教师宣布进入第二个大任务——用实验事实证明氧气的性质。本环节安排三个燃烧实验：木炭在氧气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧、蜡烛在氧气中燃烧。教师强调：每个实验都要先在空气中做一次，再在氧气中做一次，对比观察，这样才能看出氧气浓度对燃烧的影响。 第一个实验是木炭在氧气中燃烧。教师用坩埚钳夹取一小块木炭，先在酒精灯火焰上加热到发红，然后由瓶口向下缓慢伸入集气瓶中。学生观察到：木炭在空气中只是红热，没有明显火焰；在氧气中却剧烈燃烧，发出白光，放出热量。燃烧结束后，教师向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。教师引导学生分析：澄清石灰水变浑浊说明生成了二氧化碳，由此可以推断木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳。教师特别提醒：为什么要“由瓶口向下缓慢伸入”？如果一下子插到瓶底，木炭燃烧放热使瓶内氧气受热膨胀逸出，实验就会很快结束，现象不明显。学生由此体会到：实验操作中的每一个细节，都是为了让现象更明显、结论更可靠。 第二个实验是铁丝在氧气中燃烧。这是本环节难度最大、也最震撼的实验。教师用砂纸把细铁丝打磨光亮，绕成螺旋状，一端系在一根火柴上。先点燃火柴，待火柴即将燃尽时，把铁丝由集气瓶口缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。学生看到：铁丝在空气中只能烧红、不能燃烧；在氧气中却剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成一种黑色固体。教师引导学生观察集气瓶底部——预先留了少量水。教师提问：“瓶底为什么要预先留少量水？”学生回答：防止生成的高温熔融物溅落，炸裂瓶底。教师追问：“能不能用细沙代替水？”学生讨论后回答：可以，因为细沙也能起到隔热、防止瓶底骤热的作用。这一追问把学生从“记住操作”引向“理解操作”。 第三个实验是蜡烛在氧气中燃烧。教师把一段蜡烛固定在燃烧匙里，先在空气中点燃，观察火焰的颜色和亮度；再伸入盛有氧气的集气瓶中。学生观察到：蜡烛在空气中燃烧发出黄色火焰，在氧气中燃烧更旺，发出白光，放出热量。燃烧后，集气瓶壁上出现水雾，说明生成了水；倒入澄清石灰水振荡后变浑浊，说明还生成了二氧化碳。教师引导学生对比三个实验的现象，归纳出氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能够支持燃烧，在燃烧反应中提供氧，具有氧化性；物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈，这说明燃烧的剧烈程度与氧气的浓度有关。 在三个实验完成之后，教师引导学生做一件非常重要的事——把观察到的现象如实记录下来。教师提供一张实验记录单，列出“实验步骤、在空气中的现象、在氧气中的现象、生成物、结论”五个栏目，让学生边回忆边填写。教师特别强调：记录必须真实，看到什么就写什么，不能为了“和课本一致”而把没看到的现象写进去；如果本组实验失败了，也要如实记录失败的现象，并分析可能的原因。科学记录的严肃性，正是科学态度与责任素养在实验课中的具体体现。 任务五：整理反思与交流评价 实验结束，教师组织学生按“先拆装置、后洗仪器、再整理桌面”的顺序整理器材。教师示范拆卸顺序：先把导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯（注意必须在确认导管已离开水后熄灯），然后待试管冷却后再拆卸装置，最后把废液废渣倒入指定容器，把玻璃仪器洗净倒扣在试管架上。教师强调：热的试管不能立即用水冲洗，否则会炸裂；废渣废液不能随意倒入下水道，要倒入指定的废液缸，体现绿色化学和环境保护意识。 整理完毕，教师组织全班交流。第一个话题是“我们的实验成功了吗”。有的小组非常顺利，收集到两瓶氧气，三个燃烧实验现象都很明显；有的小组收集不到气体，有的小组铁丝燃烧没有成功，有的小组水槽中的水变红了。教师请遇到问题的小组发言，描述自己遇到的现象，其他小组帮忙分析原因。收集不到气体的小组，排查后发现是橡胶塞没塞紧、装置漏气；铁丝没燃烧成功的小组，反思后发现是铁丝表面铁锈没有打磨干净，或者火柴伸入太早消耗了瓶中氧气；水槽水变红的小组，承认试管口忘了放棉花。教师把这些“失败案例”一一写在黑板上，和正确操作并列对照，让学生看到：错误操作并不可怕，可怕的是不知道错在哪里。 第二个话题是“从这节课学到了什么”。教师引导学生从三个层面总结：在知识层面，我们巩固了氧气的制取原理、装置选择和性质；在技能层面，我们学会了组装装置、检查气密性、排水集气和燃烧实验的基本操作；在方法层面，我们体会到了“先动脑、后动手”“现象—分析—结论”的实验探究思路。学生发言踊跃，有的说原来“先撤导管后熄灯”不是老师的规定，而是压强变化的必然结果；有的说原来铁丝燃烧失败不是自己手笨，而是细节没做到位；有的说原来做实验要一边做一边想，不能只顾看热闹。 第三个话题是“如果下次再做这个实验，你会怎样改进”。有的学生提出，可以用带火星的木条放在集气瓶口来验满，而不是等到水全部排完；有的学生提出，可以把过氧化氢溶液和二氧化锰放在锥形瓶里，用分液漏斗控制反应，这样更方便；有的学生提出，铁丝可以多绕几圈螺旋，增大受热面积，使燃烧更充分。教师对每一个改进建议都给予肯定，并鼓励学生课后用家中可得的材料（如双氧水、铁锈）做家庭小实验，进一步探究氧气的制取与性质。 最后，教师用一段总结性的话收束全课：“今天这节课，我们不仅制取了一瓶氧气，更重要的是经历了一次完整的科学探究——从提出问题、设计方案，到动手实验、观察记录，再到分析失败、总结改进。化学实验不是照方抓药，而是用事实说话、用证据推理。希望大家把今天这种『动手之前先动脑、动手之中勤观察、动手之后善反思』的习惯，带到今后每一次实验中去。” 八、板书设计 学生实验3 氧气的实验室制取与性质 实验装置 发生装置：固体加热型（试管口略向下倾斜，管口放棉花） 收集装置：排水法（氧气不易溶于水）/ 向上排空气法 操作步骤（七字诀） 查（气密性）→ 装（药品+棉花）→ 定（固定装置）→ 点（预热后加热） → 收（气泡连续均匀时收集）→ 离（先移导管）→ 熄（后熄酒精灯） 注意事项 试管口略向下倾斜｜管口放棉花｜先预热后集中加热 等气泡连续均匀再收集｜先撤导管后熄灯｜燃烧实验由瓶口缓慢伸入 结论 氧气化学性质比较活泼，能支持燃烧、供给呼吸；浓度越大，燃烧越剧烈。 学科网（北京）股份有限公司 $