实验2氧气的实验室制取与性质教学设计-2026-2027学年九年级化学仁爱科普版上册

实验2 氧气的实验室制取与性质 仁爱科普版 九年级上册 化学实验课教案 教材分析 本实验是仁爱科普版九年级上册第二单元的核心学生实验，上承“空气”单元对氧气用途的初步认识，下接“物质构成的奥秘”对化学变化的微观理解。教材以“制取—收集—验证性质”为主线，将气体制备的一般思路与氧气的化学特征融为一体，既是对前序知识的实践检验，也是后续学习二氧化碳制取等气体实验的方法迁移基础，在全册实验体系中具有承上启下的关键地位。 四维核心素养 化学观念：通过实验认识氧气的物理性质与化学性质，建立“物质性质决定用途”的基本观念，理解化学反应中物质变化与能量变化的统一。科学思维：基于实验现象的观察与比较，运用归纳推理概括氧气支持燃烧的共性特征，发展证据推理与模型认知能力。科学探究与实践：经历完整的气体制取与性质验证流程，掌握装置组装、气密性检查、气体收集与检验等基本操作技能。科学态度与责任：在实验中养成严谨求实的科学态度，树立安全实验与环保意识，体会化学实验对认识物质世界的重要价值。 教学重难点 教学重点：实验室制取氧气的装置选择与操作流程，氧气的主要化学性质及对应实验现象的观察与描述。教学难点：发生装置与收集方法的选择依据，不同物质在氧气中燃烧现象差异的分析与解释，以及实验操作中的规范意识与安全意识的形成。学生需在动手操作中理解“为什么这样做”，而非机械记忆步骤。 新课导入 教师展示一瓶收集好的氧气，将带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃。教师提问：“这瓶无色气体是什么？它为什么能使带火星的木条重新燃烧？我们自己能不能在实验室里制出这样一瓶气体？”由此引导学生回顾氧气在自然界中的存在与用途，引出本节课的核心任务——亲手制取氧气并探究它的性质。学生带着好奇与疑问进入实验环节。 上课过程设计意图 本节课采用任务驱动式教学，将完整的实验过程拆解为五个递进式任务：认识仪器药品、组装装置并检查气密性、制取并收集氧气、验证氧气化学性质、整理器材与交流反思。每个任务都以具体的问题或操作目标为驱动，让学生在“做中学、学中思”。任务设计遵循从准备到操作、从宏观现象到微观解释的认知规律，先解决“怎么做”的操作问题，再追问“为什么这样做”的原理问题。小组合作贯穿始终，学生分工协作、互查互纠，在动手实践中发展实验技能与科学思维。板书设计以实验流程为线索，将关键操作要点和现象结论结构化呈现，帮助学生形成清晰的实验认知框架。 教学过程 任务一：认识实验仪器与药品，明确实验目的 【教师活动】教师向各实验台分发仪器与药品，引导学生对照实验报告册上的仪器清单逐一辨认，说出每种仪器的名称和用途。教师重点介绍高锰酸钾的外观特征，提醒学生注意药品取用的规范动作。 学生以小组为单位，按照清单逐项清点桌上的仪器：试管、试管夹、铁架台（带铁夹）、酒精灯、集气瓶、玻璃片、水槽、带导管的单孔橡胶塞、药匙、棉花、火柴。每认出一件仪器，小组内轮流用一句话描述它在本实验中可能承担的作用。例如：集气瓶用来收集制取的氧气；水槽配合排水法收集气体；酒精灯用来加热试管中的药品。 药品方面，学生观察高锰酸钾的外观——暗紫色的晶体颗粒，用药匙轻轻取少量置于白纸上观察其颜色和状态。教师提问引导思考：“为什么加热高锰酸钾可以制得氧气？”学生结合课前预习，初步认识到这种物质在受热时能够分解产生氧气，同时生成其他固体物质。教师不急于给出完整的反应表达式，而是让学生带着“氧气从何而来”的疑问进入后续操作。 教师引导学生明确本节课的两个核心实验目的：第一，学会在实验室里用加热高锰酸钾的方法制取一瓶氧气；第二，通过几个典型实验，观察并记录氧气支持燃烧的性质。学生在实验报告册上写下自己对这两个目标的理解，并预测实验过程中可能观察到的现象。 教师进行实验安全提醒：加热试管时管口不能对着自己或他人；酒精灯使用完毕必须用灯帽盖灭，严禁用嘴吹灭；实验过程中如遇意外，立即举手报告教师，不得自行处理。各小组推选一名“安全监督员”，负责全程提醒本组同学注意操作规范。 任务二：组装发生装置，检查装置气密性 【教师活动】教师演示组装发生装置的关键步骤，边操作边讲解每个步骤的原因。特别强调试管口略向下倾斜的目的、导管伸入试管不宜过长的原因、以及在试管口放置棉花的作用。演示完毕后，教师巡回指导各组的组装过程。 各小组按照教师演示的顺序开始组装发生装置。第一步，将带导管的橡胶塞轻轻塞入试管口，注意塞子不宜塞得过紧，以既能密封又便于拆卸为宜。第二步，将试管固定在铁架台上，铁夹夹持在试管中上部，试管口略向下倾斜。学生互相检查对方小组的试管倾斜方向是否正确，并讨论如果试管口向上倾斜可能会导致什么后果。通过讨论，学生理解到加热时药品中的湿存水受热变成水蒸气，在试管口冷凝成水珠，如果试管口向上倾斜，冷凝水会倒流回试管底部，使热的试管因骤冷而炸裂。 第三步，在试管口附近放置一小团棉花。教师引导学生思考：“为什么要塞棉花？”学生通过预习和讨论得出结论：加热时高锰酸钾颗粒可能会随气流进入导管，堵塞导管或使收集到的气体带有颜色，棉花可以阻挡固体颗粒随气流冲出。 组装完成后，进行气密性检查。学生将导管的一端浸入水槽的水中，用手紧握试管外壁，观察导管口是否有气泡冒出。如果手的温度不足以使空气明显膨胀，也可以用酒精灯微热试管。当看到导管口有气泡连续冒出后，松开手或停止加热，观察导管内是否形成一段上升的水柱。若气泡和水柱现象均出现，说明装置气密性良好。若没有气泡冒出，则需要检查橡胶塞是否塞紧、导管连接处是否漏气，重新调整后再次检查。各组之间互相观察对方的气密性检查操作，提出改进建议。 教师引导学生思考：“除了这种方法，还有没有其他检查气密性的思路？”学生讨论后认识到，气密性检查的核心原理都是利用气体受热膨胀或被压缩时压强变化产生的外在可见现象，本质上是一种间接观察法。这一讨论帮助学生将操作技能上升为原理性理解，为今后自行设计实验装置打下基础。 任务三：装入药品，制取并收集氧气 【教师活动】教师强调加热操作的安全规范，示范酒精灯的点燃、预热和集中加热方法，以及实验结束时“先撤导管再熄灭酒精灯”的操作顺序。教师在各组间巡回，及时纠正不规范操作。 各小组开始装入药品。用药匙将高锰酸钾小心地送入试管底部，使药品平铺在试管底部，而不是堆在一处。药品用量以铺满试管底部为宜。装入药品后，在试管口放置棉花，塞紧橡胶塞，再次确认装置连接牢固。 准备收集装置：将集气瓶装满水，用玻璃片先盖住瓶口的一小部分，然后沿瓶口水平方向推动玻璃片，将瓶口全部盖住，确保瓶内没有气泡。用手压住玻璃片，将集气瓶倒置放入水槽中，在水面下移去玻璃片，将集气瓶口朝上还是朝下？学生讨论后确认，排水法收集时集气瓶倒置在水槽中，瓶口朝下浸没在水面下，将导管口伸入瓶口内。 点燃酒精灯，先将酒精灯火焰在试管下方来回移动进行预热，使试管均匀受热，然后将火焰集中在盛放药品的部位加热。学生观察药品颜色的变化：暗紫色的高锰酸钾逐渐变黑，导管口开始有气泡冒出。教师引导学生注意：刚开始冒出的气泡是试管和导管中原有的空气，不宜立即收集，应等气泡连续并比较均匀地冒出后，再将导管口伸入倒置的集气瓶中。 随着氧气不断进入集气瓶，瓶中的水逐渐被排出。当集气瓶口有大气泡从瓶口向外冒出时，说明瓶内氧气已收集满。学生在水下用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶从水槽中取出，正放在桌面上——因为氧气的密度比空气略大，正放可以减少气体逸散。用同样的方法再收集两瓶氧气，其中一瓶预留少量水。 收集完毕后，先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯。教师再次追问：“为什么要先撤导管再熄灯？”学生结合前面讨论冷凝水的思路进行推理：如果先熄灭酒精灯，试管内温度降低，气压减小，水槽中的水会被倒吸入热的试管，导致试管炸裂。通过这一操作，学生将“气体热胀冷缩”的知识与实验安全联系起来。 教师进一步引导学生比较两种收集方法的适用条件：排水法适用于气体不易溶于水且不与水反应的情况，收集到的气体较纯净但略显潮湿；向上排空气法适用于气体密度比空气大且不与空气成分反应的情况，收集到的气体较干燥但纯度稍低。学生结合氧气“不易溶于水、密度略大于空气”的性质，理解为什么本实验中排水法是首选收集方法。 任务四：验证氧气的化学性质 【教师活动】教师引导学生分三组分别做木炭、铁丝和蜡烛在氧气中燃烧的实验，每组负责一个实验，然后跨组交流观察结果。教师强调铁丝燃烧实验中集气瓶底部预留少量水的原因。 实验一：木炭在氧气中燃烧。学生用坩埚钳夹取一小块木炭，先在酒精灯火焰上加热到发红，观察木炭在空气中燃烧的状态——发出红光，放热。然后将红热的木炭由集气瓶口向下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象：木炭在氧气中剧烈燃烧，发出白光，放出大量热。燃烧停止后，取出坩埚钳，向集气瓶中加入少量澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊。学生记录现象并思考：石灰水变浑浊说明木炭燃烧生成了什么物质？由此推知木炭在氧气中燃烧生成了能使澄清石灰水变浑浊的无色气体。 实验二：铁丝在氧气中燃烧。学生取一根细铁丝，用砂纸打磨除去表面的铁锈和油漆，将铁丝一端绕成螺旋状，另一端系在一根火柴上。点燃火柴，待火柴即将燃尽时，将铁丝由集气瓶口缓慢伸入预先留了少量水的氧气瓶中。学生观察到：铁丝在氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成一种黑色固体。教师引导学生思考：“为什么集气瓶底部要预留少量水？”学生讨论后得出结论：铁丝燃烧时温度很高，生成的熔融物溅落下来，如果直接落在瓶底，会导致集气瓶受热不均而炸裂，预留的水可以吸收热量，保护瓶底。同时学生也理解了铁丝绕成螺旋状的作用——增大铁丝的受热面积和与氧气的接触面积，使燃烧更持续剧烈。 实验三：蜡烛在氧气中燃烧。学生将一段蜡烛固定在燃烧匙内，点燃后观察蜡烛在空气中安静燃烧、发出黄色火焰的状态。然后将燃烧匙缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察蜡烛在氧气中燃烧更旺，发出白光，放出热量。燃烧停止后，观察集气瓶内壁上出现水雾，说明蜡烛燃烧生成了水；再向瓶中加入少量澄清石灰水振荡，石灰水变浑浊，说明还生成了能使石灰水变浑浊的气体。 完成三个实验后，各组之间交换实验记录单，交流观察到的现象。教师引导学生比较三种物质在空气中和在氧气中燃烧现象的差异：为什么物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈？学生通过对比分析得出结论：空气中氧气只占约五分之一，浓度较低，而纯氧中氧气浓度高，燃烧反应更剧烈。由此进一步理解“反应物浓度对反应剧烈程度的影响”这一化学观念。 教师引导学生归纳：木炭、铁丝、蜡烛虽然都是可燃物，但它们在氧气中燃烧的产物各不相同——有的生成气体，有的生成固体，有的既生成水又生成气体。这些差异说明，不同物质与氧气反应时，参加反应的物质本身的性质不同，反应产物也不同。学生在实验报告册上用表格形式整理三种物质燃烧的反应物、反应条件和观察到的现象，形成结构化的实验记录。 任务五：整理器材，交流反思 【教师活动】教师指导学生按照正确顺序整理实验台，引导学生回顾整个实验过程，交流成功经验和遇到的问题。 各小组按照“先拆装置、后洗仪器、归位药品”的顺序整理实验台。拆除装置时先将导管从水中取出，再松开铁夹取下试管，待试管冷却后再洗涤，防止热试管遇冷水炸裂。将试管中的残余物倒入指定的回收容器中，洗涤试管至内壁附着的水既不聚成水滴也不成股流下。 整理完毕后，教师组织全班交流。各小组汇报本组实验的完成情况：收集到几瓶氧气、燃烧实验是否成功、观察到了哪些现象。教师引导学生反思以下问题：如果收集的氧气不纯，可能是什么原因？如果铁丝没有燃烧起来，问题出在哪里？气密性检查时手的温度不够，还有什么办法？学生在小组内讨论后全班分享。 教师总结：本次实验我们经历了“确定原理—选择装置—制取气体—验证性质—整理反思”的完整过程。氧气是一种无色无味的气体，密度比空气略大，不易溶于水，因此可以用排水法或向上排空气法收集。氧气的化学性质比较活泼，能支持多种物质的燃烧，在燃烧过程中放出热量。希望同学们在课后能用自己的话整理出实验室制取气体的一般思路和方法，为今后学习二氧化碳等其他气体的制取做好准备。 教师布置课后思考任务：如果让你用另一种药品在实验室制取氧气，你会怎样选择发生装置和收集方法？请从反应物状态、反应条件和气体性质三个角度画出你设想的装置草图，并说明你的选择理由。这一任务旨在引导学生将本次实验习得的“气体制取一般思路”迁移到新的情境中，实现知识与方法的内化。 板书设计 实验2 氧气的实验室制取与性质 一、实验药品：高锰酸钾（暗紫色固体） 二、发生装置：固体加热型 试管口略向下倾斜 → 防止冷凝水倒流 试管口放棉花 → 防止固体粉末进入导管 铁夹夹在中上部 三、收集方法：排水法（氧气不易溶于水） 或向上排空气法（密度比空气略大） 四、操作顺序： 查（气密性）→ 装（药品）→ 定（固定装置） → 点（加热）→ 收（收集）→ 离（撤离导管）→ 熄（熄灭酒精灯） 五、氧气的性质： 物理性质：无色无味气体，密度略大于空气，不易溶于水 化学性质：支持燃烧，化学性质比较活泼 木炭燃烧：发出白光，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 铁丝燃烧：火星四射，生成黑色固体（瓶底留水防炸裂） 蜡烛燃烧：发出白光，瓶壁出现水雾，生成使石灰水变浑浊的气体 六、注意事项： 先撤导管再熄灯 → 防止水倒吸炸裂试管 等气泡连续均匀再收集 → 排尽装置内空气 铁丝燃烧集气瓶底预留少量水 → 防止熔融物炸裂瓶底 学科网（北京）股份有限公司 $