2.3氧气的制备第一课时教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

《氧气的制备》（第一课时）教学设计 教材版本：沪教版（2024）初中化学九年级上册　　所属单元：第二单元　空气与水资源　　节次：第3节 课题：氧气的制备（第一课时）　　课型：新授课 一、教材分析 本课时选自沪教版（2024）九年级化学上册第二单元“空气与水资源”第3节《氧气的制备》第一课时。学生在前两节已认识空气的组成、氧气的性质与用途，本节课承上启下：先从自然界和工业角度认识氧气的来源，再进入实验室用过氧化氢溶液制取氧气，初步建立催化剂概念，为后续加热固体制氧、气体制取装置的选择以及基础实验奠定基础。 二、四维核心素养 化学观念：认识氧气可由自然界、工业和实验室多种途径获得，初步形成物质可转化、制取须依据性质选择方法的变化观念。科学思维：依据氮气与氧气沸点差异推理分离液态空气的方案，借助对比实验归纳催化剂“一变两不变”的特征。科学探究：亲历过氧化氢分解及二氧化锰作用的对比、检验实验，发展控制变量与证据推理能力。科学态度与责任：体会制氧技术对医疗、航天的价值，树立安全、节约、绿色制取的责任意识。 三、教学重难点 教学重点：用过氧化氢溶液与二氧化锰制取氧气的方法，催化剂概念的建立，氧气的收集与检验方法。教学难点：通过对比实验理解催化剂“一变两不变”的特征，判断工业制氧属于物理变化，并初步形成实验室制取气体“选药品—定装置—会收集—能检验”的一般思路。 四、设计意图 本节课以“怎样获得一瓶纯净的氧气”为统领性任务，按照“自然界从哪来—工业怎样大量制—实验室怎样少量取—怎样收集检验—反应有何特点”的认知链条展开任务式活动。工业制氧环节借助沸点资料，让学生像工程师一样设计分离方案，体会“依据性质选择方法”的化学思想；实验室环节以四组对比实验为支架，让学生在“加与不加二氧化锰”“反复加入过氧化氢”“回收称量”中自主建构催化剂概念，避免教师直接灌输；收集与检验环节回扣氧气的密度和溶解性，让装置选择有据可依。整节课不追求反应表达式的机械记忆，而以实验事实、逻辑推理和安全规范为核心，为后续学习气体制取的一般思路打好方法基础。 五、教学过程 【任务情境·导入】纯净氧气从哪里来 教师依次出示图片或播放短视频：医院高压氧舱、炼钢炉吹氧、航天员出舱活动、潜水员背负气瓶。提问：这些看似不同的场景，都离不开同一种物质——氧气。前面我们已经知道氧气能供给呼吸、支持燃烧，用途很广。那么，这些随时可用的纯净氧气究竟是从哪里来的？在我们自己的实验室里，又怎样亲手制出一瓶氧气？ 学生活动：观看画面，结合生活经验自由发言——有的说“从空气里分离出来的”，有的说“从水里分解出来的”，有的说“工厂里造出来的”。教师暂不评判，把学生的猜想一一简要板书在黑板一侧，留待课堂中逐一检验。 教师引导：要回答这个问题，我们不能只凭感觉。今天这节课，就沿着“自然界从哪来—工业怎样大量制—实验室怎样少量取—怎样收集检验—反应有什么共同特点”这条线索，完成四个相互关联的任务。 任务一　寻找氧气的来源：自然界与工业制氧 活动1.1　想一想：自然界中的氧气从哪里来 教师提问：地球大气中含有约五分之一体积的氧气，这么多氧气是凭空产生的吗？请同学们回忆生物课中学过的知识。 学生回答：绿色植物在阳光下进行光合作用，吸收二氧化碳、释放氧气。 教师小结：正是千千万万绿色植物的光合作用，长期维持着大气中氧气含量的相对稳定。但植物释放氧气的速率慢、分散广，我们无法直接从空气中得到一瓶瓶可供工业、医疗使用的纯净氧气。要获得大量纯净氧气，必须依靠工业手段。 活动1.2　读一读、议一议：工业上怎样大量获得氧气 教师出示资料卡：空气主要由氮气和氧气组成；在标准大气压下，氧气的沸点约为零下183摄氏度，氮气的沸点约为零下196摄氏度；对空气加压、降温，可以使空气变成液态。 教师提问：根据这两个沸点数据，请同桌同学讨论，设计一个把液态空气中的氮气和氧气分开的方案。你会先让哪种气体跑出来？为什么？ 学生讨论后汇报：先把空气净化——除尘、除去二氧化碳和水蒸气；再把净化后的空气加压降温使之液化；然后缓慢升高温度。由于氮气的沸点更低，会先蒸发出来；剩下没有蒸发的、沸点较高的液体，主要就是氧气。 教师精讲并板书：工业上常用的这种方法叫作分离液态空气法。整个过程中，氮气和氧气只是由混合状态被分开，并没有生成任何新的物质，因此属于物理变化。把得到的液态氧气加压后储存到蓝色钢瓶中，就可以运往医院、工厂、工地和科研单位。 教师补充：除了分离液态空气，现代工业还常用膜分离技术和分子筛技术。膜分离是让不同气体透过特殊薄膜的快慢不同而把氧气富集出来；分子筛则依靠材料内部均匀的微孔，把氮气吸附留住、让氧气通过。这两种方法同样属于物理变化，而且设备小巧、可以现场制氧，特别适合医院病房、高原哨所和密闭空间使用。 课堂讨论：工业上为什么不采用“把某种化学物质加热分解”的方法来大量制取氧气？ 学生结合成本和原料思考后回答：空气取之不尽、几乎不花钱；若改用其他化学原料分解，原料昂贵、产量小、能耗高，不划算。 教师提升：选择制取物质的方法时，要综合考虑原料是否易得、成本是否低廉、是否环保节能。这不仅是工业生产的逻辑，也是化学研究最基本的思路之一。 任务二　实验室制氧：过氧化氢溶液的分解与催化剂 过渡：工业上靠对空气加压降温来分离氧气，可是在普通实验室里，我们既没有大型设备，也不需要大量氧气。那么，在实验室里怎样方便、安全地制出少量氧气？ 活动2.1　观察发现：过氧化氢溶液能不能放出氧气 教师出示一瓶过氧化氢溶液（俗称双氧水），请一名学生观察外观：无色透明的液体，家庭中也常用它清洗伤口。 演示实验①：取少量过氧化氢溶液放入锥形瓶，把一根带火星的木条伸入瓶口附近。 学生观察：木条没有明显变化，溶液里只有极少量细小气泡缓缓冒出。 教师引导：这说明过氧化氢在常温下确实会放出氧气，但分解得非常缓慢，产生的氧气太少，不足以让木条复燃。 演示实验②：向上述过氧化氢溶液中加入一小匙黑色粉末状的二氧化锰，再把带火星的木条伸入瓶口。 学生观察：溶液中迅速冒出大量气泡，带火星的木条一下子复燃。教室里会明显感受到反应比刚才剧烈得多。 教师追问：加入二氧化锰之后，氧气产生得又快又多。请大家想一想——是二氧化锰自己放出了氧气，还是二氧化锰“帮忙”让过氧化氢更快地放出了氧气？ 活动2.2　对比探究：二氧化锰到底起了什么作用 教师引导：要回答上面的问题，不能只看一次现象，需要设计几组对比实验。 第一组：只在锥形瓶中放入二氧化锰，不加过氧化氢溶液，再伸入带火星的木条。 学生观察：木条不复燃，说明二氧化锰单独存在时并不能放出氧气。 第二组：过氧化氢溶液中加入二氧化锰——迅速产生大量气泡、木条复燃（前面已经做过）。 第三组：等锥形瓶中气泡渐渐变少之后，再往里面加入适量新的过氧化氢溶液。 学生观察：溶液中又一次迅速冒出大量气泡，带火星的木条再次复燃。 教师提问：第三组现象说明了什么？二氧化锰好像“一直管用”，它会不会被一点点消耗掉？ 学生推理：只要再加入过氧化氢就能继续放出氧气，说明二氧化锰并没有被消耗完，它在反复起作用。 第四组（教师演示或播放高清录像）：把反应后的黑色粉末小心回收、用蒸馏水洗净、低温干燥后称量，并与反应前加入的质量进行比较——两次称量的结果几乎相等。 师生共同归纳：像二氧化锰这样，在化学反应里能加快其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变的物质，叫作催化剂；催化剂在反应中所起的作用叫作催化作用。可以概括为“一变两不变”：“一变”是加快反应速率，“两不变”是质量不变、化学性质不变。 教师进一步强调三点认识：第一，二氧化锰是针对过氧化氢分解这一具体反应的催化剂，不能笼统地说“二氧化锰什么反应都能催化”，脱离具体反应谈催化剂没有意义；第二，催化剂只改变反应的快慢，不会改变生成物的种类，也不能凭空增加氧气的总量；第三，反应前后二氧化锰的质量和化学性质不变，但它的颗粒粗细、分散状态等物理形态可能发生变化。 规范与安全教育：过氧化氢有一定腐蚀性，取用时不要溅到皮肤和衣物上；二氧化锰是黑色粉末，取用完及时盖好药瓶，切勿用手直接接触；实验结束后的废液要倒入教师指定的容器，不能随手倒入水槽，也不能把剩余药品倒回原瓶。 活动2.3　小结本任务：在实验室里，把过氧化氢溶液与少量二氧化锰混合，不必加热，就能方便、安全地制得氧气，反应之后留在溶液中的物质主要是水。这套“固液常温型”的制氧方法操作简便、现象明显，非常适合课堂实验。 任务三：怎样收集并检验制得的氧气 教师提问：氧气从导管口源源不断地冒出来，怎样把它“抓”进集气瓶？选择收集方法的依据是什么？ 教师引导学生联系上节课所学的氧气物理性质：氧气的密度比空气略大，而且不易溶于水。 学生据此推理出两种收集方法： 方法一　排水集气法。因为氧气不易溶于水，可以先把集气瓶装满水，倒置于水槽中，让氧气从导管进入瓶内，把水逐渐排出来；当看到集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明瓶里的水已基本排尽、氧气已经集满。 方法二　向上排空气法。因为氧气密度比空气略大，可以把导管伸到集气瓶底部，让氧气从瓶底慢慢聚集，把瓶内原有的空气从上方“挤”出去；瓶口盖上一片玻璃片，防止气体对流。 教师边讲边示范操作要点：用排水法收集时，导管口刚开始冒出的气泡是装置内残留的空气，要等气泡连续、均匀地冒出之后再开始收集；集满氧气后，要在水面下盖好玻璃片，再把集气瓶移出水面、正放在桌面上。用向上排空气法时，导管一定要伸到集气瓶底部，才能把空气排得比较干净。 活动3.1　怎样证明瓶里是氧气、并且已经集满 学生分组实验：把带火星的木条伸入集气瓶内部，木条复燃，证明瓶内气体是氧气；若采用排空气法收集，可把带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃，说明氧气已经集满。 教师对比强调：检验是把木条“伸入瓶内”，验满是把木条“放在瓶口”，两者的位置完全不同，不能混淆。 课堂讨论：两种收集方法各有什么优缺点？ 学生归纳：排水法收集到的氧气比较纯净，而且能直观看到是否集满；排空气法收集到的氧气比较干燥，但纯度一般不如排水法。具体用哪一种，要根据实验目的和对气体纯度、干燥程度的要求来选择。 任务四：归纳反应特点——分解反应 教师回顾提问：今天用过氧化氢溶液制氧气，反应物有几种？生成物有几种？ 学生回答：反应物只有过氧化氢一种物质，反应后得到水和氧气两种物质。 教师讲解：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，叫作分解反应。它的特点可以概括为“一变多”，正好与前面学过的化合反应“多变一”相反。 学生活动：教师再举出两三个学生已经熟悉的反应例子，请学生判断哪些属于分解反应、哪些属于化合反应，并说明判断依据。通过正反例对比，巩固“一变多”与“多变一”的判断方法。 【课堂小结与课后任务】 师生共同回顾：这节课我们沿着“自然界—工业—实验室”的路径认识了氧气的来源。工业上利用氮气和氧气沸点不同，通过分离液态空气以及膜分离、分子筛等方法制取氧气，这些都属于物理变化；实验室里把过氧化氢溶液与少量二氧化锰混合，在常温下即可制得氧气，并由此认识了催化剂“一变两不变”的特征；根据氧气密度比空气略大、不易溶于水的性质，选择了向上排空气法和排水法两种收集方法，并用带火星的木条分别完成了检验和验满；最后归纳出分解反应“一变多”的特点。 课后任务：第一，整理本节课用过的仪器名称、操作要点和注意事项，列成一张操作清单；第二，预习并思考：如果实验室改用加热高锰酸钾，或加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法来制取氧气，发生装置可能与今天的有什么不同？收集装置能否沿用？为下一节课做好准备；第三，结合本单元跨学科实践活动“制作简易供氧器”，尝试利用今天所学原理，设计一个可用于家庭应急的简易供氧小装置。 六、板书设计 课题　氧气的制备（第一课时） 一、氧气从哪里来 自然界：绿色植物光合作用 工业：分离液态空气（利用氮气与氧气沸点不同）——物理变化；膜分离、分子筛 二、实验室制氧气 药品：过氧化氢溶液（无色液体）＋二氧化锰（黑色粉末） 现象：混合后迅速产生大量气泡，带火星木条复燃 催化剂：一变（加快反应速率）；两不变（质量不变、化学性质不变）——催化作用 三、收集与检验 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） 检验：带火星木条伸入瓶内，木条复燃；验满：带火星木条放在瓶口，木条复燃 四、反应特点 分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质（一变多） 学科网（北京）股份有限公司 $