第2章基础实验1氧气的实验室制取与性质教学设计--2026-2027学年九年级化学沪教版上册

基础实验1 氧气的实验室制取与性质 教学设计 沪教版（2024）化学九年级上册 第2单元 空气与水资源 一、教材分析 本实验位于沪教版九年级上册第2单元“空气与水资源”中“氧气的制备”之后，是学生在系统学习氧气性质与制法理论后第一次走进实验室完整经历气体制取全过程。教材以高锰酸钾为主要制气原料，配套排水集气法收集，并安排木炭、铁丝、蜡烛在氧气中燃烧的性质验证活动，既承接前面所学的氧气性质，又为后续学习气体制取一般思路和二氧化碳制取奠定方法基础，是连接知识与技能、理论与实践的关键节点。 二、四维核心素养 化学观念：通过制取与性质实验，进一步建立“氧气是一种化学性质比较活泼的气体、能支持燃烧”的物质观，体会含氧物质在一定条件下可释放出氧气的转化观。 科学思维：依据反应物状态和反应条件选择发生装置，依据气体密度和溶解性选择收集装置，发展基于证据推理装置、由现象推断性质的逻辑思维。 科学探究：经历“查气密性—装药品—固定—加热—收集—验满—性质验证”完整探究链条，学会规范操作、记录现象、分析异常。 科学态度与责任：养成严谨求实、安全第一、节约药品、爱护仪器、废液废渣规范处理的实验习惯，体会化学实验服务生产生活的价值。 三、教学重难点 教学重点：高锰酸钾加热制取氧气的装置组装与规范操作，排水法收集氧气的时机判断，木炭、铁丝、蜡烛在氧气中燃烧现象的观察与记录。 教学难点：装置气密性检查的原理与操作要领；导管口气泡连续均匀冒出时再开始收集的原因理解；铁丝燃烧实验集气瓶底预留少量水的作用；实验结束先移导管后熄灯的操作顺序及其原因。 四、设计意图 本设计以“实验室需要一瓶纯净氧气用于氧气助燃性演示”为真实任务情境，把教材中零散的实验步骤重新组织为“准备—组装—制取—验证—反思”五个递进式任务，让学生在解决真实问题中主动调用知识、规范操作、合作探究。每个任务先出示明确的子任务和评价标准，再由学生动手做、观察记、小组议，教师只在关键处示范、追问、点拨。设计中刻意弱化方程式记忆，强化现象—证据—结论的推理链条，并把安全操作、药品节约、废弃物处理嵌入全过程，既保证学生“做得到、看得清、说得明”，又落实化学学科核心素养，避免实验课变成按图索骥的机械操作。 五、教学过程 【任务情境】 教师大屏幕出示一段情境视频：医院急救舱内氧气缓缓流入，炼钢炉前富氧火焰熊熊燃烧，潜水员背着氧气瓶潜入水中。随后话锋一转——“今天，我们就要在实验室里，亲手制出一瓶纯净的氧气，并用它完成木炭、铁丝、蜡烛在氧气中燃烧的实验，让大家亲眼见证氧气‘活泼’的一面。”教师宣布本节课总任务：以小组为单位，利用高锰酸钾加热制取并收集三瓶氧气，其中一瓶预留少量水，依次完成三种物质在氧气中燃烧的性质验证，最后提交一份完整的实验记录单。 设计意图：用真实情境和总任务把整节实验课“串珠成链”，让学生明确“为什么做、做到什么程度”，避免照方抓药；三瓶氧气中一瓶预留少量水的要求提前明示，为铁丝燃烧实验埋下伏笔。 【任务一】识仪器、明药品、守规范——实验准备 任务驱动：每组先对照实验台清点仪器与药品，再用自己的话说出每件仪器的用途和每种药品的外观特征，最后由小组代表向全班复述一次实验室安全规则。 学生活动：学生以四人小组为单位，依次拿起铁架台（带铁夹）、试管、单孔橡胶塞、玻璃导管、胶皮管、集气瓶、毛玻璃片、水槽、酒精灯、药匙、火柴，对照教材插图逐一说出名称与用途；观察高锰酸钾（紫黑色细小晶体）、木炭（黑色块状）、细铁丝（银白色）、蜡烛（白色柱状）等药品的外观，闻气味时采用“扇闻法”；随后组内轮流复述：高锰酸钾有强氧化性不能用手直接接触，酒精灯用外焰加热、用灯帽盖灭，加热时管口不能对着人，废液废渣要倒入指定容器。 教师活动：巡视各组清点情况，重点纠正“用鼻孔直接凑上去闻”“把集气瓶口朝下拿”等常见错误；请一位学生上台用实物投影指认仪器，其余学生在学习单上打钩；教师小结实验室规则：一查着装（白大褂、护目镜）、二查药品（不尝、不直接闻）、三查用火（人走火灭）、四查废液（分类回收）。 设计意图：实验课的低效往往源于“仪器不认识、药品不会看、安全记不住”。把准备工作显性化、任务化，让学生在动手之前先建立起与器材的对话；用学习单打钩的方式把清点结果固化下来，便于教师即时发现缺漏。 【任务二】组装装置、检查气密性——把好第一关 任务驱动：在不加入药品的前提下，按“自下而上、从左到右”的顺序组装好气体发生装置与收集装置，并向同伴演示一次气密性检查，由组内其他成员判断是否合格。 学生活动：学生先把铁架台放在合适位置，根据酒精灯外焰高度确定铁夹位置；再把试管套入铁夹，夹在距试管口约三分之一处，试管底部略高于试管口（即试管口略向下倾斜）；将带导管的单孔塞旋转塞入试管口，导管刚露出橡胶塞即可。随后进行气密性检查：把导管一端浸入水槽水面下，用手紧握试管外壁，观察导管口是否有气泡连续冒出；松手后再观察导管内是否形成一段上升的水柱。组内互评：动作是否连贯、现象是否明显、判断是否准确。 教师活动：请两位学生上台分别做一次规范和一次错误的气密性检查（如手握试管时间太短、导管未浸入水），请全班同学找茬；教师追问：“为什么手握试管外壁？”引导学生说出手心温度使试管内空气受热膨胀；又问“为什么松手后导管内会上升一段水柱？”引导学生说出试管内空气冷却后压强减小、外界大气压把水压入导管，从而证明装置不漏气。 设计意图：气密性检查是气体制取实验的“第一块试金石”，也是学生最容易走过场的环节。通过“一人演示、他人找茬”和教师追问，把操作背后的物理原理讲透，让学生从“照动作做”走向“知其所以然”；试管口略向下倾斜、导管稍露橡胶塞等细节在此处一并规范到位。 【任务三】制取并收集氧气——动手做、仔细看 任务驱动：向试管中加入适量高锰酸钾，在试管口塞一团棉花，用酒精灯加热，采用排水法收集三瓶氧气，其中一瓶预留少量水，并把操作过程按“查、装、定、点、收、移、熄”七个字顺序记录在学习单上。 学生活动：用药匙把高锰酸钾小心送入横放的试管底部，再慢慢竖起试管，使药品平铺在试管底部；在试管口附近塞一小团疏松的棉花；将集气瓶装满水，用毛玻璃片磨砂面沿瓶口平推盖住，倒置入水槽，瓶内不得留有气泡；先点燃酒精灯，让火焰在试管下方来回移动，使试管均匀受热，再把火焰集中在药品所在部位加热；观察导管口——刚冒出的气泡先逸去，待气泡连续、均匀地从导管口冒出时，再把导管伸入集气瓶口开始收集；当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明已收集满，在水下用毛玻璃片盖住瓶口，将瓶从水槽中取出并正放在桌面上。连续收集三瓶，其中第三瓶预先在瓶底留下约一小口水量的水。收集完毕，先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯。 教师活动：示范“一横、二送、三竖”的加药方法，强调棉花要疏松、不能塞紧；演示预热和集中加热的火焰位置；在各组收集环节来回走动，重点提醒三个动作节点：①气泡刚开始冒时不着急收集；②看到瓶口大气泡冒出才盖玻片；③实验结束必须先移导管再熄灯。教师故意问：“如果先熄灯再移导管，会看到什么现象？”引导学生想到水沿导管倒吸入热试管可能引起试管炸裂。 设计意图：“查装定点收移熄”七字诀是学生本单元需要形成的程序性知识。任务要求把操作顺序写在学习单上，是让动手与书写同步，把程序性知识显性化；预留一瓶少量水的要求在此落实，与后续铁丝燃烧实验形成呼应；通过“故意设问”暴露错误操作的后果，比单纯讲规则更能让学生记住操作顺序。 【任务四】氧气化学性质的验证——眼见为实 任务驱动：分别把木炭、铁丝、蜡烛伸入盛有氧气的集气瓶中，仔细对比它们在空气中和在氧气中燃烧的现象差异，并把观察到的光、焰、烟、热、生成物等关键现象记录下来；实验结束后向木炭燃烧后的集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡观察。 学生活动：第一项：木炭燃烧。用坩埚钳夹取一小块木炭，先在酒精灯火焰上烧至红热，再由上而下缓慢伸入第一瓶氧气中，观察木炭在氧气中燃烧比在空气中更旺，发出白光、放出热量；燃烧停止后，向瓶中倒入少量澄清石灰水，轻轻振荡，观察澄清石灰水变浑浊。第二项：蜡烛燃烧。切一小段蜡烛固定在燃烧匙上，点燃后伸入第二瓶氧气中，观察蜡烛在氧气中燃烧更旺，发出白光，集气瓶壁上出现水雾。第三项：铁丝燃烧。把细铁丝一端绕成螺旋状，另一端系一根火柴梗，点燃火柴梗待火柴将燃尽时，由上而下缓慢伸入第三瓶瓶底已预留少量水的氧气中，观察铁丝剧烈燃烧、火星四射、放出大量热，瓶底落下黑色固体小颗粒。各组把现象填写进学习单，并讨论“为什么铁丝燃烧的集气瓶要预留少量水”。 教师活动：示范木炭“由上而下缓慢伸入”的动作，强调不能一下插到瓶底，否则氧气受热膨胀从瓶口逸出，实验会失败；示范铁丝螺旋状绕法和火柴梗引燃时机，提醒学生火柴不能太长就伸入，以免火柴燃烧消耗过多氧气；巡视各组，提醒学生注意安全、远离瓶口；引导学生从“光更亮、焰更旺、热更集中”三个维度对比空气与氧气中燃烧的差异，并追问：“瓶壁上的水雾说明了什么？瓶底的黑色固体又是什么？”让学生用自己的语言描述，不要求书写方程式。 设计意图：性质验证环节是整节课的高潮，也是最容易“看热闹”的环节。任务要求学生同时做三件事——动手做、仔细看、动笔记，把观察从笼统的“燃烧了”细化为光、焰、烟、热、生成物五个维度，培养科学观察的条理性；木炭—蜡烛—铁丝由易到难依次推进，现象从白光到水雾再到火星四射，难度递进，且每一步都为后续讨论预留证据。 【任务五】整理归位、交流反思与评价——善始善终 任务驱动：各组先按要求清洗仪器、归位药品、处理废液废渣，再围绕三个问题进行小组讨论并派代表汇报：①本组在哪个操作环节最容易出错？②如果重新做一次，你会改进哪一步？③通过本实验，你对氧气的“活泼”有了哪些新的认识？ 学生活动：学生把试管中的剩余药品倒入指定废液缸，用试管刷反复洗净试管，倒置在试管架上；把集气瓶、水槽、导管等清洗干净，药品放回原位，实验台擦净；组内围绕三个问题展开讨论，有的组谈到“一开始收集太早导致氧气不纯，木炭燃烧不够旺”，有的组谈到“铁丝没有绕成螺旋状，燃烧时火星不明显”，有的组谈到“棉花塞得太紧，导管出气变慢”。各组代表上台用一句话汇报本组最深刻的体会，教师把关键词板书写到黑板右侧。 教师活动：巡视整理环节，检查仪器归位和废液处理情况；对学生汇报进行点评，肯定真实的反思，纠正不准确的表述；最后引导学生回头看板书，把“制取—收集—性质—应用”串联成一条线，点出本实验的方法论价值：“今后我们学习二氧化碳等其他气体的制取，都可以套用今天的思路——看药品状态定发生装置，看气体性质定收集方法，按顺序操作、按现象判断。” 设计意图：实验课的收束环节常被忽略，本任务把“整理归位”和“反思评价”并列，让学生意识到实验习惯和实验思维同等重要；三个讨论问题分别指向操作规范、自我改进和学科观念，既面向本次实验，又为后续学习气体制取一般思路做铺垫，实现“做一次实验、学一类方法”的迁移价值。 六、板书设计 基础实验1 氧气的实验室制取与性质 一、制取原理（装置选择依据） 药品：高锰酸钾（紫黑色固体） 条件：加热 发生装置：固体加热型（试管口略向下倾斜＋棉花） 收集装置：排水集气法（氧气不易溶于水） 二、操作七字诀 查（气密性）—装（药品＋棉花）—定（固定装置） —点（先预热后集中加热）—收（气泡连续均匀时收集） —移（先移导管）—熄（后熄灭酒精灯） 三、氧气的化学性质（对比：空气 vs 氧气） 木炭：空气—红光；氧气—白光，澄清石灰水变浑浊 蜡烛：氧气—白光，瓶壁出现水雾 铁丝：氧气—剧烈燃烧，火星四射，瓶底留少量水 四、一句话结论 氧气化学性质比较活泼，能支持燃烧；浓度越大，燃烧越剧烈。 学科网（北京）股份有限公司 $