第2章 基础实验1 氧气的实验室制取与性质导学案-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 沪教版九年级化学上册 导学案 一、四维核心素养 【化学观念】通过对氧气实验室制取方法的探究，认识氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能与多种物质发生化学反应，建立物质性质与制取方法之间的关联，形成“结构决定性质、性质决定用途”的化学基本观念。 【科学思维】通过观察实验现象、分析实验数据，运用比较、分类、归纳等思维方法，总结氧气的制取原理和性质规律，培养从宏观现象到微观本质的推理能力和模型认知能力。 【科学探究】初步学习实验室制取氧气的操作方法，掌握气体发生装置和收集装置的选择依据，能独立完成氧气的制取与性质验证实验，记录并分析实验现象，培养实验操作和探究能力。 【科学态度与责任】在实验过程中培养严谨求实的科学态度和安全操作意识，认识规范操作对实验安全的重要性，体会化学实验在认识物质世界中的重要作用，树立安全实验、绿色实验的责任意识。 二、重难点 【重点】实验室制取氧气的反应原理、发生装置与收集装置的选择依据；氧气的主要化学性质及实验现象描述。 【难点】催化剂概念的理解与应用；气体发生装置和收集装置的选择思路；实验操作中的注意事项及异常现象的分析与处理。 三、课前预习案 （一）知识回顾：空气的成分 1. 空气是一种______（填“混合物”或“纯净物”），按体积计算，空气中含量最多的气体是______，约占空气总体积的______；第二位的气体是______，约占空气总体积的______。 2. 下列关于空气的说法中，正确的是（ ） A. 空气中氧气的质量分数约为21% B. 空气是由多种物质组成的混合物 C. 空气中二氧化碳的含量始终不变 D. 空气中稀有气体不与任何物质发生反应 3. 请将下列气体与其用途用线连接起来。 氧气 作保护气，填充食品包装袋 氮气 供给呼吸，支持燃烧 稀有气体 作电光源，制造霓虹灯 （二）新知预习：氧气的实验室制取 4. 实验室制取氧气常用的药品有三种： （1）加热______色的高锰酸钾固体； （2）在二氧化锰催化下分解______色的过氧化氢溶液； （3）加热氯酸钾和二氧化锰的混合物。其中二氧化锰在反应中起______作用，它在化学反应前后______和______都不发生改变。 5. 催化剂是指在化学反应里能______其他物质的化学反应速率，而本身的______和______在反应前后都没有发生变化的物质。 6. 实验室制取氧气的发生装置有两种基本类型： （1）“固体加热型”：适用于反应物状态为______，反应条件为______的制取方法； （2）“固液常温型”：适用于反应物状态为______，反应条件为______的制取方法。 7. 收集氧气可以采用______法，因为氧气不易溶于水；也可以采用向______排空气法，因为氧气的密度比空气略______。 8. 用加热高锰酸钾制取氧气的主要操作步骤可概括为“查、装、定、点、收、离、熄”七个字。请将下列操作按正确顺序排列：______（填序号）。 ①点燃酒精灯加热 ②检查装置的气密性 ③将导管移出水面 ④将药品装入试管并固定在铁架台上 ⑤用排水法收集氧气 ⑥熄灭酒精灯 ⑦将集气瓶装满水倒置在水槽中 （三）新知预习：氧气的性质 9. 通常状况下，氧气是一种______色、______味的气体，密度比空气略______，______溶于水。液态氧和固态氧均为______色。 10. 氧气是一种化学性质比较______的气体，在一定条件下能与许多物质发生反应，同时放出热量。氧气在化学反应中提供氧，具有______性，是一种常见的氧化剂。 11. 请将下列物质在氧气中燃烧的主要现象补充完整： （1）木炭在氧气中燃烧：发出______，放出热量，生成能使澄清石灰水变______的气体； （2）铁丝在氧气中燃烧：剧烈燃烧，______四射，放出大量热，生成一种______色固体； （3）蜡烛在氧气中燃烧：发出______光，放出热量，瓶壁上出现______，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。 12. 做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为什么要在集气瓶底部预先放少量水或铺一层细沙？请简要说明理由。 （四）预习自测 13. 下列关于氧气的说法中，错误的是（ ） A. 氧气能支持燃烧，可作燃料 B. 氧气能供给呼吸，可用于医疗急救 C. 氧气不易溶于水，可用排水法收集 D. 氧气的化学性质比较活泼，能与许多物质发生反应 14. 实验室用高锰酸钾制取氧气时，试管口要略向下倾斜，其原因是（ ） A. 防止试管破裂 B. 防止水槽中的水倒吸入热的试管 C. 防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂 D. 有利于产生的氧气顺利导出 15. 下列关于催化剂的说法中，正确的是（ ） A. 催化剂在化学反应中只能加快反应速率 B. 催化剂在化学反应前后质量和性质都不变 C. 二氧化锰是所有反应的催化剂 D. 催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变 16. 用排水法收集氧气时，当观察到______时再开始收集，因为此时排出的气泡是装置内的______。收集满氧气的集气瓶应______（填“正”或“倒”）放在桌面上。 17. 检验集气瓶中氧气是否集满的方法是：将带火星的木条放在______，若木条______，证明氧气已集满。检验一瓶气体是否是氧气的方法是：将带火星的木条伸入集气瓶______，若木条______，证明该气体是氧气。 四、课中探究案 （一）探究活动一：氧气的实验室制取 探究任务一：药品选择与反应原理 18. 实验室制取氧气可以选择多种药品，请比较下列三种制取方法： 方法一：加热高锰酸钾 方法二：过氧化氢溶液中加入二氧化锰 方法三：加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 （1）上述三种方法中，都属于______（填“化合”或“分解”）反应，因为它们都是由一种物质反应生成______种或两种以上其他物质。 （2）方法二与方法一、三相比，有哪些优点？请写出两点： ①__________________________________________； ②__________________________________________。 （3）在方法二和方法三中，二氧化锰的作用是否相同？为什么？ 探究任务二：实验装置的选择 19. 实验室制取气体的装置包括发生装置和收集装置两部分。请根据所学知识回答下列问题： （1）选择气体发生装置时，需要考虑的因素有哪些？ A. 反应物的状态 B. 反应条件（是否需要加热） C. 气体的密度 D. 气体的溶解性 你的选择是：______（填字母）。 （2）选择气体收集装置时，需要考虑的因素有哪些？ A. 反应物的状态 B. 反应条件 C. 气体的密度与空气的比较 D. 气体在水中的溶解性 你的选择是：______（填字母）。 （3）已知氧气密度比空气略大且不易溶于水，请在下表中填写氧气可选用的收集装置及对应理由。 收集方法 适用的气体性质 对应收集装置特点 排水集气法 向上排空气法 向下排空气法 （4）用向上排空气法收集氧气时，导管口应伸到集气瓶的什么位置？为什么？ 探究任务三：实验操作步骤与注意事项 20. 加热高锰酸钾制取氧气的操作步骤及注意事项分析： （1）检查装置气密性的方法：将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若导管口有______冒出，松开手后导管内形成一段______，说明装置气密性良好。 （2）将药品装入试管时，为什么要在试管口放一团棉花？ 答：__________________________________________。 （3）给试管加热时，为什么要先预热，再集中在药品部位加热？ 答：__________________________________________。 （4）实验结束时，为什么要先将导管移出水面，再熄灭酒精灯？如果颠倒操作顺序，可能会发生什么后果？ （5）如果用排水法收集的氧气不纯，可能的原因有哪些？请写出两点。 ①__________________________________________； ②__________________________________________。 （二）探究活动二：氧气的化学性质验证 探究任务一：木炭在氧气中燃烧 21. 实验操作：用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热至发红，然后由瓶口向下缓慢插入盛有氧气的集气瓶中。 （1）木炭在空气中和在氧气中燃烧的现象有什么不同？请分别描述。 在空气中：____________________________________； 在氧气中：____________________________________。 （2）燃烧停止后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，观察到的现象是________________________，这说明木炭燃烧生成了__________。 （3）为什么要将木炭由瓶口向下缓慢插入，而不是迅速插到瓶底？ 探究任务二：铁丝在氧气中燃烧 22. 实验操作：将细铁丝绕成螺旋状，一端系在一根火柴上，另一端系在坩埚钳上。点燃火柴，待火柴快燃尽时，将铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中（瓶底预先放少量水或细沙）。 （1）铁丝在空气中能否燃烧？在氧气中呢？ 答：__________________________________________。 （2）将铁丝绕成螺旋状的目的是什么？ 答：__________________________________________。 （3）为什么要待火柴快燃尽时再将铁丝伸入集气瓶？ 答：__________________________________________。 （4）集气瓶底部预先放少量水或细沙的作用是________________________。 （5）铁丝在氧气中燃烧的现象是：剧烈燃烧，______四射，放出大量热，生成一种______色固体。 探究任务三：蜡烛在氧气中燃烧 23. 实验操作：将点燃的蜡烛放入燃烧匙中，由瓶口缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。 （1）蜡烛在氧气中燃烧比在空气中更______，发出______光，放出热量。 （2）观察到集气瓶壁上出现______，说明蜡烛燃烧生成了______；向集气瓶中倒入澄清石灰水，振荡后石灰水变______，说明蜡烛燃烧还生成了______。 （3）蜡烛燃烧与木炭、铁丝在氧气中燃烧相比，有什么不同之处？请从生成物的种类角度分析。 （三）探究活动三：综合应用与拓展 24. 下列反应中，属于化合反应的是______，属于分解反应的是______。（填序号） ①木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳 ②加热高锰酸钾制取氧气 ③蜡烛在氧气中燃烧生成二氧化碳和水 ④过氧化氢在二氧化锰催化下分解制取氧气 ⑤铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁 25. 化合反应和分解反应都属于基本反应类型。请根据所学知识判断： （1）化合反应的特点是“多变一”，即由______种或两种以上物质生成______种物质的反应； （2）分解反应的特点是“一变多”，即由______种物质生成______种或两种以上其他物质的反应。 26. 某同学用高锰酸钾制取氧气并做氧气性质实验时，发现水槽中的水变成了紫红色。请分析可能的原因是什么？应如何改进？ 27. 某同学在做“铁丝在氧气中燃烧”的实验时，没有观察到“火星四射”的现象。请分析实验失败的可能原因（写出两点即可）。 ①__________________________________________； ②__________________________________________。 28. 下列关于氧气的说法正确的是（ ） A. 物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应 B. 氧气在任何情况下都是无色无味的气体 C. 物质与氧气发生的反应都属于氧化反应 D. 氧气易溶于水，所以鱼能在水中生存 29. 氧气是我们身边常见的物质，以下有关氧气的叙述正确的是（ ） A. 氧气具有可燃性，常用作燃料 B. 物质在氧气中燃烧的反应一定是化合反应 C. 氧气能供给呼吸，可用于医疗急救 D. 鱼、虾等能在水中生存，是由于氧气易溶于水 五、板书设计 【板书设计】基础实验1 氧气的实验室制取与性质 一、氧气的实验室制取 1. 药品：高锰酸钾 / 过氧化氢溶液和二氧化锰 / 氯酸钾和二氧化锰 2. 反应类型：分解反应（一变多） 3. 催化剂：改变速率，质量和化学性质不变 4. 发生装置：固体加热型 / 固液常温型 5. 收集方法：排水法（不易溶于水）/ 向上排空气法（密度比空气大） 6. 操作步骤：查→装→定→点→收→离→熄 二、氧气的性质 1. 物理性质：无色无味气体，密度略大于空气，不易溶于水 2. 化学性质：比较活泼，具有氧化性 木炭燃烧：发白光，生成使石灰水变浑浊的气体 铁丝燃烧：火星四射，生成黑色固体 蜡烛燃烧：发白光，瓶壁有水雾，生成使石灰水变浑浊的气体 三、反应类型 化合反应：多变一 分解反应：一变多 六、参考答案 （一）课前预习案 1. 混合物；氮气；78%；氧气；21% 2. B 3. 氧气—供给呼吸，支持燃烧；氮气—作保护气，填充食品包装袋；稀有气体—作电光源，制造霓虹灯 4. 暗紫；无；催化；质量；化学性质 5. 改变；质量；化学性质 6. （1）固体；加热；（2）固体和液体；不需要加热（常温） 7. 排水；上；大 8. ②④⑦①⑤③⑥ 9. 无；无；大；不易；淡蓝 10. 活泼；氧化 11. （1）白光；浑浊；（2）火星；黑；（3）白；水雾 12. 防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底 13. A 14. C 15. D 16. 气泡连续并比较均匀地放出；空气；正 17. 集气瓶口；复燃；中；复燃 （二）课中探究案 18. （1）分解；多；（2）①不需要加热，操作简便安全；②产物是水和氧气，无污染（合理即可）；（3）相同，二氧化锰都起催化作用，改变反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都不改变 19. （1）AB；（2）CD；（3）排水集气法—氧气不易溶于水—收集的气体较纯净但不干燥；向上排空气法—氧气密度比空气略大—收集的气体较干燥；向下排空气法—不适用；（4）导管口应伸到集气瓶底部，便于排尽瓶内空气 20. （1）气泡；水柱；（2）防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管；（3）使试管均匀受热，防止试管因局部骤热而炸裂；（4）防止水槽中的水倒吸入热的试管，使试管炸裂；如果颠倒，水倒吸入热的试管会导致试管炸裂；（5）①未等气泡连续均匀冒出就开始收集；②收集前集气瓶内未装满水，留有气泡 21. （1）在空气中：红热，无烟无焰；在氧气中：剧烈燃烧，发出白光；（2）澄清石灰水变浑浊；二氧化碳；（3）防止燃烧生成的热气体将上部未反应的氧气排出，使木炭与氧气充分反应 22. （1）铁丝在空气中不能燃烧，只能红热；在氧气中能剧烈燃烧；（2）增大铁丝的受热面积，使铁丝更容易达到着火点；（3）防止火柴燃烧消耗过多的氧气，保证有充足的氧气支持铁丝燃烧；（4）防止高温熔融物溅落炸裂集气瓶底；（5）火星；黑 23. （1）旺；白；（2）水雾；水；浑浊；二氧化碳；（3）蜡烛燃烧生成二氧化碳和水两种物质，不属于化合反应；木炭燃烧只生成二氧化碳一种物质，铁丝燃烧只生成四氧化三铁一种物质，二者都属于化合反应 24. ①⑤；②④ 25. （1）两（或多）；一；（2）一；两（或多） 26. 可能原因：试管口未放一团棉花，加热时高锰酸钾粉末随氧气流进入导管，沿导管进入水槽，溶于水使水变成紫红色。改进方法：在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管 27. ①氧气纯度不够；②铁丝表面有铁锈未打磨除去；③火柴燃烧消耗了过多氧气；④铁丝没有绕成螺旋状，受热面积不够（合理即可） 28. C 29. C 学科网（北京）股份有限公司 $