学生实验4 氧气的实验室制取与性质教学设计-2026-2027学年九年级化学鲁教版上册

学生实验4 氧气的实验室制取与性质 鲁教版（2024）九年级化学上册 第六单元 控制燃烧 一、教材分析 本实验是鲁教版2024版九年级上册第六单元“控制燃烧”中的学生必做实验，安排在氧气性质与制法理论学习之后。学生通过亲手制取氧气并完成木炭、铁丝、蜡烛在氧气中燃烧的性质实验，将理论知识转化为实践操作能力，初步形成气体制取的实验思维，为后续二氧化碳制取等实验奠定基础，体现“从生活走进化学，从化学走向社会”的课程理念。 二、四维核心素养 【化学观念】认识氧气是一种化学性质比较活泼的气体，理解物质的制取与性质之间的内在联系，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】通过对比物质在空气和氧气中燃烧的不同现象，发展归纳与演绎、比较与分类的思维能力，能从实验现象中提炼出规律性认识。 【科学探究】掌握气体制取的一般思路与操作规范，能独立完成装置组装、气密性检查、气体收集与性质验证，提升动手实践与合作探究能力。 【科学态度与责任】树立安全实验意识，养成严谨求实的科学态度，体会化学实验对认识物质世界的价值，增强合理利用资源、保护环境的责任感。 三、教学重难点 【教学重点】实验室制取氧气的操作步骤与注意事项；氧气的化学性质及燃烧现象的观察与描述。 【教学难点】装置气密性检查的原理与操作细节；排水法收集氧气的时机判断；铁丝燃烧实验的操作要领与安全防护。 四、设计意图 本设计以“任务驱动”为主线，将整个实验课拆解为“任务一：组装装置并检查气密性”“任务二：制取并收集氧气”“任务三：验证氧气的性质”三个递进式任务，让学生在完成真实任务的过程中自然掌握操作技能。每个任务前设置“思考与讨论”环节，引导学生先动脑再动手，避免机械操作。性质实验部分设计“对比观察”活动，让学生有意识地比较物质在空气和氧气中燃烧的差异，深化对氧气助燃性的认识。全程贯穿安全教育，将实验操作规范与安全意识融入每个任务节点，培养学生严谨的实验习惯与合作探究精神，落实化学学科核心素养的培育目标。 五、教学过程 任务一：情境导入与实验准备 【任务情境】教师展示氧气瓶、医疗急救吸氧装置、潜水员氧气瓶等图片，引导学生回顾氧气在日常生活和生产中的广泛用途。提问：“我们知道氧气对生命活动至关重要，那么在实验室里，我们怎样才能亲手制取一瓶纯净的氧气呢？”由此引出本节课的核心任务——利用高锰酸钾制取氧气，并通过实验认识氧气的性质。 【认识器材】教师引导学生逐一认识实验台上的仪器和药品：试管、铁架台（带铁夹）、酒精灯、玻璃导管、橡胶管、单孔橡胶塞、集气瓶、水槽、玻璃片、坩埚钳、燃烧匙、高锰酸钾、木炭、铁丝、蜡烛、澄清石灰水、火柴、细沙或水。学生对照实验器材清单逐一清点，确认仪器完好、药品齐全。 【设计意图】从生活情境出发，激发学生的探究兴趣；通过清点器材，培养学生做事有条理、先准备后操作的良好实验习惯。 任务二：组装实验装置 【任务驱动】教师提出任务：“请各小组按照自下而上、从左到右的顺序，组装一套加热固体制取并用排水法收集气体的实验装置。”学生分组讨论组装方案，然后动手组装。 【操作要点】教师巡视指导，强调以下关键操作：第一，铁夹应夹在试管中上部（约距试管口三分之一处）；第二，试管口必须略向下倾斜，防止冷凝水倒流回试管底部导致试管炸裂；第三，伸入试管内的导管不宜过长，稍露出橡胶塞即可，以利于气体排出；第四，集气瓶中装满水后用玻璃片盖住瓶口，倒立放入水槽中，瓶内不能留有气泡。 【思考讨论】组装完成后，教师提出问题引导学生思考：“为什么试管口要略向下倾斜？如果试管口向上倾斜，可能会发生什么后果？”“为什么伸入试管内的导管不能太长？”学生小组讨论后代表发言，教师总结归纳，帮助学生理解每一个操作细节背后的科学道理。 【设计意图】让学生在动手组装中建立实验装置的空间概念，通过“做中学、议中悟”，将操作规范与原理理解结合起来，而不是死记硬背操作步骤。 任务三：检查装置气密性 【问题驱动】教师提问：“我们组装好的装置，如果漏气，收集到的气体就不纯，甚至收集不到气体。那么，怎样才能知道装置是否不漏气呢？”引导学生思考检查气密性的方法。 【教师演示】教师边讲解边演示：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；松开手后，观察导管内是否形成一段稳定的水柱。如果有气泡冒出且松手后形成稳定水柱，说明装置气密性良好。 【学生操作】各小组按照演示的方法检查自己组装的装置气密性。教师巡视，对操作不规范的小组及时纠正。 【交流分享】请气密性检查一次成功的小组分享经验；请遇到问题的小组描述现象，全班一起分析原因。可能的原因包括：橡胶塞未塞紧、导管与橡胶塞连接处漏气、橡胶塞老化等。 【设计意图】气密性检查是气体制取实验的关键环节，通过“提问—演示—操作—分享”的流程，让学生不仅学会操作方法，更理解背后的压强变化原理。 任务四：装入药品并固定装置 【任务过渡】气密性检查合格后，就可以装入药品了。教师讲解并演示装药品的操作要点：将盛有高锰酸钾的药匙（或纸槽）小心地送入试管底部，然后使试管直立起来，让药品全部落入试管底部。药品应平铺在试管底部，以增大受热面积。 【关键提醒】教师特别强调：“在试管口要放一小团棉花。”引导学生思考为什么要放棉花——防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管或使收集的气体呈紫红色。 【学生操作】各小组用镊子或药匙将高锰酸钾装入试管，在试管口塞上一小团棉花，塞紧橡胶塞，然后将试管固定在铁架台上。教师检查各小组的装置，确认试管口方向、铁夹位置、棉花放置都正确后，才允许进入下一步。 【设计意图】药品装入是实验成功的基础，强调棉花的作用，培养学生关注实验细节、理解每一步操作必要性的科学态度。 任务五：加热与收集氧气 【操作指导】教师讲解加热和收集的完整流程：先将两个集气瓶装满水，用玻璃片盖住瓶口，倒立在水槽中；然后点燃酒精灯，先让火焰在试管下方来回移动，使试管均匀受热，再对准药品所在部位集中加热。 【收集时机】教师特别强调：“刚开始加热时，导管口冒出的气泡是试管和导管内的空气，不能立即收集。要等到导管口有连续、均匀的气泡冒出时，再把导管口伸入集气瓶口开始收集。”引导学生思考：“为什么不能一开始就收集？如果收集过早，会有什么问题？” 【验满方法】用排水法收集时，当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明瓶内已集满氧气。此时在水下用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶移出水面，正放在桌面上（因为氧气密度比空气略大）。 【学生分组实验】各小组按照上述步骤进行加热和收集操作。教师全程巡视，密切关注酒精灯使用安全、试管受热是否均匀、收集时机是否恰当等问题，及时给予指导和纠正。收集满两瓶氧气后，用玻璃片盖好备用。 【交流反思】收集完成后，各小组汇报收集到的氧气是否满瓶、收集过程中遇到了什么问题。教师引导学生总结：“排水法收集气体的优点是什么？（收集的气体较纯净，且便于观察是否集满）” 【设计意图】加热和收集是本实验的核心操作环节，通过分步讲解、关键提醒、学生实操、巡视指导，确保每位学生都能掌握规范操作，同时理解每一步操作的科学道理。 任务六：验证氧气的性质——木炭在氧气中燃烧 【预测假设】教师提问：“木炭在空气中燃烧是什么现象？如果把点燃的木炭伸入盛有氧气的集气瓶中，会发生什么？”学生先预测，再通过实验验证。 【实验操作】用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯火焰上加热到发红，然后由瓶口向下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中。引导学生仔细观察木炭在氧气中燃烧的现象——发出白光、放出热量。 【产物验证】燃烧结束后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，观察澄清石灰水的变化——变浑浊。这说明木炭燃烧生成了能使澄清石灰水变浑浊的气体。 【对比思考】教师引导学生对比：木炭在空气中燃烧只是红热，而在氧气中燃烧发出白光。为什么会有这种差异？学生讨论后得出结论：氧气浓度越大，燃烧越剧烈。 【设计意图】通过“预测—实验—验证—对比”的探究流程，让学生亲身感受氧气浓度对燃烧剧烈程度的影响，培养基于证据推理的科学思维。 任务七：验证氧气的性质——铁丝在氧气中燃烧 【安全警示】教师首先强调本实验的安全注意事项：铁丝燃烧实验火星四射，必须在集气瓶底部留少量水或铺一层细沙，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。 【操作准备】将细铁丝绕成螺旋状（增大受热面积），一端系在一根火柴上，另一端系在燃烧匙或铁丝上。点燃火柴，待火柴即将燃尽时，再将铁丝伸入集气瓶中。 【现象观察】学生仔细观察：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。教师引导学生描述现象，注意不要把结论当作现象来描述。 【问题讨论】教师提出一系列问题引导学生深入思考：“为什么铁丝要绕成螺旋状？”“为什么要等到火柴即将燃尽时再伸入？”“为什么瓶底要留水或细沙？”学生分组讨论后全班交流，教师总结。 【设计意图】铁丝燃烧是本实验中最精彩也最需要操作技巧的实验，通过安全警示、操作准备、现象观察、问题讨论四个环节，既保证实验安全，又深化学生对实验条件控制重要性的认识。 任务八：验证氧气的性质——蜡烛在氧气中燃烧 【自主探究】教师布置任务：“请各小组参照木炭燃烧的实验方法，自行设计并完成蜡烛在氧气中燃烧的实验，观察现象并检验产物。” 【实验观察】将点燃的蜡烛由上至下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察到蜡烛燃烧更旺，发出白光，放出热量。燃烧结束后，观察集气瓶壁——出现水雾；向瓶内倒入澄清石灰水，振荡——澄清石灰水变浑浊。 【归纳总结】教师引导学生归纳蜡烛燃烧的产物：有水和能使澄清石灰水变浑浊的气体生成。 【设计意图】本实验作为学生自主探究环节，检验学生是否已掌握前两个性质实验的操作方法，体现“扶—半扶—放”的教学策略，培养学生独立实验的能力。 任务九：实验收尾与交流反思 【仪器整理】实验结束后，教师指导学生按照规范整理实验仪器：将试管内剩余药品倒入指定容器，清洗试管和其他玻璃仪器，将仪器整齐放回实验台，擦拭桌面。 【问题讨论】教师提出以下问题组织全班讨论：第一，在实验过程中，你遇到了哪些困难或异常现象？是如何解决的？第二，通过本次实验，你对氧气的性质有了哪些新的认识？第三，如果让你再做一次这个实验，你会在哪些方面改进？ 【学生分享】各小组代表分享本组的实验收获和反思。教师对学生的分享给予肯定和补充，强调实验成功的关键因素：装置气密性良好、药品量充足、收集时机恰当、性质实验操作规范。 【课堂小结】教师总结本节课的核心内容：实验室用加热高锰酸钾的方法制取氧气，采用排水法收集；氧气是一种化学性质比较活泼的气体，能支持燃烧，物质在氧气中燃烧比在空气中更剧烈。鼓励学生课后整理实验报告，将实验现象和结论系统记录下来。 【设计意图】实验收尾和交流反思环节，帮助学生梳理实验过程中的得失，从实践上升到理性认识，培养反思习惯和总结能力。 六、板书设计 【板书设计】学生实验4 氧气的实验室制取与性质 一、制取氧气 药品：高锰酸钾（紫黑色固体） 装置：固体加热型发生装置 + 排水法收集装置 步骤：查（气密性）→ 装（药品）→ 定（固定）→ 点（加热）→ 收（收集）→ 离（移出导管）→ 熄（熄灭酒精灯） 注意：试管口略向下倾斜；试管口放棉花；气泡连续均匀时再收集 二、氧气的性质 木炭 + 氧气 → 发出白光，放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 铁丝 + 氧气 → 剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体（瓶底留水/细沙） 蜡烛 + 氧气 → 发出白光，放热，瓶壁有水雾，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 三、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 $