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

第2章 空气与水资源 第3节 氧气的制备（第一课时）教学设计 沪教版（2024）九年级化学上册 一、课标分析 依据《义务教育化学课程标准》，本课时落实“初步学习氧气的实验室制法”与“了解化学反应需要一定的条件，知道催化剂对化学反应的重要作用”等内容要求。学生应能设计简单实验制备并检验氧气，能基于必做实验“氧气的制取”形成探究的思路和方法。课标强调在真实情境中开展实验探究，重视证据与结论之间的关系，渗透控制变量和对比实验的思想。本课时以“如何制取氧气”为核心任务，通过工业分离液态空气和实验室制备两条线索，帮助学生建立“物质制取”的一般思路，为后续学习其他气体的制备奠定基础，体现学科育人价值与素养导向的要求。 二、四维核心素养 化学观念：认识制取气体需依据反应原理选择原料与装置，形成物质间相互联系、性质决定用途的基本观念。科学思维：学会依据反应物状态与反应条件推理发生装置，依据气体性质选择收集方法。科学探究：经历实验设计、操作与证据分析，体会控制变量与对比实验的方法。科学态度与责任：养成规范操作、安全环保、尊重实验事实的严谨态度。 三、教学重难点 重点：实验室制取氧气的原理（过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下分解）及其发生装置、收集装置的选择依据；氧气的收集、检验与验满方法；催化剂及催化作用。难点：建立“反应物状态与反应条件决定发生装置、气体性质决定收集装置”的推理思路，理解催化剂“一变两不变”的内涵。 四、设计思路 本课时以“氧气从哪里来”的真实问题切入，先借工业分离液态空气让学生体会物理变化，再聚焦实验室制取氧气。整体采用任务驱动式教学，沿“选原理—配装置—会操作—析催化”逐层推进：以过氧化氢溶液制取氧气为主线，先引导学生依据原料含氧、条件简单、产物单一的原则选择制氧方法，再结合反应物状态与反应条件推理发生装置，依据氧气溶解性与密度选择收集方法，最后通过观察二氧化锰的催化作用理解催化剂概念。各任务环环相扣，突出证据推理，让学生在动手探究中掌握制取气体的一般思路与实验规范，落实学科核心素养。 五、任务式具体教学过程设计 【任务一】创设情境，聚焦问题 教师活动：以氧气在生活中的应用创设情境，向学生描述医院急救吸氧、金属焊接、炼钢以及潜水、航天、登山等场景都需要较纯净的氧气，抛出核心问题：氧气用途如此广泛，这些氧气是从哪里来的？它们是如何被大量生产和收集的？在实验室里又该如何制取？引导学生回顾上一节所学氧气的性质，把学习注意力集中到“制取氧气”这个要解决的问题上，并请学生就“自己知道的制氧方法”自由发言，把学生提出的思路作为本课探究的起点。 学生活动：观察并体会氧气的重要用途，回忆氧气的性质，围绕“氧气从哪来”大胆发言，提出自己的疑问，明确本节课要完成的学习任务。 设计意图：以真实应用情境激发学习兴趣，把教材内容转化为学生真正想解决的问题，为任务式探究定向，同时唤起对氧气性质的已有认识。 【任务二】认识工业制氧——分离液态空气 教师活动：讲解工业上制取大量氧气的方法：先将空气除尘、除去二氧化碳和水蒸气并干燥，再加压降温使其变为液态空气，随后根据空气中各成分的沸点不同逐步升温，沸点较低的氮气先变成气体逸出，留下来的主要是液态氧，贮存在蓝色钢瓶中。随后提出问题：这一过程属于物理变化还是化学变化？请说明理由。顺势补充说明工业制氧成本低、产量大、便于大规模供应，可满足炼钢、医疗等大量需求，但所得气体常需进一步处理纯度要求。 学生活动：认真听讲，跟随教师的流程描述理清“除尘干燥—加压降温液化—升温分离”的步骤，思考并回答：属于物理变化，因为只是利用各成分沸点不同把氧气与其他气体分离，没有生成新物质。 设计意图：让学生理解工业制氧的原理，巩固物理变化与化学变化的判断依据，同时认识到工业法与实验室法的区别，为过渡到实验室制氧作铺垫。 【任务三】选择实验室制氧原理 教师活动：过渡提问：工业分离液态空气成本低，但在普通实验室很难实现，且所得气体不够纯净，那么怎样才能简便可控地制得较纯净的氧气？组织小组讨论：实验室选择制氧原料和反应时应考虑哪些因素？引导学生从原料、条件、产物三个角度归纳原则：原料必须含有氧元素，否则无法生成氧气；反应条件要比较简单、能较快得到氧气，便于课堂操作；生成的气体成分单一、便于收集和检验。并提示学生还可从安全、环保、操作是否简便等角度进行比较。据此引出实验室常用方法——用过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下分解制取氧气，并补充还可采用加热高锰酸钾的方法。让学生观察过氧化氢溶液（无色液体）与高锰酸钾（暗紫色固体），比较两种方法在反应物状态与反应条件上的不同。 学生活动：分组讨论并交流实验室制氧应考虑的因素，从原料、条件、产物、安全与环保等角度归纳选择原则；观察过氧化氢溶液和高锰酸钾的外观，比较“液体、不加热”与“固体、需加热”的差异，判断哪种方法操作更简便，记录在学案上。 设计意图：培养学生在多种可能方案中依据条件做出合理选择的能力，体会“原理决定装置”的逻辑起点，为后续装置学习建立认知基础。 【任务四】过氧化氢溶液制取氧气——认识发生装置 教师活动：提问：过氧化氢溶液是液体，二氧化锰是固体，反应不需要加热，应选择怎样的发生装置？引导学生认识“固液不加热型”装置：以锥形瓶为反应容器，用长颈漏斗或分液漏斗加入液体，带导管的橡胶塞连接集气装置。强调长颈漏斗下端要伸入液面以下形成“液封”，防止生成的气体从漏斗逸出；分液漏斗可以控制液体滴加速度，从而控制反应速率。强调组装好装置后要先检查装置的气密性，再投入药品，这是实验顺利进行的保障。请学生根据这些要求讨论并尝试搭建装置，教师巡视纠正错误。 学生活动：根据反应物状态和反应条件讨论发生装置的选择依据，选择合适的仪器尝试搭建，说明每个仪器的作用，思考长颈漏斗液封与气密性检查的必要性，交流装置设计的理由。 设计意图：引导学生由反应特征推理装置选择，突破“装置选择依据”这一难点，培养实验设计与动手操作能力，体会规范连接的意义。 【任务五】氧气的收集、检验与验满 教师活动：提出问题：应依据氧气的哪些性质选择收集方法？引导学生回顾氧气不易溶于水、密度比空气略大的性质，归纳：排水法适用于不易溶于水且不与水反应的气体，收集的氧气较纯净；向上排空气法适用于密度比空气大的气体，收集的氧气较干燥。演示用排水法收集氧气，强调要点：先把集气瓶装满水，待导管口出现连续均匀的气泡时再开始收集，因为刚开始排出的是装置内的空气。讲解检验方法——把带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃说明是氧气；讲解验满方法——排水法看瓶口是否有大气泡冒出，向上排空气法则把带火星木条放在瓶口，复燃即满。强调排空气法收集时导管要伸到接近集气瓶底部，便于排尽空气，收集后正放在桌面上并盖好毛玻璃片。 学生活动：观察演示操作，记录收集与检验的要点，讨论排水法与排空气法的优缺点及适用条件，能说清“检验”与“验满”的区别与各自目的，并说明向上排空气法导管要伸入接近瓶底的原因。 设计意图：联系气体性质推导收集方法，让学生明确“检验”与“验满”两个不同概念，强化证据意识与规范操作意识。 【任务六】探究催化剂与催化作用 教师活动：提出问题：为什么过氧化氢分解时还要加入少量二氧化锰？通过对比实验引导学生观察：单独过氧化氢溶液分解缓慢、气泡少，加入少量二氧化锰后迅速产生大量气泡，反应停止后经检验二氧化锰的质量和化学性质都未改变。组织学生讨论并尝试给催化剂下定义，归纳：在化学反应中能改变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发生变化的物质叫做催化剂，它所起的作用叫催化作用，并用“一变两不变”概括。进一步追问：二氧化锰能否反复使用、是否只能加快反应？举例说明催化剂也能减慢反应，如食品中加入抗氧化剂可延缓变质；说明并非只有二氧化锰能催化过氧化氢，催化剂在化工生产中应用广泛。 学生活动：观察对比实验现象，记录证据，围绕“二氧化锰有没有参与反应、质量与化学性质是否改变”展开讨论，尝试用自己的话说出催化剂的概念，用“一变两不变”概括其特点，并思考二氧化锰能否反复使用，举例说明催化剂在生活中的应用。 设计意图：通过证据分析得出概念，发展科学探究与证据推理能力，理解催化剂的价值，体会对比实验与控制变量的思想。 【任务七】课堂总结与知识建构 教师活动：组织学生梳理本课收获，共同建构“制取气体的一般思路”：依据反应原理选择原料，依据反应物状态与反应条件选择发生装置，依据气体性质选择收集装置，再通过规范操作完成收集、检验与验满。肯定学生在实验设计与证据分析中的表现，布置课后任务：查阅资料了解工业制氧的更多方法，思考生活中还有哪些物质也能用来制取氧气。 学生活动：回顾与小结，用口述或简单框架的方式整理“选原理—配装置—会操作—析催化”的制气思路，交流各自的收获与仍然存在的疑问。 设计意图：帮助学生把零散知识上升为“物质制取”的一般方法，促进知识迁移，延伸探究热情，实现素养的持续发展。 六、板书设计 氧气的制备（第一课时） 一、氧气的来源 工业制氧：分离液态空气（利用沸点不同）——物理变化 二、实验室制取氧气 1. 方法：过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下分解 2. 发生装置：固液不加热型（反应物为液体与固体，不需加热） 3. 收集装置：排水法（氧气不易溶于水）/ 向上排空气法（密度比空气大） 4. 检验：带火星木条伸入瓶内，复燃则为氧气 5. 验满：排水法看瓶口大气泡；排空气法带火星木条放瓶口复燃 三、催化剂与催化作用 一变：改变其他物质的反应速率 两不变：自身的质量、化学性质在反应前后均不变 学科网（北京）股份有限公司 $