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

氧气的实验室制取与性质 教学设计 沪教版 · 初中化学 · 九年级上册 · 第2章 空气与水资源 · 基础实验1 一、课标分析 依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》，本实验隶属“科学探究与化学实验”学习主题。课程标准要求学生初步学会运用简单装置和方法制取氧气，能独立完成药品取用、仪器连接、加热、气体收集等基本操作，并通过实验探究认识氧气的主要化学性质。课标倡导“做中学”“用中学”“创中学”，强调在真实实验情境中发展实验技能，体会条件控制对实验结果的影响，树立实验安全意识与环境保护观念。本实验是学生第一次完整经历气体制取的全过程，既是对氧气性质知识的实证检验，也为后续学习二氧化碳制取与物质性质探究提供方法示范。 二、四维核心素养 通过制取并验证氧气，建立“物质可经化学变化获得”的化学观念；在装置选择、异常现象分析中发展证据推理与科学思维；通过动手操作、观察记录提升科学探究能力；在规范操作、节约药品与尾气处理中养成科学态度与社会责任。 三、教学重难点 重点：实验室制取氧气的发生装置与收集方法的选择、操作步骤，以及木炭、铁丝、蜡烛在氧气中燃烧的性质验证。难点：装置气密性检查的原理与操作要领、排水法收集时机的判断、铁丝燃烧实验中水的作用及异常现象的分析解释。 四、设计思路 本课以“如何在实验室制取一瓶较纯净的氧气，并验证它支持燃烧的性质”为总任务，采用任务驱动教学法，将完整实验拆解为认识仪器药品、组装装置并检查气密性、制取与收集氧气、验证氧气性质、交流反思五个递进式子任务。学生以四人小组合作方式完成，教师在关键操作处进行示范与追问，把“动手做”与“动脑想”结合起来。通过问题链引导学生思考每一步“为什么这样做、不这样做会怎样”，将操作技能训练与原理理解同步推进，凸显“做中学”理念，落实核心素养。 五、教学过程 任务一 情境导入，明确实验任务 【任务情境】教师出示三幅生活画面：医院急救舱内病人吸氧、工人进行气焊气割、潜水员背负气瓶下水。提问：这些场合都离不开氧气，自然界的空气里虽然含有氧气，但浓度有限、无法直接取用。那么，我们能不能在化学实验室里，亲手制造出一瓶纯净的氧气，并用它来观察氧气支持燃烧的本领呢？ 【学生活动】学生结合生活经验和已学知识交流：氧气无色无味、不易溶于水、密度比空气略大、能支持燃烧。教师顺势点明本节课的总任务——亲手制取氧气并验证其性质，引导学生明确本节课要完成的两件事：一是“制得氧气”，二是“认出氧气”。 【设计意图】从学生熟悉的医疗、工业、潜水场景切入，把抽象的“制取气体”还原为解决真实问题的需要，激发动手欲望，同时复习氧气的物理性质，为后续选择收集方法埋下伏笔。 任务二 认识实验药品与仪器，选择发生装置 【任务情境】教师出示高锰酸钾药品，引导学生观察其颜色和状态，并说明本次实验以加热高锰酸钾的方法制取氧气。同时请学生对照实验报告单，逐一认识铁架台、酒精灯、试管、带导管的橡胶塞、集气瓶、水槽、玻璃片、坩埚钳、燃烧匙等仪器。 【学生活动】学生分组观察高锰酸钾——暗紫色的细小晶体，闻一闻气味（教师示范“扇闻”法）。随后围绕两个问题展开讨论：第一，反应物是固体，反应需要加热，应该选用什么样的发生装置？第二，氧气不易溶于水、密度比空气略大，又可以用什么方法收集？ 【师生共同归纳】发生装置应选用“固体加热型”——把固体药品放在试管里，用铁架台固定，底部用酒精灯加热；收集方法可以采用排水集气法（因为氧气不易溶于水），也可以采用向上排空气法（因为氧气密度比空气略大）。本节课以排水法为主，便于观察气泡、判断收集时机。 【设计意图】让学生在动手之前先“想清楚装置为什么这样选”，把仪器认识、药品状态与装置选择逻辑串联起来，避免“照方抓药”式的机械操作，培养依据条件选择装置的科学思维。 任务三 组装装置并检查气密性 【任务情境】教师示范组装顺序：先按照酒精灯火焰高度确定铁夹位置，再把带导管的橡胶塞慢慢转动着塞进试管口。随后提出关键问题：在装入药品之前，为什么必须先检查装置的气密性？如果装置漏气，收集到的气体会怎样？ 【学生活动】学生分组模仿教师动作，从下到上、从左到右组装发生装置。随后进行气密性检查：把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；若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定水柱，说明装置不漏气。若没有气泡，须查找橡胶塞、导管连接处是否漏气，重新连接后再查。 【追问引导】教师追问：手紧握试管时，试管内气体受热会发生什么变化？如果改用酒精灯微热试管，效果是否相同？学生体会到“利用气体受热膨胀、遇冷收缩”的原理来检查气密性。 【设计意图】气密性检查是学生第一次接触的“原理性操作”，通过“做一做—看一看—想一想”，让操作背后的热胀冷缩原理显性化，突破难点，同时养成实验前先查装置的规范习惯。 任务四 装入药品，制取并收集氧气 【任务情境】教师演示用药匙把高锰酸钾小心地送入试管底部，使药品平铺在试管底部，并在试管口放一小团棉花。提问：为什么试管口要塞一团棉花？试管口为什么要略向下倾斜？ 【学生活动】学生按要求装入药品，在试管口放一团蓬松的棉花，再塞上带导管的橡胶塞，用铁夹夹在距试管口约三分之一处，试管口略向下倾斜。点燃酒精灯后，先让酒精灯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部位加热。 【关键操作讨论】导管口开始有气泡冒出时，能不能马上收集？学生观察发现：刚开始冒出的气泡不均匀、不连续，那是试管和导管里原有的空气被加热排出。教师引导学生等待——等到导管口气泡连续并比较均匀地冒出时，再把导管伸入盛满水、倒置于水槽中的集气瓶口开始收集。 【收集与验满】学生用排水法收集两瓶气体：其中一瓶瓶内预先留下少量水，另一瓶集满后用玻璃片在水面下盖住瓶口，取出正放在桌面上。当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明氧气已集满。 【结束操作的顺序】收集完毕，教师特别强调顺序：必须先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。并提问：如果先熄灭酒精灯，试管内气体冷却后压强会怎样变化？水槽里的水会发生什么后果？学生由此理解防止水倒吸、避免试管炸裂的道理。 【设计意图】本任务是全课操作最密集的环节，通过“棉花的作用”“管口方向”“何时开始收集”“先移导管还是先熄灯”四个追问，把每一个看似随意的动作都转化为需要思考的问题，让规范操作有原理支撑，突破难点。 任务五 验证氧气的化学性质 【任务情境】制得的气体真的是氧气吗？氧气又有哪些“本领”？本任务通过三个对比实验来验证。教师强调：把燃烧物伸入集气瓶时，应由瓶口向下缓慢伸入，不要一下插到瓶底，以便氧气与物质充分反应；实验时注意观察物质在空气中和在氧气中燃烧现象的差别。 【实验一 木炭在氧气中燃烧】学生用坩埚钳夹取一小块木炭，先在酒精灯火焰上加热到发红，再由上而下缓慢伸入盛有氧气的集气瓶中，观察到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，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，盖上玻璃片振荡，观察到澄清石灰水变浑浊，说明木炭燃烧生成了能使澄清石灰水变浑浊的气体。 【实验二 铁丝在氧气中燃烧】学生取一根光亮的细铁丝，先用砂纸打磨除去表面的铁锈，再把它绕成螺旋状，一端系在燃烧匙柄上，另一端系一根火柴。点燃火柴，待火柴临近烧完时，将铁丝由上而下缓慢伸入盛有少量水的氧气瓶中。观察到铁丝在氧气里剧烈燃烧、火星四射，放出大量热，生成一种黑色固体。教师追问：集气瓶底部为什么要预先留少量水？学生讨论得出——防止溅落的高温熔融物炸裂瓶底。 【实验三 蜡烛在氧气中燃烧】学生把一小段蜡烛固定在燃烧匙上，点燃后先观察它在空气中安静燃烧的情形，再由上而下缓慢伸入另一瓶氧气中，观察到蜡烛在氧气里燃烧得更旺，发出白光，放出热量，集气瓶壁上出现水雾。 【观察与记录】教师提醒学生：实验时要把看到的现象及时记录在实验报告单上，包括物质燃烧前的颜色状态、燃烧时的光和热、燃烧后生成物的颜色状态。同组同学分工合作，一人操作、一人观察、一人记录，做到眼到、手到、心到。教师巡视各组，及时纠正不规范动作，提醒学生不要把鼻孔凑到容器口去闻气体气味，不要用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒精灯。 【归纳对比】教师引导学生把三个实验的现象列出来对比：物质在空气中燃烧只是“平静发光”，而在氧气中燃烧明显更剧烈、更明亮。这说明氧气的浓度越大，燃烧越剧烈。由此归纳出氧气是一种化学性质比较活泼、能支持燃烧的气体。 【设计意图】三个性质实验层层递进：木炭实验现象经典、石灰水验证产物；铁丝实验最富震撼力，“火星四射”与瓶底留水的设计突出安全与保护；蜡烛实验引入水雾观察。通过空气中与氧气中的现象对比，让学生直观感受氧气浓度对燃烧剧烈程度的影响。 任务六 交流反思，整理归位 【任务情境】实验结束，请各组整理器材：把废液倒入指定容器，试管洗净倒放在试管架上，仪器药品归还原位。随后围绕以下问题进行小组交流。 【交流问题】第一，本次实验中你认为最关键的三个操作要点是什么？第二，有的小组做铁丝燃烧实验时没有看到“火星四射”，可能是什么原因？（引导分析：铁丝表面未打磨、火柴刚点燃就伸入导致火柴消耗过多氧气、伸入过快过深等）第三，通过本节课，你认为制取一瓶气体一般要经历哪几个环节？ 【师生共同小结】师生一起梳理出实验室制取气体的一般思路：根据反应物状态和反应条件选择发生装置，根据气体的溶解性和密度选择收集方法，实验前先查气密性，实验中注意规范与安全，实验后及时整理。这一思路将在今后制取二氧化碳时再次用到。教师进一步引导学生体会：化学是一门以实验为基础的科学，许多规律不是老师讲出来的，而是同学们亲手做出来的；只有规范操作、细致观察、如实记录，才能从实验中获得可靠的证据。 【设计意图】通过异常现象分析培养学生的证据意识与反思能力，把零散的操作经验提炼为可迁移的“制取气体一般思路”，为后续学习奠定方法基础，同时落实节约药品、爱护器材的科学态度。 六、板书设计 板书采用主板书与副板书结合的方式，主板书居中呈现知识框架，副板书记录关键操作要点。 氧气的实验室制取与性质 一、制取药品：高锰酸钾（暗紫色固体） 二、发生装置：固体加热型（试管口略向下倾斜，管口塞棉花） 三、收集方法：排水集气法（氧气不易溶于水） 　　　　　　向上排空气法（氧气密度比空气略大） 四、操作步骤：查气密性、装药品、固定、加热、收集、移导管、熄灯 五、氧气的性质——支持燃烧，浓度越大燃烧越剧烈： 　　1. 木炭：发白光、放热，生成使澄清石灰水变浑浊的气体 　　2. 铁丝：剧烈燃烧、火星四射，生成黑色固体（瓶底留少量水） 　　3. 蜡烛：发白光、放热，瓶壁出现水雾 六、制取气体一般思路：选药品、定装置、查气密、制并收集、验性质 学科网（北京）股份有限公司 $