2.3制取氧气（第一课时）教学设计--2026-2027学年九年级化学人教版上册

《制取氧气》（第一课时）教学设计 人教版（2024）九年级化学上册 · 第二单元 空气和氧气 · 课题3 一、课标分析 本课时隶属于《义务教育化学课程标准（2022年版）》“空气、氧气、二氧化碳”主题，要求学生初步学习氧气的实验室制法，归纳实验室制取气体的一般思路与方法。课标将“氧气的实验室制取与性质”列为学生必做实验，强调通过实验探究认识物质性质与用途的关系，发展科学探究与实践能力。教学应引导学生从反应原理、发生装置、收集方法、检验验满等维度系统建构气体制取模型，体会化学实验是研究物质的重要手段，形成安全操作、规范实验的科学态度。 二、核心素养目标 化学观念：建立物质转化观，认识氧气可通过化学变化制取。科学思维：依据反应物状态与条件推理发生装置，发展模型认知。科学探究：亲历组装、收集、检验全过程，掌握基本实验操作。科学态度与责任：树立安全规范意识，养成实事求是、严谨求实的科学态度。 三、教学重难点 教学重点：实验室用高锰酸钾制取氧气的反应原理、实验装置的选择依据及完整操作步骤。教学难点：发生装置与收集装置的设计思路，实验操作中注意事项的原因分析，以及气体制取一般思路的模型建构。 四、设计思路 本课时采用项目式教学，以“为校园急救站制取一瓶纯净氧气”为真实项目任务驱动学习。将完整实验拆解为药品选择、发生装置设计、收集装置设计、组装制取、检验验满五个递进式子任务，引导学生在解决真实问题的过程中自主建构气体制取的一般思路。每个任务均以学生活动为主体，教师通过问题链引导学生对比、分析、推理，从“记住实验步骤”转向“理解装置原理”。教学融入新教材“实验探究的一般思路”方法导引，帮助学生形成可迁移的气体制取模型，为后续二氧化碳制取奠定方法论基础。 五、项目教学过程设计 （一）项目情境创设：校园急救站的氧气需求 教师播放一段校园急救场景的旁白：学校医务室计划配备一套简易供氧装置，用于突发状况下的应急供氧。化学兴趣小组承担了“在实验室制取一瓶纯净氧气”的任务。请同学们以小组为单位，扮演化学实验员，完成从药品选择到收集检验的全流程，最终交付一瓶氧气并说明制取方案。 教师引导学生思考：要完成这个任务，我们需要解决哪些问题？学生小组讨论后梳理出：用什么药品制取、需要哪些仪器、如何组装装置、怎样收集气体、如何证明收集到的是氧气、怎样判断收集满了等核心问题。教师将这些问题板书在黑板一侧，形成项目任务清单。 设计意图：以校园真实场景为载体，将抽象的实验操作转化为有意义的项目任务，激发学生学习动机，同时帮助学生建立“从需求出发设计方案”的工程思维。任务清单的形成过程本身就是科学探究规划能力的训练。 （二）任务一：探究制取氧气的药品 教师引导：实验室制取气体，首先要选择合适的药品。我们已经知道空气中含有氧气，能否直接从空气中获取？学生回忆空气的成分，讨论得出：空气中氧气含量约占五分之一，但分离空气需要复杂的低温设备，不适合在实验室进行。 教师进一步提问：那么在实验室里，我们可以通过什么化学变化得到氧气呢？请大家阅读教材中关于高锰酸钾的介绍，观察教师出示的高锰酸钾固体样品。学生观察后描述：高锰酸钾是暗紫色（紫黑色）的晶体，外观呈细长棱柱状或颗粒状。 教师演示：取少量高锰酸钾放在试管中加热，将带火星的木条伸入试管口，观察现象。学生观察到：带火星的木条复燃，说明加热高锰酸钾可以产生氧气。教师引导学生记录这一实验事实。 教师补充介绍：除了高锰酸钾，过氧化氢在常温下也能分解放出氧气，这将在第二课时详细学习。本课时我们先重点研究用高锰酸钾制取氧气的方法。 小组讨论：为什么选择高锰酸钾作为实验室制取氧气的药品？学生从反应条件是否容易达到、原料是否常见、产生气体是否纯净、操作是否安全等角度进行分析，得出结论：高锰酸钾加热即可分解产生氧气，原料易得，操作相对简便，适合在实验室条件下制取。 设计意图：通过“空气能否直接用”的对比，让学生体会实验室制法与工业制法的区别；通过观察实物和演示实验，建立对高锰酸钾的感性认识；通过药品选择的讨论，培养学生综合评价反应方案的能力。 （三）任务二：设计发生装置 教师引导：确定了药品之后，我们需要选择合适的仪器来盛装药品并让反应发生。这套仪器叫做“发生装置”。请同学们思考：选择发生装置时，需要考虑哪些因素？ 学生小组讨论，教师适时提示：可以从反应物的状态和反应需要的条件两个角度思考。学生归纳出：高锰酸钾是固体，反应需要加热才能进行。 教师出示多种仪器（试管、烧杯、锥形瓶、酒精灯、铁架台、水槽等），请各小组选择合适的仪器组装发生装置，并说明理由。 各小组汇报方案：有的小组选择了试管盛装高锰酸钾，用铁架台固定，用酒精灯加热；有的小组提出用锥形瓶代替试管。教师引导全班对比分析：试管和锥形瓶都可以盛装，但哪种更适合加热？学生讨论后得出结论：试管可以直接用酒精灯加热，且容积适中，便于固定在铁架台上；锥形瓶一般不直接加热，因此选择试管作为反应容器更合适。 教师进一步追问：试管口应该向上倾斜还是向下倾斜？为什么？学生分组实验体验：取少量粉末状固体在试管中加热，观察试管口出现的现象。学生观察到试管口有水珠生成。教师引导分析：加热固体时，药品中的湿存水受热变成水蒸气，在试管口冷凝成水滴。如果试管口向上倾斜，冷凝水会倒流回试管底部，使试管因受热不均而炸裂。因此试管口应略向下倾斜。 教师补充：用高锰酸钾制取氧气时，由于高锰酸钾粉末受热时容易随气流进入导管，需要在试管口放一团棉花，阻挡粉末进入导管。请同学们记住这一细节。 师生共同总结发生装置的选择规律：固体加热型反应，选用试管、铁架台、酒精灯组合，试管口略向下倾斜，管口塞棉花。 设计意图：发生装置的选择是本课时的难点。通过“选择—对比—质疑—实验体验”的认知冲突链，让学生不仅知道“怎么装”，更理解“为什么这样装”。试管口方向的判断通过冷凝水实验让学生亲眼看见，比教师直接告知更有说服力。 （四）任务三：设计收集装置 教师引导：反应产生的氧气从导管出来，我们用什么方法把它收集起来呢？这就需要设计“收集装置”。请同学们回忆氧气的相关性质，思考收集气体时需要考虑哪些因素。 学生回顾课题2中学过的氧气性质：氧气不易溶于水，密度比空气略大。教师引导：根据这两条性质，我们可以设计出几种收集方法？ 小组讨论后，学生提出两种思路：第一种，氧气不易溶于水，可以把氧气通入水中，把水排出来收集，这种方法叫排水集气法；第二种，氧气密度比空气大，可以用向上排空气法收集。 教师出示水槽、集气瓶、玻璃片、弯导管、直导管等仪器，请各小组分别组装两种收集装置，对比它们的优缺点。 各小组讨论分析后汇报：排水集气法收集的气体比较纯净，但收集的气体中会含有少量水蒸气；排空气法收集的气体比较干燥，但纯度不如排水法高，且需要验满。 教师进一步引导：如果我们需要一瓶比较纯净的氧气做性质实验，应该选择哪种方法？学生一致选择排水集气法。教师肯定学生的判断，并说明：排水法收集氧气时，刚开始出来的气泡不能立即收集，因为此时排出的是试管和导管中的空气，要等到气泡连续并比较均匀地放出时，再开始收集。 教师演示排水集气法的操作要点：将集气瓶装满水，用玻璃片先盖住瓶口的一小部分，然后推动玻璃片将瓶口全部盖住，确保瓶内没有气泡，然后把盛满水的集气瓶连同玻璃片一起倒立在水槽中。等导管口有连续均匀的气泡冒出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。当集气瓶口有大气泡冒出时，说明气体已经收集满。 设计意图：收集装置的设计建立在学生已有的氧气性质知识之上，体现“性质决定收集方法”的化学思想。两种方法的对比分析培养了学生的辩证思维和方案优选能力。操作要点的分步拆解降低了学习难度，为后续学生动手实验做好铺垫。 （五）任务四：组装仪器并完成制取实验 教师引导：现在发生装置和收集装置都设计好了，请各小组按照“从左到右、从下到上”的顺序组装整套装置，并完成用高锰酸钾制取氧气的实验。 教师先强调实验安全注意事项：酒精灯的正确使用方法、加热时先预热再集中加热、实验结束时先将导管移出水面再熄灭酒精灯。学生复述操作要点，确保人人明确安全规范。 学生分组实验，教师巡视指导。各小组按照以下流程操作： 第一步，检查装置的气密性。教师引导学生思考：制取气体的装置在装入药品前，必须先做什么？学生回答：检查装置的气密性。教师请一位学生上台演示：将导管的一端浸入水中，用手紧握试管外壁，观察水中的导管口有没有气泡冒出。如果有气泡冒出，说明装置不漏气；如果没有气泡冒出，要仔细检查寻找原因，重新安装。学生理解：如果装置漏气，就无法收集到气体。 第二步，向试管中装入高锰酸钾药品。教师提示：药品要平铺在试管底部，这样可以增大受热面积，让反应更充分。装入药品后，在试管口放一团棉花，然后用带有导管的橡胶塞塞紧试管口。 第三步，将试管固定在铁架台上。试管口略向下倾斜，铁夹夹在离试管口约三分之一处。 第四步，点燃酒精灯加热。先让酒精灯火焰在试管下方来回移动，让试管均匀受热，然后再对准药品所在部位集中加热。 第五步，收集气体。等导管口气泡连续均匀冒出后，用排水集气法收集两瓶氧气。 第六步，实验结束时，先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。教师提问：如果先熄灭酒精灯，后移出导管，会发生什么现象？学生思考讨论：试管内温度降低，气压减小，水槽中的水会倒吸入热的试管，使试管炸裂。学生加深理解这一操作顺序的重要性。 各小组完成实验后，教师组织小组间互评：检查装置组装是否规范、药品取用是否正确、收集操作是否到位、安全注意事项是否落实。教师对操作规范的小组给予表扬，对存在问题的小组及时纠正。 设计意图：学生亲自动手完成完整的制取实验，是科学探究素养落地的关键环节。将实验步骤拆解为六个清晰的步骤，配合每一步的“为什么这样做”思考，让操作不只是机械模仿，而是有理解支撑的规范行为。先移导管后熄灯的顺序通过反事实推理加深理解，避免学生记混。 （六）任务五：氧气的检验与验满 教师引导：我们收集好了两瓶气体，怎么证明这瓶气体就是氧气呢？怎样判断集气瓶已经收集满了？这就是“检验”和“验满”两个不同的问题。 教师讲解：检验是确认这瓶气体是不是氧气；验满是判断集气瓶里的氧气是否已经装满。两个问题的操作位置和方法都不一样。 学生小组讨论：根据氧气的什么性质可以检验氧气？学生回忆：氧气能够支持燃烧，能使带火星的木条复燃。教师引导：那么检验氧气的方法就是将带火星的木条伸入集气瓶中，如果木条复燃，证明瓶内气体是氧气。 教师进一步提问：用排水法收集时，我们怎么知道已经收集满了？学生根据实验过程中的观察回答：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，说明瓶内的水已经排完，氧气收集满了。 教师补充：如果用向上排空气法收集氧气，验满的方法是将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已经集满。请同学们注意：验满时木条要放在瓶口，而检验时木条要伸入瓶内，位置不同，原理相同。 学生分组操作：用带火星的木条分别进行氧气的检验和验满操作，观察现象。将燃着的木条伸入另一瓶氧气中，观察木条燃烧更旺的现象，进一步确认氧气支持燃烧的性质。 设计意图：检验与验满是两个容易混淆的概念，通过对比辨析帮助学生精确理解。学生亲手操作验证，将理论知识与实验现象对应起来，加深记忆。 （七）项目总结与交流：构建气体制取模型 教师引导：今天我们完成了“为校园急救站制取氧气”的项目任务。请各小组回顾整个过程，总结实验室制取气体的一般思路是什么。 各小组讨论后汇报，师生共同归纳出实验室制取气体的思维模型： 第一步，选择药品和反应原理——考虑什么药品在什么条件下能产生目标气体；第二步，选择发生装置——根据反应物的状态和反应条件确定，固体加热型选试管加酒精灯，固液常温型选锥形瓶加长颈漏斗；第三步，选择收集装置——根据气体的密度和溶解性确定，密度比空气大且不与空气反应的用向上排空气法，不易溶于水且不与水反应的用排水法；第四步，进行实验操作——先查气密性，再装药品，固定装置后加热，收集完成后先移导管再熄灯；第五步，检验和验满——根据气体的特性选择检验方法，根据收集方法确定验满操作。 教师强调：这个思维模型不仅适用于制取氧气，今后学习制取二氧化碳等其他气体时，都可以按照这个思路来设计方案。方法比知识更重要。 教师展示新教材“方法导引：实验探究的一般思路”栏目，引导学生体会：提出问题、作出假设、设计方案、进行实验、收集证据、解释结论、反思评价，这是科学探究的基本路径。今天我们制取氧气的过程，就是一次完整的实验探究实践。 最后，教师布置课后任务：请各小组将今天制取氧气的实验方案整理成一份完整的实验报告，包括药品、仪器、装置说明、操作步骤、注意事项和实验结论。下节课我们将学习用过氧化氢制取氧气的方法，并对比高锰酸钾法和过氧化氢法的异同。 设计意图：项目总结环节帮助学生从具体实验中提炼出可迁移的思维模型，实现“做中学”到“思中学”的升华。方法导引的融入让学生不仅掌握氧气制取这一个案例，更获得了气体制取的一般方法论。课后实验报告任务将课堂学习延伸到书面表达，巩固学习成果。 六、板书设计 课题3 制取氧气（第一课时） 一、药品：高锰酸钾（暗紫色晶体） 二、发生装置（固体加热型） 试管 + 铁架台 + 酒精灯 注意：试管口略向下倾斜，管口塞棉花 三、收集装置 排水集气法（氧气不易溶于水）—— 较纯净 向上排空气法（密度比空气大）—— 较干燥 四、操作步骤：查 → 装 → 定 → 点 → 收 → 离 → 熄 五、检验与验满 检验：带火星木条伸入瓶内，复燃则为氧气 验满：带火星木条放在瓶口，复燃则已满 六、气体制取一般思路：原理→装置→操作→检验 学科网（北京）股份有限公司 $