人教版（2024）九年级上册（2024）课题3 制取氧气第1课时教学设计

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课题3 制取氧气
课时
2
授课年级
初三
课标要求
1.初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体。
2.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。
3.学生必做实验及实践活动：氧气的实验室制取与性质。
教材
分析
气体的制取是学生学习化学必须掌握的基本实验技能。本课题的主要内容分为两部分，一是介绍实验室制取氧气，另一部分是通过探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”介绍催化剂的概念。
通过本课教学，可以让学生初步掌握制取气体的一般思路，即如何确定实验原理，如何依据实验原理和气体的性质确定实验发生装置和收集装置等，为今后学习更多物质的制备奠定基础。而且学生还能在实验活动的过程中，进一步练习化学实验基本操作，培养相互合作、交流的能力以及实事求是的精神。
学情分析
学生之前已经认识了一些化学实验常用仪器，学习了药品取用、加热、仪器连接、排水集气等基本操作，学习了纯净物、混合物的概念、学习了氧气的性质和用途，可以说已经具备了学习制取氧气的知识基础。本课是气体制备的起始课，是学生对化学实验基本操作的综合应用。教师在教学中要注重学生思维的引导，使学生从药品选择到实验操作都形成规范的思路，为今后学习更多物质的制备奠定基础。
教学目标
1.知道氧气的工业制法。
2.了解实验室用高锰酸钾制取氧气的原理、装置及操作步骤，初步了解实验室制取气体的一般思路。
教学重、难点
重点：实验室用高锰酸钾制取氧气的原理、装置及操作步骤。
难点：制取氧气发生装置和收集方法的选择依据、验满方法以及体会实验室制取
物质的一般思路。
核心素养
化学观念：通过讨论、分析工业和实验等场所获取氧气的方法，了解在一定条件下通过化学反应可以实现物质的转化。
化学思维：通过分析、归纳的思维过程推理出实验室制取氧气时选取的发生装置和收集装置，基于实验活动形成气体制取的一般思路和方法。
科学探究与实践：通过高锰酸钾分解实验，分析制取气体过程中装置的选取和实验操作的注意事项等，发展学生确定实验原理、选择实验仪器、组装实验装置等化学实验探究的能力。
科学态度与责任：通过了解氧气的实验室制取方法，发展对物质世界的探究欲，保持对化学学习和科学探究的浓厚兴趣；通过了解工业制氧气的方法，对化学学科促进人类文明和社会可持续发展的重要价值具有积极的认识。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
新课导入
【引入】氧气可以供给呼吸，也可以支持燃烧，在潜水、医疗急救、电气焊和航天工业的发展中有着极其重要的作用。
【问题】氧气在生活、医疗、工业生产中有很多的用途，这些需要工业制取大量的氧气，而实验室中研究氧气的性质时需要用到纯净的氧气，那么这些氧气如何制取？从哪些反应或途径可以获取氧气呢？
【展示】
1.光合作用产生氧气：但光合作用原理进行较缓慢，且要求高，不便操控。
2.氧化汞受热分解产生氧气：反应装置及操作复杂，且产物汞有毒，不适用于工业或实验室制取氧气。
3.空气中含有大量的氧气：空气是制取氧气廉价、易得的原料，适用于工业制取氧气。
通过问题导入引发学生讨论，激发学生的兴趣，并结合生活和学习经验了解氧气的获取途径，打开学生的思维。
环节二、
工业制取氧气
【过渡】工业上通常采用分离液态空气法制取大量的氧气。
【学生活动】阅读教材P44资料卡片，了解工业制取氧气的原理，该制取原理涉及的变化是物理变化还是化学变化？
【总结】
分离原理：液态纯净物的沸点不同，液氮的沸点低，先从液态空气中分离出来，剩下的主要是液态氧，所以工业制取的“液态氧”属于混合物。
分离液态空气法制取氧气的过程中没有新物质生成，属于物理变化。
为了便于储存、运输和使用，通常把工业制取的氧气加压后储存在蓝色的钢瓶中。
【对应训练】工业制取氧气主要有以下步骤，下列有关说法不正确的是（ ）
A.液态空气是混合物
B.氮气先被蒸发出来，说明氮气沸点比氧气低
C.步骤②属于化学变化
D.得到的剩余液体大部分为液氧，颜色为淡蓝色
【答案】C
通过自主学习，并配合资料展示，让学生理解工业制取氧气的原理，培养学生的问题分析能力。
环节三、
高锰酸钾制取氧气
【过渡】工业上通过分离液态空气法制取大量的氧气，这种方法具有成本低的优点，但这样制得的氧气不够纯净，这种操作在普通实验室中很难实现，那怎样才能比较容易的在实验室中制得比较纯净的氧气呢？
【查阅资料】生活中还有很多利用化学反应产生氧气的例子，如鱼塘经常会用到增氧剂，其有效成分是过氧化氢，一种化学试剂，可以分解产生氧气，使用时撒入水中供给鱼类呼吸。还有特种部队用高锰酸钾野外生火，高锰酸钾是一种化学试剂，也可以分解产生氧气，以支持燃料燃烧，使特种兵在户外更易生火。
【讲解】上述材料中的试剂也是我们实验室制氧气常用的，实验室常采用高锰酸钾或过氧化氢分解等方法制取氧气。
【过渡】今天我们先来学习第一种实验室制氧气的方法，高锰酸钾分解制取氧气。
【实验原理】高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
【讲解】实验室制氧气选择药品和反应时需考虑的因素：
1.制氧气的原料须是含氧的物质；
2.利用比较简单的实验条件就能较快得到氧气；
3.生成的气体成分单一，便于收集。
【总结】实验室利用高锰酸钾制取氧气的主要原因是生成物中只有氧气一种气体，成分单一，便于收集，另外实验条件比较简单，能较快得到氧气。
【试剂介绍】高锰酸钾为一种暗紫色固体，产物锰酸钾和二氧化锰也都是固体状，氧气是无色气体。
【学生活动】根据上述实验原理推测实验中需要用到的仪器。
【总结】实验药品为固体，且反应需要加热，所以选用的反应仪器一方面要能加热，另一方面还要能加橡胶塞，以便导出气体，所以选用试管，另外还需要酒精灯进行加热，制取的氧气为气态产物，需要收集起来，所以需要集气瓶，另外实验时需要夹持装置铁架台。
【过渡】气体的制取装置分为发生装置和收集装置，发生装置主要是药品发生化学反应的场所，而收集装置即收集气体的场所。
【讲解】根据选择的仪器和药品，组装了如下图所示的发生装置，根据其特点可以归纳为固体加热装置，在选择气体制取的发生装置时要根据反应物的状态和反应条件进行选择。
【学生活动】在利用此装置加热固体药品时有哪些注意事项？
【总结】1.试管口略向下倾斜，防止冷凝水流至热的试管底部，避免试管破裂；2.药品平铺试管底部；3.试管外壁保持干燥，加热时先预热，再利用酒精灯外焰集中加热。
【学生活动】发生装置产生的氧气如何收集呢？收集方法的依据是什么？
【讲解】实验室常用的收集气体的方法有排空气法和排水法。排空气法分为向上排空气法和向下排空气法，向上排空气法适用于密度比空气大的气体，向下排空气法适用于密度比空气小的气体，另外还要求气体不与空气成分反应。根据氧气性质可以判断出向上排空气法可用于收集氧气。排水法收集气体时主要有两方面的要求，气体不易溶于水且不与水反应，氧气同时满足两个要求，可用此方法收集氧气。
【思考与讨论】实验室常用的两种氧气的收集方法中哪种收集的氧气纯度更高？
【总结】排水法的优点是所收集的气体纯净，而排空气法的优点是所收集的气体干燥。
【讲解】下图即为高锰酸钾制氧气的制取装置，在使用该实验装置进行实验时，还有一些注意事项：
（1）导管不能伸入太长，便于气体的导出。
（2）试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管，影响实验。
【学生活动】根据我们以上的讨论，利用药品高锰酸钾和试管、酒精灯、集气瓶等仪器如何操作制取氧气？
【总结】学生回答，教师补充。
【学生活动】教师演示实验或播放视频《实验室用高锰酸钾制取氧气》，学生总结氧气制取的操作步骤和注意事项。
【总结】加热高锰酸钾制氧气的主要实验步骤：
①查：组装仪器，检查装置的气密性；
②装：把药品装入试管内，使之平铺在试管底部，管口塞一小团棉花，用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口；
③定：用铁夹夹持试管，并固定在铁架台上；
④点：点燃酒精灯加热（记得预热）；
⑤收：用排水法收集氧气（等气泡连续均匀放出时再开始收集）；
⑥移：实验完毕，先把导气管从水槽中移出水面（防止水倒吸回热的试管，使试管炸裂）；
⑦熄：熄灭酒精灯。
可简记为：“茶庄定点收利息”（每个字代表一个步骤：①查②装③定④点⑤收⑥离⑦熄）。
【实验现象】根据观察到现象完成下列表格。
实验内容
现象
加热试管，用排水集气法收集一瓶氧气
有大量气泡进入集气瓶
把带火星的木条伸入集气瓶中
木条复燃
【思考与讨论】如何判断集气瓶中的氧气是否收集满？
（1）用排水法收集：当集气瓶中的水排完，集气瓶口有大量气泡冒出时，证明已收集满。
（2）用向上排空气法收集：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已收集满。
【讲解】注意用向上排空气法收集氧气时，检验和验满都用到了带火星的木条，检验时将带火星的木条放入集气瓶中，而验满时是将带火星的木条放在集气瓶口。
【对应训练1】（2024·湖南）下列发生装置中，可用于实验室加热高锰酸钾制取氧气的是（ ）
A. B. C. D.
【对应训练2】如图所示为实验室用高锰酸钾制取氧气的部分操作。其中正确的是（ ）
A．检查气密性 B．加入固体药品
C．制取氧气 D．检验氧气已收集满
【对应训练3】根据下图回答问题。
(1)仪器a的名称是_______。
(2)实验室用A中药品制取氧气，选择的发生装置是____(填序号)，发生反应的文字表达式为_________________________。
(3)收集氧气可选用装置D，原因是_____________________。
(4)E中，铁丝在氧气中燃烧的现象是___________________。
【答案】1.A 2.A 3.（1）试管 （2）B （3）高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 （4）氧气的密度比空气大 （5）剧烈燃烧，火星四射，放出热量，生成黑色固体
通过分析试剂的状态和反应条件选择发生装置、各收集方法对气体性质的要求选择收集装置，让学生体会发生装置和收集装置的选择依据，进一步通过讨论、分析、交流该实
验的注意事项、操作的先后顺序及原因等让学生认识制取气体的一般思路和方法。
课堂总结
板书
设计
课题3 制取氧气
第1课时 加热高锰酸钾制取氧气
一、工业制取氧气
分离液态空气→沸点不同→物理变化
二、加热高锰酸钾制取氧气
1.原理：高锰酸钾


加热
锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
2.发生装置：固体加热型
3.收集装置：排水法、向上排空气法
4.操作步骤：查、装、定、点、收、移、熄、验
5.检验与验满：带火星的木条
教学
反思
本节课是学生第一次学习物质的制取，无论是实验装置的选取，还是实验步骤、注意事项的讨论等一定要让学生参与进来，在课堂上多用一些引导性和判断性的语言，调动学生的主动性和积极性。
另外本节课具有一定的逻辑关系，讲解时循序渐进，按照反应原理→实验装置→实验操作→实验现象→气体的检验和验满的流程进行，有助于学生形成气体制取的一般思路和方法。