九年级化学《制取氧气》教学设计（人教版）

九年级化学《制取氧气》教学设计（人教版）一、教学内容分析  本课选自人教版九年级化学上册第二单元《我们周围的空气》课题3，是学生系统学习化学实验的奠基性内容。从课程标准看，本课位于“科学探究与化学实验”主题下，要求学生学习基本的实验技能，体验科学探究过程。知识技能图谱清晰：核心在于掌握实验室制取氧气（高锰酸钾加热、过氧化氢分解）的原理、装置与操作，并初步形成“原理决定装置，性质决定收集方法”的气体制备思维模型。这一认知是后续学习二氧化碳等气体制备的通用思路，具有显著的迁移价值。过程方法上，本课是学生首次完整经历“药品选择→原理分析→装置搭建→操作实施→检验验证”的探究链条，是培养“科学探究与实践”素养的关键载体。素养价值渗透点丰富：在实验中锤炼严谨求实的科学态度；通过对比不同制氧方案，体悟化学的创造性与选择性；联系医用氧、航天供氧等实际，感受化学的社会价值。  学情诊断方面，学生已初步认识氧气的性质，具备最基本的仪器识别能力，对化学实验充满好奇。可能的认知障碍在于：对“化学反应作为物质制备手段”这一思想较为陌生；对复杂实验装置中各部分功能的逻辑关联理解困难；动手操作时易忽视细节与安全。教学对策上，将采用“可视化”策略，利用动画模拟微观原理，实物展示搭建步骤；设计分层任务单，为操作能力弱的学生提供图文并茂的“分步指导卡”，为思维敏捷的学生设置“装置变形与优化”的挑战性问题。课堂中将通过“预想实操反思”循环和即时提问，动态评估学生从原理理解到操作规范的掌握情况，并适时调整教学节奏与支持力度。二、教学目标  知识目标：学生能准确表述实验室制取氧气的两种主要化学反应原理（文字表达式），并能依据反应物状态和条件，推理并选择对应的气体发生装置；掌握用排水法及向上排空气法收集氧气的依据和操作要点，并能规范描述实验步骤及注意事项。  能力目标：通过小组合作，能够基本独立完成“高锰酸钾制取氧气”的实验装置搭建与操作，并能安全、有序地进行实验观察与记录；初步学会基于化学原理和物质性质，分析、评价和选择实验装置的科学方法。  情感态度与价值观目标：在实验探究中体验严谨、协作的科学精神，树立安全规范意识；通过讨论工业制氧与实验室制氧的区别，体会化学知识的应用价值，激发持续学习化学的兴趣。  科学思维目标：建立“反应原理→发生装置→收集方法→验证方法”的气体制备系统思维模型；通过对比过氧化氢与高锰酸钾两种制氧方案，发展基于证据进行分析、比较与优化的思维品质。  评价与元认知目标：能够依据教师提供的实验操作评价量表，对自身或同伴的实验操作进行初步评价；课后能通过绘制概念图或流程图，反思并梳理本课的知识逻辑链条和学习策略的有效性。三、教学重点与难点  教学重点：实验室制取氧气的反应原理、实验装置及操作步骤。确立依据在于，该内容是课程标准明确要求的核心知识与技能，是初中化学气体制备的典型范例和思维原型。掌握此内容，不仅为后续学习其他气体奠定知识基础，其蕴含的“性质决定用途，原理决定装置”的学科思想，更是解决一类问题的关键能力，在中考实验探究题中考查频率高、综合性强。  教学难点：催化剂概念的理解，以及根据反应原理灵活选择并组装发生装置。难点成因在于，“催化剂”概念抽象，其“一变两不变”的特点与学生日常生活经验有距离，容易产生机械记忆。装置选择则需综合考量反应物状态、反应条件等多重因素，对学生逻辑思维和空间想象能力要求较高。突破方向在于，通过过氧化氢分解的对比实验（加入二氧化锰前后），让学生直观感知催化剂的作用，再辅以生动比喻；通过提供多样化仪器模块，让学生像“搭积木”一样动手尝试组装不同方案，在实践中建构认知。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含制氧原理动画、工业制氧短片）、高锰酸钾和过氧化氢制氧的实验视频微课。1.2实验器材（分组，46人/组）：铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管、导管、单孔橡皮塞、水槽、集气瓶、玻璃片、高锰酸钾、过氧化氢溶液、二氧化锰、棉花、火柴、木条。另备两套可供展示的“固固加热型”和“固液常温型”标准装置模型。1.3学习资料：分层学习任务单（含基础操作指引卡和挑战任务卡）、课堂练习小卷、实验安全与操作评价量表。2.学生准备2.1预习任务：阅读教材，初步了解两种制氧方法；思考“为何医院和潜水员都需要氧气，它们的获取方式一样吗？”2.2物品携带：课本、笔记本。3.环境布置3.1座位安排：实验小组就坐，便于合作与讨论。3.2板书记划：左侧预留核心原理与装置图区域，右侧作为随堂生成的学生观点或问题记录区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设：（播放短视频：医院病人吸氧、潜水员深海作业）同学们，无论是在挽救生命的病房，还是在探索深海的征程中，氧气都至关重要。生活中大家有没有看到过病人吸氧的场景？那钢瓶中的氧气又是如何得来的呢？1.1问题提出：工业上通过分离液态空气能大规模制氧，但那需要极低的温度和庞大的设备。在我们的化学实验室里，如何利用有限的药品和仪器，安全、高效地制取并收集一瓶纯净的氧气呢？1.2路径明晰：今天，我们就化身“实验室制氧工程师”，从探寻制氧的化学反应原理开始，到设计、搭建并操作一套完整的制取装置，最后亲手制取并检验我们自己的氧气。让我们先从最经典的方法入手，看看高锰酸钾这种紫黑色晶体，是如何释放出生命之气的。第二、新授环节任务一：探究高锰酸钾制氧原理与装置教师活动：首先，请大家观察我手中的高锰酸钾，记住它的颜色和状态。加热它，会发生什么变化？（演示实验或播放规范操作视频）看，导管口有气泡冒出，带火星的木条复燃了，证明生成了氧气。这个变化的“密码”就是反应原理（板书文字表达式）。好，原理有了，我们怎么把它实现出来？这套装置（展示“固固加热型”模型）就是我们的“生产车间”。大家看，为什么试管口要略向下倾斜？（对，防止冷凝水倒流炸裂试管。）为什么导管刚露出橡皮塞即可？（为了利于气体排出。）棉花团的作用呢？大家猜猜看。学生活动：观察教师演示或视频，记录反应现象并书写原理。观察装置模型，思考并回答教师关于装置细节的提问，推测棉花可能用于防止固体粉末进入导管。尝试口述实验步骤。即时评价标准：1.能否准确描述加热高锰酸钾的实验现象并与氧气产生相关联。2.能否指出装置图中至少两处设计意图（如试管口倾斜方向）。3.小组讨论时，能否倾听他人观点并补充自己的思考。形成知识、思维、方法清单：1.★高锰酸钾制氧原理：加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。这是文字表达式阶段必须掌握的基础。2.★“固固加热型”发生装置：适用于反应物均为固体且需加热的反应。核心要点：“试管口略向下倾斜”、“导管稍伸出橡皮塞”、“预热”、“撤导管再熄灯”。3.棉花的作用：防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，造成堵塞。这是一个重要的实验安全细节。任务二：动手组装高锰酸钾制氧装置教师活动：“纸上得来终觉浅”，现在请各小组领取器材，尝试组装一套完整的制取和排水法收集氧气的装置。组装前，请先对照任务单上的“装置图”，在脑子里规划一下组装顺序：从下到上，从左到右。老师巡视，看看哪个小组装得又快又规范。（巡视指导语）哎，这个小组的铁夹夹在试管中部了，想想加热时哪部分受热最集中？对，应该夹在离试管口约三分之一处。（共性问题提示）大家检查一下，你们的导管连接处是否紧密？有没有出现“漏气”的隐患？学生活动：小组协作，根据图示和教师提示，动手组装实验装置。组内相互检查装置的稳固性、试管口倾斜角度、导管长度等关键点。遇到问题组内讨论或向教师求助。即时评价标准：1.组装顺序是否合理，操作是否沉稳。2.关键要点（试管口倾斜、铁夹位置、导管长度）是否落实到位。3.小组内分工是否明确，协作是否高效。形成知识、思维、方法清单：4.★装置组装逻辑：遵循“先下后上，先左后右”的物理顺序，背后是“气体发生→气体导出→气体收集”的化学逻辑。5.气密性检查：在装入药品前，必须检查装置气密性（双手握捂试管法），这是确保实验成功的先决条件。6.▲收集方法选择依据：氧气不易溶于水，可用排水法（较纯净）；氧气密度比空气略大，可用向上排空气法（较干燥）。两种方法各有利弊。任务三：对比认识过氧化氢制氧与催化剂教师活动：高锰酸钾制氧需要加热，有没有常温下就能产生氧气的方法呢？（出示过氧化氢溶液）它俗称双氧水，能缓慢分解放出氧气。大家看，直接放出的气泡非常少。（向其中加入少量二氧化锰粉末）注意看！现在呢？气泡飞速产生！带火星的木条伸进去——复燃！二氧化锰在这里扮演了什么角色？它本身是反应物吗？（反应后回收、称量、再使用演示或视频）它好像一个“加速器”或“指挥家”，能大大加快反应，自己却不变。化学上给它一个专有名词——催化剂（板书定义和特点）。大家想想，这个反应的发生装置，和高锰酸钾的有什么根本不同？学生活动：观察对比实验，被反应速率的显著差异所震撼。根据教师演示和讲解，理解催化剂“一变两不变”的核心内涵。思考并指出该反应为“固液常温”条件，从而推想其发生装置应与任务一不同。即时评价标准：1.能否通过对比实验现象，准确描述催化剂对反应速率的影响。2.能否用自己的话解释催化剂“反应前后质量和化学性质不变”。3.能否建立“反应条件变化导致装置变化”的初步联系。形成知识、思维、方法清单：7.★过氧化氢制氧原理：过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气。8.★催化剂概念：能改变化学反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后都不变的物质。理解核心是“一变（速率）”和“两不变”。9.“固液常温型”发生装置：适用于固体与液体（或液体与液体）在常温下进行的反应。典型特征是使用长颈漏斗或分液漏斗添加液体，锥形瓶或试管作为反应容器。任务四：建构气体制取的一般思路模型教师活动：我们已经学习了两种制氧方法。现在，请大家以小组为单位，从“反应原理”、“发生装置”、“收集装置”、“检验方法”、“操作注意”五个维度，对比梳理一下。（在黑板上画出对比表格框架，引导学生填充）。（启发提问）为什么原理不同，装置就不同？根本区别在哪里？对，是反应物的状态和反应条件！这就是我们选择发生装置的“金钥匙”。那么收集装置又看什么呢？看气体的溶解性和密度！大家能试着总结一下实验室制取任何一种气体的通用思维路径吗？学生活动：小组合作，利用教材和笔记，完成对比表格的梳理。在教师引导下，归纳出“原理→条件/状态→发生装置→气体性质→收集与检验”的系统思维路径。尝试用这个路径去解释之前的学习过程。即时评价标准：1.对比表格填写是否准确、完整。2.小组归纳的思维路径是否清晰、有逻辑。3.能否运用刚总结的路径，简要分析一个未知气体制备的假设情景。形成知识、思维、方法清单：10.★气体制备思维模型：这是本课至为重要的学科思想方法。确定原理→分析反应物状态和条件→选择发生装置→依据气体物理性质（溶解性、密度）→选择收集方法→设计验证方案。11.装置选择依据：发生装置看“状态与条件”；收集装置看“物性（密度与溶解性）”。12.验满与检验区分：排水法收集，集气瓶口有大气泡冒出时已满；向上排空气法，带火星木条放瓶口复燃则满。检验都是将带火星木条伸入瓶内。第三、当堂巩固训练  现在我们来通过一组分层练习，巩固和挑战一下自己。基础层：1.写出实验室用高锰酸钾和用过氧化氢制取氧气的文字表达式。2.请指出右图中几处明显的错误操作并改正。综合层：3.已知实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法也可制氧，其反应原理为：氯酸钾→（二氧化锰，加热）→氯化钾+氧气。你认为应选择哪种发生装置？请画出简要装置图，并说明理由。4.若要用过氧化氢制氧，并得到一瓶干燥的氧气，应如何选择和连接装置？挑战层：5.【微型项目设计】为学校化学实验室设计一份“安全制氧指南”，需简要包含原理、装置示意图、操作步骤、安全警示和废弃物处理建议。反馈机制：基础层题目通过全班齐答或抢答方式快速反馈。综合层题目请不同小组派代表上台展示装置图并讲解，教师点评并强调核心依据。挑战层任务作为课后小组合作备选项目，下节课展示优秀设计。第四、课堂小结  今天的“实验室制氧工程师”之旅即将结束，哪位同学愿意用一张图或几句话，为我们梳理一下今天的核心收获？（请12名学生分享）看来大家不仅得到了氧气，更收获了一把解决气体制备问题的“金钥匙”——系统思维模型。请所有同学课后尝试用思维导图的形式，将本节课的知识结构化。作业布置：必做作业：1.整理并熟记两种制氧原理及文字表达式。2.完成练习册中本课基础习题。选做作业：3.（拓展）查阅资料，了解家庭制氧机（如分子筛式）的工作原理，并与实验室方法进行比较。4.（探究）思考：催化剂除了“加快”反应，能否“减慢”反应？请举例说明。六、作业设计  基础性作业（必做）：1.规范书写高锰酸钾、过氧化氢制氧的文字表达式各3遍，并注明反应条件。2.绘制“固固加热型”和“固液常温型”发生装置的简图，并标注主要仪器名称及关键注意事项。3.完成课本课后相关基础练习题。  拓展性作业（建议完成）：4.【情境应用题】消防员在密闭空间救援时，有时需要使用便携式化学氧源。请根据所学知识，推测其最可能利用上述哪种制氧原理？并说明这种原理在此情境下的优势。5.设计一个表格，从反应条件、装置复杂性、反应速率、环保性等角度，对比两种实验室制氧方法的优缺点。  探究性/创造性作业（选做）：6.【家庭小探究】在家长指导和确保安全的前提下，尝试用3%的医用双氧水（过氧化氢溶液）和少量新鲜土豆块或铁锈（主要成分氧化铁）进行制氧的微型实验观察，记录现象并与二氧化锰的催化效果进行简单比较。7.【文献调研】查阅化学史资料，了解氧气发现过程中的几种制取方法（如加热氧化汞），写一篇300字左右的科学短文，谈谈你的发现与感想。七、本节知识清单及拓展1.★高锰酸钾制氧原理：文字表达式：高锰酸钾→（加热）→锰酸钾+二氧化锰+氧气。注意：高锰酸钾是紫黑色固体，加热分解是化学变化。2.★“固固加热型”发生装置：核心仪器：铁架台（带铁夹）、酒精灯、试管、单孔塞、导管。关键要点：试管口略向下倾斜（防冷凝水倒流）；铁夹夹在距试管口约1/3处；导管稍伸出橡皮塞即可。3.★排水法收集氧气：因氧气不易溶于水。操作：集气瓶装满水倒置水槽中，导管口伸至集气瓶口处，气泡连续均匀冒出时开始收集，瓶口有大气泡冒出则已满。优点：气体较纯；缺点：气体潮湿。4.★向上排空气法收集氧气：因氧气密度（1.43g/L）略大于空气平均密度（1.29g/L）。操作：导管伸入集气瓶底部。验满：将带火星木条放于瓶口，木条复燃则满。优点：气体干燥；缺点：纯度不高。5.实验步骤口诀（高锰酸钾法）：“查装定点收离熄”（谐音：茶庄定点收利息），分别指：检查气密性；装入药品；固定装置；点燃酒精灯；收集气体；撤离导管；熄灭酒精灯。顺序不可颠倒！6.★过氧化氢制氧原理：文字表达式：过氧化氢→（二氧化锰）→水+氧气。条件：常温，二氧化锰作催化剂。过氧化氢溶液无色，俗称双氧水。7.★催化剂及催化作用：能改变化学反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。特点：“一变两不变”。“一变”指反应速率改变，多为加快，也有减慢（负催化剂）。8.★“固液常温型”发生装置：核心仪器：锥形瓶（或试管）、长颈漏斗（或分液漏斗）、双孔塞、导管。关键：长颈漏斗末端须液封（伸入液面以下），防止气体从漏斗逸出。分液漏斗可控制液体添加速率。9.气体收集方法选择总原则：排水法：适用于不（或不易）溶于水且不与水反应的气体，如O₂、H₂。排空气法：适用于不与空气成分反应的气体。密度比空气大（如O₂、CO₂）用向上排空气法；密度比空气小（如H₂、NH₃）用向下排空气法。10.★气体制备系统思维模型：这是本课核心思维工具。思路：明确制取原理→分析反应物状态和反应条件→选择合适的气体发生装置→根据目标气体的物理（密度、溶解性）及化学性质→确定收集、验满及检验方法。11.氧气的检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内（非瓶口！），若木条复燃，则该气体是氧气。注意与“验满”操作的区别。12.工业制氧方法：分离液态空气法，属于物理变化。原理：利用空气中各组分（主要是氮气和氧气）的沸点不同，通过降温加压使空气液化，再精馏分离。说明实验室制取与工业生产在规模、成本、原理上的本质区别。13.▲分解反应（概念提前渗透）：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。可表示为：AB→A+B。本节课两种制氧反应均属于分解反应。14.▲多功能瓶（洗气瓶）的使用：若用排空气法收集干燥氧气，可在发生装置与收集装置之间连接一个盛有浓硫酸的洗气瓶（长进短出）进行干燥。拓展装置连接思维。15.▲安全警示：加热高锰酸钾时，试管口务必放一团棉花，防粉末堵塞导管；用向上排空气法收集氧气时，导管应伸至瓶底，以排尽空气；实验结束，先移导管后熄灯，防水倒吸。16.▲微型实验与：了解如“二氧化锰催化过氧化氢在注射器中制氧”等微型化、绿色化改进方案，体会实验设计的创新思维。八、教学反思  本次教学设计以“实验室制氧工程师”项目为明线，以“气体制备思维模型”建构为暗线，力求在探究实践中落实核心素养。回顾预设流程，（一）教学目标达成度分析：从课堂练习反馈看，绝大多数学生能准确书写两种制氧原理，并能根据反应条件与状态匹配对应发生装置，知识目标基本达成。能力目标上，小组装置组装成功率高，但操作规范度（如预热、铁夹位置）存在差异，需在后续实验中反复强化。情感与思维目标在对比实验和模型建构环节表现突出，学生展现出浓厚兴趣和初步的系统思维。（内心独白：看到学生自己归纳出“发生装置看状态和条件”时，真是比单纯听我讲出来要欣慰得多。）  （二）各环节有效性评估：导入环节的情境视频能快速聚焦问题，效果良好。任务一至任务四层层递进，逻辑连贯。其中，任务二（动手组装）是学生参与度最高、问题暴露最多的环节，充分体现了“做中学”的价值。（独白：巡视时发现那个普遍存在的铁夹位置错误，正好是生成性资源，立即拿来全班讨论，比预讲十遍都管用。）任务三的催化剂对比实验极具视觉冲击力，是突破抽象概念的利器。任务四的模型建构由学生合作完成，教师仅作引导和提升，实现了从具体到抽象的飞跃。巩固训练的分层设计满足了不同需求，挑战题有小组表示课后想继续研究。  （三）学生表现深度剖析：A层（学有余力）学生不仅能完成所有任务，还能主动思考“为何过氧化氢装置中长颈漏斗要液封？”“工业制氧为何是物理变化？”，并尝试用思维模型