2.3 制取氧气教学设计（2025-2026学年九年级化学人教版上册）

2.3制取氧气教学设计（2025-2026学年九年级化学人教版上册）一、教材分析本节内容隶属于人教版九年级化学上册第二单元“我们周围的空气”，是气体制备相关知识的开篇内容。此前学生已掌握空气的组成、氧气的性质等基础认知，对化学变化的本质有初步了解，本节制取氧气的学习，既是对氧气性质知识的延伸应用，也是首次系统接触气体制备的完整流程，为后续二氧化碳等其他气体的制备学习奠定方法基础与思维框架。从新课标核心素养要求来看，本节内容聚焦“科学探究与创新意识”“科学思维”“实践创新”等核心素养的培养，通过实验探究、装置设计等活动，引导学生掌握气体制备的核心思路，理解化学反应条件对反应的影响，体会化学知识在实际生产生活中的应用价值。教材选取高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢溶液三种制备氧气的方法，兼顾了实验安全性、操作梯度性和原理典型性，符合九年级学生从具象到抽象、从感性到理性的认知发展规律。二、教学目标（一）学习理解能准确说出实验室制取氧气的三种常用方法对应的化学反应原理，书写相关化学方程式；能识别实验室制取氧气的发生装置和收集装置，理解装置选择的依据；能明确催化剂的概念，知晓二氧化锰在过氧化氢分解反应中的催化作用。（二）应用实践能根据实验需求正确选择实验室制取氧气的药品和装置，规范完成制取、收集氧气的基本操作；能运用氧气的性质设计实验检验所收集的气体是否为氧气；能分析实验过程中出现的常见问题（如收集的氧气不纯、反应速率过慢等）并提出初步的解决思路。（三）迁移创新能基于气体制备的核心思路，迁移应用到其他未知气体制备的装置设计中；能结合实际需求，对比不同制取氧气方法的优缺点，选择合适的制备方案；能通过实验探究，尝试寻找除二氧化锰外其他可能的过氧化氢分解催化剂，培养实验探究能力和创新思维。三、重点难点（一）教学重点实验室制取氧气的化学反应原理；制取氧气的发生装置和收集装置的选择依据；制取和收集氧气的规范操作流程。（二）教学难点催化剂概念的理解；实验装置气密性的检查方法；实验过程中常见问题的分析与解决。四、课堂导入展示两组生活场景图片：一组是医院中病人吸氧的场景，另一组是登山运动员携带氧气罐的场景。提问引导：“同学们，在这些场景中，氧气扮演着至关重要的角色。我们知道空气中含有氧气，但这些特殊场景中需要的氧气是如何获取的呢？除了从空气中分离，能不能通过化学方法制备氧气呢？今天我们就一起来探究‘制取氧气’的相关知识。”通过生活实例引发学生的认知共鸣，激发学生对制取氧气方法的探究兴趣，自然过渡到本节课的主题。五、探究新知（一）探究实验室制取氧气的化学反应原理1.提出问题：“我们可以通过哪些化学变化来获取氧气？选择制取氧气的药品时，需要考虑哪些因素？”引导学生从反应条件、产物纯度、安全性、操作难度等方面思考。2.实验探究一：过氧化氢溶液分解制取氧气。演示实验1：取少量过氧化氢溶液于试管中，观察现象；将带火星的木条伸入试管，观察木条是否复燃。引导学生观察到过氧化氢溶液常温下分解缓慢，几乎无气泡产生，带火星木条不复燃。演示实验2：向上述试管中加入少量二氧化锰，观察现象；再次将带火星的木条伸入试管，观察木条是否复燃。引导学生观察到加入二氧化锰后，试管内产生大量气泡，带火星木条复燃。追问：“加入二氧化锰后，过氧化氢溶液分解速率明显加快，二氧化锰在反应中起到了什么作用？反应结束后，二氧化锰的质量和化学性质是否发生了变化？”补充实验：待反应结束后，过滤分离出试管中的二氧化锰，干燥后称量质量，并将其再次加入新的过氧化氢溶液中，观察反应是否仍能进行。引导学生得出结论：二氧化锰能加快过氧化氢的分解速率，且反应前后质量和化学性质不变。总结得出催化剂概念：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，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（又叫触媒）。同时明确催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。书写过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解的化学方程式：2H₂O₂$\xlongequal{MnO_2}$2H₂O+O₂↑。3.实验探究二：高锰酸钾分解制取氧气。展示高锰酸钾晶体，介绍其物理性质。演示实验：将少量高锰酸钾放入试管中，加热试管；将带火星的木条伸入试管口，观察现象。引导学生观察到加热后高锰酸钾逐渐分解，产生大量气泡，带火星木条复燃。讲解：高锰酸钾在加热条件下能分解产生氧气，同时生成锰酸钾和二氧化锰。书写化学方程式：2KMnO₄$\xlongequal{\Delta}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑。4.补充介绍：氯酸钾在二氧化锰催化和加热条件下也能分解制取氧气，书写化学方程式：2KClO₃$\xlongequal[\Delta]{MnO_2}$2KCl+3O₂↑。5.对比分析：引导学生对比三种制取氧气的方法，从反应条件、反应物状态、产物等方面进行梳理，为后续装置选择做铺垫。（二）探究制取氧气的实验装置1.提出问题：“不同的制取方法，所需要的实验装置是否相同？实验装置的选择需要考虑哪些因素？”2.分析发生装置的选择依据：引导学生总结，发生装置的选择主要取决于反应物的状态（固体、液体、气体）和反应条件（是否需要加热）。对比分析：过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，反应物为固体和液体，反应不需要加热，选择固液不加热型发生装置；高锰酸钾和氯酸钾制取氧气，反应物为固体，反应需要加热，选择固体加热型发生装置。3.分析收集装置的选择依据：引导学生回顾氧气的性质，氧气不易溶于水且不与水反应，密度比空气大且不与空气成分反应。得出收集装置的选择依据：气体的溶解性和密度。介绍两种收集方法：排水法（适用于不易溶于水且不与水反应的气体）和向上排空气法（适用于密度比空气大且不与空气成分反应的气体）。引导学生判断氧气可采用排水法或向上排空气法收集，并分析两种方法的优缺点：排水法收集的氧气纯度较高，但含有水蒸气；向上排空气法收集的氧气干燥，但纯度稍低。4.装置组装示范：以高锰酸钾制取氧气为例，示范固体加热型发生装置和排水法收集装置的组装步骤，强调试管口略向下倾斜、铁夹夹在试管中上部、导管伸入试管不宜过长等注意事项。（三）探究制取氧气的操作流程1.以高锰酸钾制取氧气（排水法收集）为例，梳理操作流程：查：检查装置的气密性。讲解气密性检查的方法：将导管一端浸入水中，用手紧握试管外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好。装：将高锰酸钾装入试管，在试管口放一团棉花（讲解放棉花的目的：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管），用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管。定：将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜（讲解原因：防止冷凝水倒流回热的试管底部，使试管炸裂）。点：点燃酒精灯，先对试管进行预热（讲解预热的目的：使试管均匀受热，防止局部过热炸裂），然后将酒精灯火焰对准药品部位加热。收：当导管口有连续、均匀的气泡冒出时，开始收集氧气（讲解原因：刚开始排出的气泡是空气，此时收集会导致氧气不纯）；待集气瓶内水排尽后，用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶移出水面，正放在桌面上（讲解原因：氧气密度比空气大）。离：收集完毕后，先将导管移出水面。熄：再熄灭酒精灯（讲解原因：防止水槽中的水倒流回试管，使试管炸裂）。2.强调操作顺序的重要性：引导学生理解“先离后熄”等关键操作的原理，避免因操作不当导致实验事故。（四）探究氧气的检验方法提出问题：“如何检验我们收集到的气体是氧气？”引导学生结合氧气的助燃性思考。总结检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，证明该气体是氧气。补充验满方法：用向上排空气法收集氧气时，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满；用排水法收集氧气时，当集气瓶口有大气泡冒出时，说明氧气已收集满。六、课堂练习1.下列关于催化剂的说法正确的是（）A.催化剂只能加快化学反应速率B.催化剂在反应前后质量和化学性质都不变C.加入催化剂后，反应产物会发生改变D.所有化学反应都需要催化剂（设计意图：考查学生对催化剂概念的理解，纠正常见误区）2.实验室用高锰酸钾制取氧气，不需要用到的仪器是（）A.试管B.烧杯C.酒精灯D.集气瓶（设计意图：考查学生对固体加热型发生装置和收集装置所需仪器的识别）3.写出实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的化学方程式，并说明该反应选择固液不加热型发生装置的原因。（设计意图：考查学生对化学反应原理的掌握和装置选择依据的理解）4.某同学用排水法收集氧气，收集到的氧气不纯，可能的原因有哪些？（至少写出两点）（设计意图：考查学生对实验过程中常见问题的分析能力）练习反馈：采用小组讨论、指名回答的方式进行练习讲解，针对学生回答中的错误和疑问进行重点点拨，及时评价学生对知识的掌握情况，强化重点知识的理解和应用。七、课堂总结引导学生自主梳理本节课的学习内容：“通过今天的学习，我们掌握了哪些制取氧气的方法？每种方法对应的化学反应原理是什么？制取氧气的装置选择需要考虑哪些因素？核心的操作流程和注意事项有哪些？”师生共同总结：梳理出实验室制取氧气的核心知识框架，强调催化剂概念、装置选择依据、规范操作流程等重点内容，明确气体制备的核心思路是“根据反应物状态和反应条件选择发生装置，根据气体性质选择收集装置”，帮助学生构建完整的知识体系。八、课后任务1.书写实验室制取氧气的三个化学方程式，背诵并理解催化剂的概念。2.绘制实验室用高锰酸钾制取氧气（排水法收集）的实验装置图，并标注各仪器名称和关键操作注意事项。3.家庭小实验：观察医用双氧水（注意浓度较低）在常温下和加入少量铁锈（或土豆块）后的反应现象，记录观察结果，思考铁锈（或土豆块）是否起到了催化作用，下节课分享交流。4.查阅资料：了解工业上制取氧气的方法，对比工业制取氧气和实验室制取氧气的本质区别，撰写一份简短的资料总结。九、板书设计2.3制取氧气一、化学反应原理1.过氧化氢溶液分解：2H₂O₂$\xlongequal{MnO_2}$2H₂O+O₂↑2.高锰酸钾分解：2KMnO₄$\xlongequal{\Delta}$K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑3.氯酸钾分解：2KClO₃$\xlongequal[\Delta]{MnO_2}$2KCl+3O₂↑二、催化剂定义：改变化学反应速率，反应前后质量和化学性质不变三、实验装置1.发生装置：固液不加热型（过氧化氢+二氧化锰）、固体加热型（高锰酸钾、氯酸钾）2.收集装置：排水法、向上排空气法四、操作流程查→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：排水法（瓶口有大气泡）、向上排空气法（带火星木条放瓶口复燃）十、教学反思本节课围绕“制取氧气”展开探究，核心是落实“教-学-评”一体化理念，通过实验探究引导学生主动构建知识。在教学过程中，通过生活实例导入，有效激发了学生的探究兴趣；通过一系列对比实验，帮助学生理解了催化剂的概念和装置选择的依据，突破了教学难点。同时，注重规范操作的示范和讲解，强调操作安全和原理理解，符合九年级学生的认知特点。但在实际教学中，可能存在以下问题：一是学生对催化剂概念的理解可能不够深入，容易出现“催化剂能改变反应速率，所以反应前后性质不变”的错误认知，需要在后续教学中通过更多实例