实验活动1 氧气的实验室制取与性质（人教版九年级化学上册）教学设计

实验活动1氧气的实验室制取与性质（人教版九年级化学上册）教学设计

一、教学内容与学情分析

（一）教材分析

本课题位于人教版九年级化学上册第二单元《我们周围的空气》课题3《制取氧气》之后，是学生进入化学世界以来面临的第一个系统性的、完整的化学实验活动。【基础】它承载着多重教育功能：一是对课题3所学理论知识（如实验室制氧气的原理、催化剂概念、分解反应）进行实践验证与深化理解；二是作为学习化学实验基本操作的集成与演练平台，将之前零散学习的药品取用、物质加热、仪器连接、装置气密性检查等基本操作进行综合运用；三是初步建立气体制备的一般思路与方法，即“反应原理→发生装置→收集装置→检验与验满”的逻辑链条，为后续学习二氧化碳的制取奠定坚实的认知基础和方法论基础。【重要】因此，本实验不仅是技能的训练，更是科学方法和科学思维的启蒙。

（二）学情分析

授课对象为九年级学生，他们刚接触化学学科，对实验充满好奇心和探索欲，这是本课顺利开展的有利心理因素。在知识储备上，学生已学习了氧气的性质，知道氧气能支持燃烧，并对制取氧气的几种方法（特别是高锰酸钾、过氧化氢制氧气）有了理论认知。【基础】在技能储备上，学生已初步掌握了一些基本操作，如酒精灯的使用、药品的取用等，但操作的规范性和熟练度有待提高，综合运用这些技能来解决一个完整实验任务的能力尚显薄弱，尤其是在应对突发事件（如装置漏气、试管炸裂）和进行系统性观察记录方面，需要教师的有效引导。因此，本实验教学设计的关键在于“扶放有度”，既要给予学生充分的动手实践机会，又要在关键步骤和潜在风险点处进行精准的指导和安全强化。

二、教学目标设计

依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》的核心素养导向，确立本实验的教学目标如下：

1.科学探究与实践【重要】

1.2.能根据反应原理选择合适的发生装置与收集装置，并能正确组装实验装置。

2.3.能独立完成检查装置气密性、装药、加热、收集、检验和验满氧气等系列操作，初步学会实验室用过氧化氢或高锰酸钾制取氧气的方法。

3.4.能通过实验探究氧气的性质（如木炭、铁丝在氧气中燃烧），并准确描述实验现象，得出可靠结论。

4.5.能在实验过程中观察并记录现象，初步形成实证意识。

6.科学思维

1.7.通过对不同制取方法的比较（固固加热型与固液不加热型），初步建立“根据反应物状态和反应条件选择发生装置”的思维模型。

2.8.通过对氧气性质与收集方法关系的分析（如密度、溶解性），建立“根据气体性质选择收集方法”的思维模型。

3.9.能在实验过程中对出现的异常现象（如氧气不纯、铁丝未燃烧）进行初步的归因分析和反思。

10.科学态度与责任【基础】

1.11.通过规范操作和细致观察，养成严谨求实的科学态度。

2.12.通过对实验安全要点的学习与遵守（如防倒吸、防炸裂），树立安全意识，并养成节约药品、保护环境的良好习惯。

3.13.通过小组协作完成实验，培养团队合作精神。

三、教学重难点与教学策略

（一）教学重点

1.实验室制取氧气的原理、装置选择、操作步骤及注意事项。【高频考点】

2.氧气化学性质（助燃性）的实验验证。【高频考点】

（二）教学难点

3.理解气体制备的一般思路，并能根据不同原理灵活选择装置。【难点】

4.对实验中出现的问题进行原因分析和故障排除。【难点】

5.铁丝在氧气中燃烧实验的成功操作与关键点把握。【难点】

（三）教学策略

采用“问题驱动-任务引领-合作探究-反思评价”的教学模式。以“如何为性质实验制备纯净的氧气？”为核心任务驱动，将整个实验过程分解为若干个可操作的子任务。教师通过演示关键步骤、设置问题串引导学生思考、巡回指导纠正等方式，实现“做中学”和“学中思”的统一。同时，利用小组合作学习，促进学生间的交流与互助。

四、教学准备

（一）教师准备

1.仪器：大试管（或锥形瓶）、带导管的单孔橡皮塞、集气瓶（若干）、玻璃片、水槽、酒精灯、铁架台（带铁夹）、坩埚钳、燃烧匙、火柴、棉花、细木条。

2.药品：高锰酸钾固体、5%过氧化氢溶液、二氧化锰、木炭、细铁丝、澄清石灰水。

3.教具：多媒体课件（包含高清实验操作视频、注意事项图解、装置动态原理图）、小组实验记录表。

（二）学生准备

4.预习本实验内容，回顾氧气性质。

5.复习固体药品取用、液体药品倾倒、酒精灯使用等基本操作。

6.小组分工明确：操作员、记录员、观察员、材料员等，并确保每位成员均有核心操作机会。

五、教学实施过程【非常重要】

（一）创设情境，温故知新

上课伊始，教师通过多媒体展示两张图片：一张是医疗急救中病人吸氧的场景，另一张是火箭发射时助燃剂提供强大推力的瞬间。【重要】教师提问：“氧气与我们生产生活息息相关，那么在化学实验室里，我们如何才能获得一瓶纯净的氧气，以便进一步研究它的性质呢？”此问题旨在激发学生求知欲，并自然引出本节课的核心任务——实验室制取氧气。随后，教师引导学生回顾上节课学习的几种制氧原理，重点板书高锰酸钾制氧气和过氧化氢溶液（催化分解）制氧气的文字表达式。【基础】提问学生：“这两种方法在反应物状态和反应条件上有何不同？这对我们的实验装置选择会有什么启发？”引导学生初步思考“反应原理”与“发生装置”的关联，为后续选择装置埋下伏笔。

（二）原理辨析，装置选择

1.【核心问题】教师展示两套预先组装好的装置：一套是“固体+固体加热型”（简称“固固加热型”），典型装置为配有单孔塞和导管的试管、铁架台、酒精灯；另一套是“固体+液体不加热型”（简称“固液不加热型”），典型装置为锥形瓶（或试管）配双孔塞（一孔插分液漏斗，一孔插导管），或简易装置如“大试管+带导管的单孔塞+长颈漏斗”。【重要】教师提问：“请大家结合反应原理，判断高锰酸钾制氧气和过氧化氢溶液制氧气，分别应该选用哪一套装置？并说明理由。”

2.【学生活动】学生小组讨论，代表发言。最终明确：高锰酸钾是固体，反应需要加热，因此选择“固固加热型”；过氧化氢溶液是液体，二氧化锰是固体，反应不需要加热，因此选择“固液不加热型”。【高频考点】教师补充强调，分液漏斗或长颈漏斗的使用，可以便于随时添加液体药品，控制反应速率。

3.【装置解析】教师结合课件动态图，深入讲解两套装置的细节和名称。重点强调“固固加热型”装置中，试管口为什么要略向下倾斜？【非常重要】（防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂）；导管伸入试管内不宜过长，以刚露出橡胶塞为宜（便于气体导出）。在“固液不加热型”装置中，若使用长颈漏斗，其下端管口必须伸入液面以下，为什么？【非常重要】（形成液封，防止生成的氧气从长颈漏斗口逸出）。

（三）以高锰酸钾制氧气为例，探究操作流程

本节课以高锰酸钾制氧气为核心探究对象，因其操作步骤完整，能全面锻炼学生实验技能。【热点】

1.【查】检查装置的气密性。【基础】教师示范：先将导管一端伸入水槽中，用手紧握试管外壁。引导学生观察现象（导管口有气泡冒出），并解释原理（手温使试管内空气受热膨胀，压强增大，气体逸出）。松开手后，观察导管内是否形成一段稳定的水柱，说明气密性良好。此步骤是实验成功的先决条件，必须严格规范。

2.【装】装入药品。教师强调“平铺”二字，将高锰酸钾药品用药匙或纸槽送入干燥的试管底部，然后在试管口放一小团棉花。【非常重要】提问：“为什么要塞棉花？”引导学生回答：防止加热时高锰酸钾粉末随气流进入导管，堵塞导管，甚至进入水槽污染水槽。随后，根据酒精灯外焰高度，用铁夹将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜。

3.【定】固定装置。按照从下到上、从左到右的顺序，将铁架台、酒精灯、试管等固定好。集气瓶装满水倒立在水槽中，准备排水集气。【基础】

4.【点】点燃酒精灯加热。教师强调加热顺序：先预热，再集中加热。具体操作：用酒精灯外焰在试管底部来回移动，使试管均匀受热，然后对准药品部位集中加热。【重要】可以防止试管因受热不均而炸裂。

5.【收】收集气体。观察导管口气泡冒出的情况。教师提问：“刚开始有气泡冒出时，能否立即收集？为什么？”【非常重要】引导学生得出：不能，因为刚开始排出的是试管内的空气，此时收集的氧气不纯。要等到导管口气泡连续、均匀地冒出时，再将导管口伸入盛满水的集气瓶口，开始收集。【高频考点】当瓶口有大气泡往外冒时，说明水已排尽，氧气已收集满。在水下用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，正放在桌面上。【重要】提问：“为什么正放？”引导学生从氧气的密度（略大于空气）的角度思考，正放可减少气体逸散。

6.【离】撤离导管。实验结束，先将导管移出水面。【非常重要】

7.【熄】熄灭酒精灯。然后熄灭酒精灯。【非常重要】教师以提问方式强化此顺序的原因：“如果先熄灭酒精灯，会发生什么？”引导学生理解：停止加热，试管内温度降低，压强减小，水槽中的水会在大气压作用下倒吸入热的试管，导致试管炸裂。此“先离后熄”原则是实验安全的关键，必须牢记。

（四）性质探究，深度体验

学生利用自己制得的氧气，分组进行性质实验。

8.【木炭在氧气中燃烧】用坩埚钳夹取一小块木炭，在酒精灯上加热至发红，然后由瓶口缓慢向下伸入盛有氧气的集气瓶中。【重要】教师引导学生观察并对比：木炭在空气中和在氧气中燃烧现象的剧烈程度有何不同？学生观察并描述：在空气中只是红热，在氧气中则发出白光，放出热量。燃烧停止后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，观察石灰水变浑浊。【高频考点】此实验证明了木炭与氧气反应生成了二氧化碳。

9.【铁丝在氧气中燃烧】【难点与热点】教师先展示一根细铁丝，提问：“直接点燃铁丝，它在空气中能燃烧吗？”（不能）。“那么如何才能让它在氧气中燃烧呢？”引导学生思考增大铁丝与氧气的接触面积和引燃的方法。教师示范操作：将细铁丝绕成螺旋状，以增大受热面积；下端系一根火柴，用于引燃；在火柴快燃尽时，将铁丝由上而下缓慢伸入集气瓶中。强调“缓慢伸入”的原因：使铁丝各部分与氧气充分接触，持续燃烧，同时也防止因快速伸入将瓶口的热气体冲散，使内部氧气逸出。【非常重要】提醒学生观察集气瓶底有什么？为什么要预先在瓶底放少量水或铺一层细沙？【非常重要】（防止高温熔融物溅落，炸裂瓶底）。学生观察并描述现象：铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。【高频考点】

（五）过氧化氢溶液制氧气的同步探究

为对比不同原理，教师安排相邻小组采用“固液不加热型”装置制氧气，并验证其性质。【基础】

10.【装置搭建】学生根据所学，搭建“固液不加热型”装置。一种简易方法：在试管中加入少量二氧化锰固体，然后通过长颈漏斗（或注射器）逐滴加入过氧化氢溶液。【重要】强调分液漏斗或注射器的优点在于可以控制液体的滴加速度，从而控制反应速率，获得平稳的气流。

11.【操作流程】检查装置气密性（方法与固固加热型不同，需关闭分液漏斗活塞，导管放入水中，用手捂热锥形瓶或其他方法），加药品（先加固体，后加液体），收集气体（用向上排空气法或排水法，本次建议与高锰酸钾组一致，用排水法以便于观察现象），检验氧气（用带火星的木条伸入集气瓶中，木条复燃）。【高频考点】

12.【性质验证】同样进行木炭、铁丝的燃烧实验，并与高锰酸钾组的实验结果进行对比，感受虽然制取方法不同，但所得氧气的化学性质是相同的。

（六）归纳总结，构建模型【重要】

实验结束后，教师组织学生以小组为单位进行交流和总结。

13.【总结操作步骤】引导学生用精炼的语言概括高锰酸钾制氧气的操作步骤，强化“查装定点收离熄”七字口诀的记忆。【高频考点】

14.【总结注意事项】教师汇总学生在实验过程中遇到的典型问题，如：制得的氧气不纯、铁丝未燃烧、试管破裂等，组织学生分析原因，提出改进措施。例如：

1.15.氧气不纯：可能原因包括未等气泡连续均匀冒出即开始收集；集气瓶未装满水留有气泡；装置气密性不好等。

2.16.铁丝未燃烧：可能原因包括铁丝生锈（应用砂纸打磨光亮）；火柴过早伸入，消耗了过多氧气；氧气纯度不够等。【重要】

3.17.试管破裂：可能原因包括试管口未向下倾斜；加热前未预热；实验结束先熄灭了酒精灯导致倒吸等。

18.【构建气体制备模型】教师引导学生回顾本节课的探究过程，从“反应原理”、“发生装置”、“收集装置”、“检验与验满”四个方面进行总结，形成实验室制取气体的一般思路与方法模型，并将其板书出来。【非常重要】此模型将为学生后续学习其他气体的制备提供方法论指导。

六、板书设计

实验活动1氧气的实验室制取与性质（人教版九年级化学上册）

一、实验室制取氧气的原理

1.高锰酸钾→锰酸钾+二氧化锰+氧气（固固加热型）【高频考点】

2.过氧化氢二氧化锰→水+氧气（固液不加热型）【高频考点】

二、发生装置与收集装置的选择依据

3.发生装置：反应物状态、反应条件【重要】

4.收集装置：气体的密度、溶解性【重要】

三、高锰酸钾制氧气操作步骤（查装定点收离熄）【高频考点】

5.查：检查装置气密性

6.装：装药品（管口塞棉花）

7.定：固定装置（试管口略向下倾斜）

8.点：点燃酒精灯加热（先预热后集中）

9.收：收集气体（连续均匀气泡时开始）

10.离：撤离导管

11.熄：熄灭酒精灯

四、氧气的化学性质

12.支持燃烧（助燃性）【高频考点】

1.13.木炭（C）+氧气（O2）→二氧化碳（CO2）（发出白光）

2.14.铁（Fe）+氧气（O2）→四氧化三铁（Fe3O4）（火星四射）

七、作业设计

（一）基础巩固【基础】

1.默写实验室用高锰酸钾和过氧化氢溶液制取氧气的文字表达式。

2.简述如何检验一瓶无色气体是否为氧气？如何验满？

3.解释实验室用高锰酸钾制氧气时，试管口为什么要略向下倾斜？实验结束时为什么要先将导管移出水面再熄灭酒精灯？

（二）能力提升【重要】

4.某同学在用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气时，发现反应速率过快，不易收集。请你帮他分析原因，并提出改进措施。

5.某同学在做铁丝在氧气中燃烧的实验时，没有观察到“火星四射”的现象。请列出可能导致实验失败的几种原因。

（三）拓展探究【热点】

6.查阅资料，了解工业上是如何大量制取氧气的（如分离液态空气法），并与实验室制法进行比较，分析它们的不同点（从原理、设备、成本等角度）。

7.结合本实验，尝试设计一个简单的实验装置，证明植物光合作用产生氧气。（提示：水生植物如金鱼藻在光照下产生