第3節(jié)氧氣的制備第2課時氧氣的實驗制取一、知識目標1.掌握實驗室用高錳酸鉀制氧氣的原理、裝置、操作步驟及注意事項等；2.能運用化學原理設(shè)計氧氣的實驗室制備方案；3.初步形成實驗室制備氣體的一般思路。二、核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：通過觀察加熱高錳酸鉀/氯酸鉀固體的宏觀現(xiàn)象（如高錳酸鉀紫色變淺、導管口連續(xù)冒氣泡、帶火星木條復燃），辨識氧氣生成的證據(jù)。2.證據(jù)推理與模型認知：依據(jù)氣體發(fā)生裝置（試管口略向下傾斜、棉花防堵）、收集方法（排水法適合氧氣）的選擇依據(jù)，推理裝置設(shè)計邏輯；構(gòu)建“反應(yīng)原理→發(fā)生裝置→收集操作→環(huán)保安全”的氣體制備認知模型，遷移設(shè)計氯酸鉀制氧方案。3.科學探究與創(chuàng)新意識：通過規(guī)范完成教材基礎(chǔ)實驗（高錳酸鉀制氧），掌握安全操作要點（棉花防堵、防倒吸）及氣體檢驗方法；評價物質(zhì)制備方案的合理性（如原料成本、裝置安全、環(huán)保性），提出改進建議（如催化劑回收利用）。一、教學重點1.掌握實驗室用高錳酸鉀制氧氣的原理、裝置、操作步驟及注意事項等。二、教學難點1.初步形成實驗室制備氣體的一般思路。本課時作為初中化學氣體制備的奠基性實驗，在學科體系中具有承前啟后的重要作用。教材以高錳酸鉀制氧氣為具體載體，系統(tǒng)構(gòu)建實驗室氣體制備的核心思路。從知識脈絡(luò)看，它承接了第1課時分解反應(yīng)的基本概念，同時為后續(xù)氯酸鉀制氧氣及高中系統(tǒng)學習氣體制備模型奠定基礎(chǔ)。課標要求通過此類實驗培養(yǎng)學生“初步形成物質(zhì)制備的一般思路”，本課時通過“基礎(chǔ)實驗—問題思考—方法導引—學以致用”的遞進設(shè)計，將學科知識轉(zhuǎn)化為可操作的探究路徑。教材內(nèi)容緊密圍繞氣體制備的四個關(guān)鍵維度展開：反應(yīng)原理、裝置設(shè)計、操作規(guī)范、環(huán)保安全。在原理層面，通過高錳酸鉀分解的文字表達式直觀呈現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程，隱含元素價態(tài)變化的學科本質(zhì)，為后續(xù)氧化還原反應(yīng)埋下認知伏筆。裝置設(shè)計上，試管傾斜、棉花防堵、排水集氣等細節(jié)，結(jié)合“方法導引”的三項注意事項（氣密性檢查、棉花作用、防倒吸操作），將抽象的安全原則具象化為可執(zhí)行的動作指令（如“先移導管后滅燈”的壓強解釋），培養(yǎng)學生基于證據(jù)的風險預判能力。實驗編排凸顯“實踐反思”的科學思維培養(yǎng)。三個思考題直指學科本質(zhì)：氣密性檢查關(guān)聯(lián)裝置密封性的物理原理，棉花防堵體現(xiàn)對副產(chǎn)物控制的環(huán)保意識，防倒吸操作揭示壓強差與實驗安全的化學規(guī)律。這種設(shè)計引導學生從“會操作”向“懂原理”進階，呼應(yīng)課標“初步形成實驗室制備氣體的一般思路”的要求。最后的“學以致用”和“物質(zhì)制備要求”進一步升華到模型建構(gòu)層面——通過對比氯酸鉀制氧（催化劑應(yīng)用）的任務(wù)，引導學生遷移裝置設(shè)計方法；而“原料價廉易得、裝置安全可靠、操作可控、環(huán)保節(jié)能”四原則的明確提出，將實驗經(jīng)驗提煉為普適性的物質(zhì)制備認知模型，體現(xiàn)化學學科的社會責任。學生在學習本課時前已具備一定的化學認知基礎(chǔ)：通過第一章的學習，他們已了解分解反應(yīng)的基本特征（如“一變多”），能識別簡單化學方程式，并接觸過基礎(chǔ)實驗操作。對氧氣性質(zhì)的已有認知為本課的氣體檢驗環(huán)節(jié)提供了支撐。然而，學生尚缺乏系統(tǒng)性氣體制備經(jīng)驗，對裝置設(shè)計的理解往往停留在機械模仿階段，難以從反應(yīng)原理出發(fā)推理裝置細節(jié)。例如，雖能背誦“試管口略向下傾斜”的步驟，卻不易關(guān)聯(lián)到“防止冷凝水回流炸裂試管”的物性本質(zhì)；對“棉花防堵”的操作，可能僅視為教材規(guī)定動作，未能理解其“控制副產(chǎn)物擴散”的環(huán)保內(nèi)涵。學生認知的典型障礙集中在微觀原理與宏觀操作的銜接上。一方面，高錳酸鉀分解中錳元素價態(tài)變化的抽象性遠超其當前化學符號認知水平，易造成理解斷層；另一方面，實驗中的壓強動態(tài)變化（如“先撤導管防倒吸”）涉及氣體熱脹冷縮的物理規(guī)律，學生若缺乏跨學科思維，易形成死記硬背。此外，初中生普遍對實驗充滿興趣，但安全意識與規(guī)范意識薄弱——可能忽略氣密性檢查的嚴謹性，或誤判操作順序的風險，需通過顯性化實驗后果（如倒吸炸裂試管演示）強化認知。值得注意的是，學生初步萌發(fā)的科學探究能力為本課提供發(fā)展契機。他們能觀察并描述明顯的實驗現(xiàn)象，但需引導其關(guān)注隱性證據(jù)（如棉花上殘留的粉末證明防堵必要性）；他們能模仿教材裝置，但設(shè)計氯酸鉀制氧方案時，可能忽略催化劑回收的環(huán)保要求，或?qū)Α拔镔|(zhì)制備四原則”（經(jīng)濟、安全、可控、環(huán)保）僅作口號式復述。教師需以“異常實驗”為突破口（如故意撤去棉花觀察導管堵塞），推動學生從“按步驟操作”轉(zhuǎn)向“依原理決策”，逐步建構(gòu)“性質(zhì)決定制備”的學科思維，為高中學習氣體制備模型埋下認知錨點。教學環(huán)節(jié)一新課導入【實驗視頻】“高錳酸鉀+白糖快速取火”實驗，觀察劇烈燃燒現(xiàn)象?！咎釂枴繛槭裁锤咤i酸鉀與白糖混合能快速燃燒？這個過程中產(chǎn)生了什么關(guān)鍵物質(zhì)？【學生回答】可能需要氧氣支持燃燒。【講解】沒錯！高錳酸鉀受熱會釋放氧氣，這正是實驗室制氧氣的重要方法。今天我們將系統(tǒng)學習如何用高錳酸鉀制備純凈的氧氣。設(shè)計意圖1.激發(fā)興趣：用視覺沖擊力強的實驗導入，快速吸引學生注意力。教學環(huán)節(jié)二氧氣的實驗制取活動一：反應(yīng)原理與裝置【引入】上節(jié)課我們學習了過氧化氫分解制氧氣，今天我們學習另一種方法——高錳酸鉀分解制氧氣?！咎釂枴拷Y(jié)合用過氧化氫、高錳酸鉀制備氧氣的原理，思考實驗室制氧氣選擇藥品和反應(yīng)時需考慮的因素有哪些？【學生回答】制氧氣的原料須是含氧的物質(zhì)；利用比較簡單的實驗條件就能較快得到氧氣；生成的氣體成分單一，便于收集?！局v解】沒錯，這就是選擇試劑制取氧氣需要考慮的因素。在高錳酸鉀分解制取氧氣的這個反應(yīng)里，反應(yīng)物高錳酸鉀是暗紫色固體，生成物錳酸鉀是暗綠色固體，二氧化錳是黑色固體，氧氣是無色氣體?！咎釂枴拷Y(jié)合反應(yīng)原理，大家思考：反應(yīng)物的狀態(tài)是什么？反應(yīng)條件是什么？這決定了發(fā)生裝置的類型是怎樣的？【學生回答】反應(yīng)物是固體（高錳酸鉀），反應(yīng)條件是加熱，所以需要能加熱、能加橡膠塞，導出氣體的反應(yīng)儀器試管，還需要加熱儀器酒精燈，同時需要夾持儀器鐵架臺?！局v解】沒錯，需要用到試管、酒精燈、鐵架臺等儀器，因為反應(yīng)物狀態(tài)為固體，反應(yīng)條件需要加熱，這種發(fā)生裝置叫固體加熱裝置。組裝時要注意：試管口略向下傾斜（防止冷凝水倒流炸裂試管），藥品平鋪在試管底部（增大受熱面積），用外焰加熱?！咎釂枴垦鯕獾氖占椒ㄓ心膬煞N？這兩種氧氣的收集方法中哪種收集的氧氣純度更高？【學生回答】向上排空氣法和排水法。向上排空氣法收集到的氧氣比較干燥，但是純度不夠高，排水法收集的氧氣純度更高，但是比較濕潤?！局v解】同學們總結(jié)得很到位。我們把發(fā)生裝置和收集裝置組合在一起，就是完整的氧氣制取裝置。此外，為了防止高錳酸鉀粉末進入導管，需在試管口放一小團棉花。設(shè)計意圖1.決策訓練：引導學生對比兩方法共性，自主歸納試劑選擇三要素（含氧、簡易、純凈）。2.證據(jù)推理：依據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)（固）與條件（加熱），推導固體加熱裝置及塞棉花等細節(jié)。3.辯證思維：對比排水法（純）與排空氣法（干）的優(yōu)劣，培養(yǎng)實驗方案取舍意識。4.安全內(nèi)化：將棉花防堵、試管傾斜等操作關(guān)聯(lián)安全后果，顯性化隱含的科學原則。活動二：操作步驟與規(guī)范【學生實驗】在老師的幫助下，根據(jù)本頁“方法導引”中的實驗注意事項完成下列實驗，觀察實驗現(xiàn)象。利用如圖的實驗裝置，加熱裝有少量高錳酸鉀的試管，收集一瓶氧氣，將帶有火星的木條伸入集氣瓶中檢驗生成的氣體。【提問】怎樣檢查上述裝置的氣密性？在氣體收集完畢時應(yīng)如何操作？【學生回答】檢查氣密性：先將導管一端放入水中，后用手緊握試管外壁，若導管口有氣泡冒出，說明氣密性良好。氣體收集完畢：先將導管移出水面，再熄滅酒精燈，以免因試管內(nèi)壓強減小而產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象?！局v解】高錳酸鉀分解制取氧氣的操作步驟：①查，組裝儀器，檢查裝置的氣密性；②裝，將試劑平鋪在試管底部（增大受熱面積，便于均勻受熱），并在試管口放一小團棉花，用單孔橡皮塞塞緊；③定，用鐵夾夾持試管，并固定在鐵架臺上；④點，點燃酒精燈進行加熱（記得預熱）；⑤收，用排水法收集氧氣（等氣泡連續(xù)均勻放出時再開始收集）；⑥移，實驗完畢，先把導氣管從水槽中移出水面；⑦熄，熄滅酒精燈，停止加熱。強調(diào)⑥⑦不能調(diào)換，防止水倒吸使試管破裂?！菊故绢}目】典例：如圖所示為實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的部分操作。其中正確的是（）ABCDA．檢查氣密性 B．加入固體藥品C．制取氧氣 D．檢驗氧氣已收集滿【學生回答】A設(shè)計意圖1.強化規(guī)范：通過分步講解實驗操作和注意事項（如試管口棉花、操作順序），培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。2.互動思考：通過提問引導學生分析裝置選擇依據(jù)和操作原因，提升邏輯思維能力。教學環(huán)節(jié)三實驗室制取氣體的一般思路活動一：氯酸鉀分解制備氧氣【提問】根據(jù)氯酸鉀（KClO3）分解制氧氣的化學原理，設(shè)計實驗裝置，并說明實驗操作的具體要求?！緦W生回答】根據(jù)反應(yīng)原理可知，反應(yīng)物是氯酸鉀，為固態(tài)，反應(yīng)條件有二氧化錳、加熱，所以發(fā)生裝置為固體加熱型，實驗裝置、實驗操作和高錳酸鉀制備氧氣實驗的類似。【講解】制取氣體的思路：選擇藥品和反應(yīng)：需考慮原料是否易得、反應(yīng)條件是否簡單、氣體是否易收集（如氯酸鉀和高錳酸鉀均含氧量高，反應(yīng)條件為加熱，符合要求）；確定發(fā)生裝置：依據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)（固體）和反應(yīng)條件（加熱），選擇固體加熱型裝置（與高錳酸鉀制氧氣類似，但氯酸鉀制氧氣無需棉花）；確定收集裝置：依據(jù)氣體性質(zhì)（氧氣密度比空氣大、不易溶于水），選擇向上排空氣法或排水法；操作步驟：遵循“查、裝、定、點、收、移、熄”（與高錳酸鉀制氧氣一致）；檢驗與驗滿：根據(jù)氣體特性（如氧氣能使帶火星木條復燃）?！咎釂枴繉Ρ雀咤i酸鉀和氯酸鉀制氧氣的裝置，為什么氯酸鉀制氧氣時試管口不用放棉花？【學生回答】氯酸鉀分解時不會產(chǎn)生粉末狀物質(zhì)堵塞導管?！練w納模型】實驗室里制取氣體的一般思路和方法：【講解】物質(zhì)制備的要求：①利用化學反應(yīng)制備物質(zhì)，應(yīng)選擇價廉易得的物質(zhì)為原料；②物質(zhì)制備的裝置要安全可靠，物質(zhì)制備反應(yīng)的條件要便于控制，生成物要易于分離和收集；③物質(zhì)制備過程中能源的消耗要盡可能少，要盡量避免對環(huán)境造成不利的影響?！菊故绢}目】典例：質(zhì)量相等的兩份氯酸鉀，只向其中一份加入少量二氧化錳，同時放在兩只試管內(nèi)加熱。下列有關(guān)放出氧氣質(zhì)量(g)與反應(yīng)時間(t)關(guān)系圖象(圖中是a純氯酸鉀曲線，b是混有二氧化錳的曲線)其中正確的是（）ABCD【學生回答】C設(shè)計意圖1.歸納提升：通過具體實例（氯酸鉀制氧氣）總結(jié)制取氣體的一般思路，實現(xiàn)從“具體”到“抽象”的認知提升，呼應(yīng)課件中“學以致用”的要求。2.遷移應(yīng)用：引導學生對比不同制氧方法的異同，培養(yǎng)知識遷移能力，為后續(xù)學習其他氣體制取奠定基礎(chǔ)。第3節(jié)氧氣的制備（第2課時）一、氧氣的實驗室制備2.裝置：發(fā)生：固體加熱型（棉花+試管傾斜）收集：排水法（純）/向上排空氣法（干）3.步驟：查→裝→定→點→收→移→熄二、一般思路：藥品→原理→發(fā)生裝置→收集裝置→檢驗→驗滿1.實驗室用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣，有關(guān)操作如下，正確的一項是（）A．鐵夾應(yīng)夾在試管底部B．加熱前用酒精燈外焰在試管底部來回移動C．實驗結(jié)束時應(yīng)先熄滅酒精燈D．實驗結(jié)束后集氣瓶應(yīng)蓋好玻璃片倒放在桌面上2.在“氧氣的實驗室制取與性質(zhì)”實驗中，下列裝置或操作不正確的是（）A．用圖甲所示的裝置檢查氣密性 B．用圖乙所示的裝置制備氧氣C．用圖丙所示的裝置收集氧氣 D．用圖丁所示的裝置對氧氣驗滿3.實驗室用KMnO4制取并用排水集氣法收集較純凈的O2。下列實驗操作的先后順序合理的是（）A．檢查裝置氣密性時，先用手握住試管，再將導管的一端伸入水中B．先向試管中加入KMnO4固體，再檢查裝置氣密性C．實驗時，先將導管伸入集氣瓶中，再點燃酒精燈D．氣體收集完畢后，先將導管移出水面，再熄滅酒精燈4.實驗室采用排水法收集氧氣時，需將導氣管伸入盛滿水的集氣瓶，這個操作應(yīng)在（）A.加熱固體藥品前B.與加熱固體藥品同時C.開始有氣泡放出時D.氣泡連續(xù)并均勻放出時5.某同學在實驗室里用高錳酸鉀固體制取氧氣，請回答下列問題：(1)寫出儀器①的名稱；(2)收集氧氣，可選擇的收集裝置是（填字母）；(3)為了防止加熱時試管內(nèi)的粉末狀物質(zhì)進入導管，應(yīng)在試管口放一團；(4)驗滿時，將帶火