基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)一、知識(shí)目標(biāo)1.學(xué)習(xí)組裝加熱高錳酸鉀制取氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置，制取和收集氧氣；2.通過(guò)木炭、蠟燭、鐵絲分別在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)氧氣的性質(zhì)。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)觀察木炭、蠟燭、鐵絲在氧氣中燃燒的宏觀現(xiàn)象，辨識(shí)氧氣支持燃燒的化學(xué)性質(zhì)；從微觀角度分析燃燒本質(zhì)，理解氧氣在氧化反應(yīng)中的作用機(jī)制，建立“性質(zhì)決定用途”的認(rèn)知。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：依據(jù)高錳酸鉀制氧實(shí)驗(yàn)裝置的組裝邏輯，推理操作背后的科學(xué)原理（防冷凝水倒流、排水法收集條件）；基于不同物質(zhì)在氧氣中燃燒的產(chǎn)物證據(jù)，構(gòu)建“組成-性質(zhì)-變化”的認(rèn)知模型，解釋氧氣用途差異。3.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：通過(guò)自主設(shè)計(jì)并完成加熱高錳酸鉀制氧、氧氣性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，掌握氣體制備與性質(zhì)探究的標(biāo)準(zhǔn)化流程；嘗試優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)控制變量思維與實(shí)驗(yàn)安全創(chuàng)新意識(shí)（如防炸裂措施）。一、教學(xué)重點(diǎn)1.理解高錳酸鉀制取氧氣的文字表達(dá)式，以及根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇合適的發(fā)生裝置；2.準(zhǔn)確觀察并描述木炭、鐵絲、蠟燭等物質(zhì)在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，掌握氧氣的助燃性和氧化性等化學(xué)性質(zhì)。二、教學(xué)難點(diǎn)1.根據(jù)具體的反應(yīng)原理和實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的儀器并正確組裝成實(shí)驗(yàn)裝置；2.氧氣制取實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)及實(shí)驗(yàn)誤差分析。本實(shí)驗(yàn)作為初中化學(xué)啟蒙階段的核心實(shí)驗(yàn)，承載著培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能與科學(xué)思維的雙重使命。從學(xué)科體系看，它構(gòu)建了物質(zhì)制備與性質(zhì)研究的初始認(rèn)知框架：高錳酸鉀制氧實(shí)驗(yàn)以分解反應(yīng)為原理載體，通過(guò)裝置組裝（氣密性檢查、試管傾角控制、棉花防堵設(shè)計(jì)等）傳遞“條件控制-安全操作-證據(jù)收集”的技術(shù)模型，將抽象反應(yīng)原理轉(zhuǎn)化為可操作的實(shí)證過(guò)程。氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)則通過(guò)木炭、蠟燭、鐵絲三類典型物質(zhì)的燃燒現(xiàn)象，建立“宏觀現(xiàn)象-產(chǎn)物推斷-性質(zhì)歸納”的認(rèn)知鏈條——木炭燃燒的石灰水渾濁驗(yàn)證CO?生成、蠟燭燃燒的水珠凝結(jié)暗示含氫元素、鐵絲火星四射指向Fe?O?形成，共同錨定氧氣助燃性與氧化性本質(zhì)，為后續(xù)學(xué)習(xí)燃燒條件、氧化反應(yīng)等概念奠定經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。教材編排凸顯“實(shí)踐-理論”深度融合的設(shè)計(jì)思想。問(wèn)題討論環(huán)節(jié)將操作規(guī)范升華為化學(xué)原理認(rèn)知：氣密性檢查隱含密閉體系思想，試管口下傾指向冷凝水倒吸的物性規(guī)律，排水集氣時(shí)機(jī)選擇揭示氣體溶解度的實(shí)際應(yīng)用，而鐵絲燃燒瓶底預(yù)留水層則巧妙滲透反應(yīng)條件控制（防炸裂）與產(chǎn)物收集（固熔體）的學(xué)科思維。這種設(shè)計(jì)使技能訓(xùn)練超越步驟模仿，引導(dǎo)學(xué)生從微觀視角（如棉花防高錳酸鉀顆粒堵塞導(dǎo)管的粉末擴(kuò)散原理）和能量視角（如先移導(dǎo)管后熄燈的氣壓平衡機(jī)制）理解實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》“科學(xué)探究”主題的能力要求。氧氣制取全過(guò)程（裝配-加熱-收集-撤離）貫穿“方案設(shè)計(jì)-變量控制-異常處理”的探究要素，性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)比不同物質(zhì)在氧氣中的反應(yīng)差異，培養(yǎng)學(xué)生從現(xiàn)象證據(jù)（如石灰水變渾、瓶壁液滴、黑色固體生成）推理物質(zhì)組成的邏輯能力。尤其鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)對(duì)預(yù)留物的討論，以及制氧過(guò)程中棉花替代方案的思考，為創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)提供了開(kāi)放空間，實(shí)現(xiàn)了"基礎(chǔ)操作規(guī)范化"與"科學(xué)思維進(jìn)階化"的有機(jī)統(tǒng)一。作為初中化學(xué)首個(gè)系統(tǒng)性氣體制備實(shí)驗(yàn)，其裝置模型（固體加熱型）和方法論（排水集氣法）將成為后續(xù)二氧化碳制取等實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知錨點(diǎn)，體現(xiàn)了教材在知識(shí)結(jié)構(gòu)化上的遞進(jìn)設(shè)計(jì)。學(xué)生在進(jìn)行本實(shí)驗(yàn)前已初步接觸化學(xué)變化的概念，但對(duì)物質(zhì)制備的系統(tǒng)性操作仍顯陌生。他們能通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)?zāi)：兄鯕獾拇嬖冢ㄈ绾粑⑷紵?，卻難以建立“性質(zhì)-結(jié)構(gòu)-制法”的學(xué)科邏輯鏈條。實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生易因缺乏空間想象能力而忽略裝置細(xì)節(jié)——例如理解試管口略向下傾斜的防倒吸原理時(shí)，常與“方便加藥品”等生活化直覺(jué)混淆；進(jìn)行排水集氣操作時(shí)，對(duì)“連續(xù)均勻氣泡才收集”的時(shí)機(jī)把握易受急躁情緒影響，需強(qiáng)化氣體溶解度與氣壓變化的關(guān)聯(lián)認(rèn)知。在性質(zhì)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，學(xué)生能觀察到木炭燃燒放熱、石灰水變渾濁等宏觀現(xiàn)象，但將現(xiàn)象歸因于二氧化碳生成存在邏輯斷層，部分學(xué)生甚至誤將瓶壁水珠歸為“氧氣中的水分”。鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)的難點(diǎn)在于理解預(yù)留水層的雙重作用：多數(shù)學(xué)生僅記憶“防炸裂”結(jié)論，卻難以聯(lián)系反應(yīng)放熱導(dǎo)致瓶?jī)?nèi)氣壓驟變的微觀過(guò)程；而對(duì)燃燒產(chǎn)物Fe?O?的推斷，更暴露出從“黑色固體”到“新物質(zhì)生成”的證據(jù)推理能力薄弱。問(wèn)題討論中涉及的“棉花防堵”原理，學(xué)生易陷入機(jī)械記憶，需結(jié)合高錳酸鉀粉末受熱氣流的物理擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行具象化解釋。值得注意的是，學(xué)生首次接觸完整的氣體制備流程，易割裂制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性。例如制氧后直接進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn)時(shí)，常忽略氧氣純度對(duì)現(xiàn)象的影響（如鐵絲燃燒需高濃度氧氣），或?qū)⒉煌瑢?shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)孤立記憶。這要求教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)操作間的內(nèi)在邏輯——如用棉花阻擋粉末的原理與預(yù)留水層控制反應(yīng)條件的思維同屬“實(shí)驗(yàn)條件控制”方法論。此外，學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)多停留在替代材料的選擇（如細(xì)沙代替水），需通過(guò)催化劑對(duì)比等拓展設(shè)計(jì)深化控制變量思維?？傮w而言，本實(shí)驗(yàn)是學(xué)生構(gòu)建化學(xué)實(shí)證思維的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)，需在規(guī)范操作訓(xùn)練中滲透“現(xiàn)象-證據(jù)-結(jié)論”的科學(xué)思維框架，同時(shí)利用氧氣在醫(yī)療、工業(yè)等真實(shí)情境促進(jìn)知識(shí)遷移。教學(xué)環(huán)節(jié)一新課導(dǎo)入【提問(wèn)】同學(xué)們，當(dāng)我們登山到高海拔地區(qū)時(shí)，常會(huì)攜帶便攜式氧氣瓶。為什么人體需要補(bǔ)充氧氣？氧氣在自然界中如何存在？實(shí)驗(yàn)室里能否“制造”氧氣呢？【學(xué)生回答】氧氣支持呼吸/植物光合作用產(chǎn)生氧氣/醫(yī)院用氧氣急救...【講解】沒(méi)錯(cuò)！氧氣占空氣體積的21%，是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。今天我們將化身“氧氣工程師”，用高錳酸鉀在實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭秘它的神奇性質(zhì)——看普通木炭、鐵絲如何在純氧中綻放絢爛火光！設(shè)計(jì)意圖1.關(guān)聯(lián)生活經(jīng)驗(yàn)：以登山供氧、醫(yī)療急救等真實(shí)場(chǎng)景切入，喚醒學(xué)生對(duì)氧氣功能的認(rèn)知，消除學(xué)科距離感。2.激發(fā)探究欲望：用“工程師”角色代入和“絢爛火光”的現(xiàn)象預(yù)告，引發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的期待。教學(xué)環(huán)節(jié)二實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)一：氧氣的制取【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】組裝氣體發(fā)生裝置（試管、單孔橡皮塞、導(dǎo)管等），將導(dǎo)管一端浸入水中，用手緊握試管。【提問(wèn)】大家觀察到什么現(xiàn)象？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明什么？【學(xué)生回答】導(dǎo)管口有氣泡冒出，松開(kāi)手后導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定的水柱；說(shuō)明裝置氣密性良好?！局v解】氣密性檢查是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，若裝置漏氣，會(huì)導(dǎo)致氧氣收集不到或收集不純?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】用藥匙取少量高錳酸鉀粉末，平鋪于試管底部，在試管口放一小團(tuán)棉花，按圖示組裝裝置（鐵架臺(tái)固定試管，試管口略向下傾斜）。【提問(wèn)】為什么要在試管口放一團(tuán)棉花？試管口為什么要略向下傾斜？【學(xué)生回答】棉花可能是防止粉末進(jìn)入導(dǎo)管；試管口向下傾斜可能是防止水倒流?！局v解】高錳酸鉀粉末受熱易飛濺，棉花可防止其堵塞導(dǎo)管；試管口略向下傾斜，是為了避免加熱時(shí)產(chǎn)生的冷凝水倒流炸裂試管。【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】先均勻加熱試管，再集中加熱底部，當(dāng)導(dǎo)管口有連續(xù)均勻氣泡冒出時(shí)，用排水法收集三瓶氧氣（其中一瓶留少量水）?！咎釂?wèn)】為什么要等連續(xù)均勻氣泡冒出時(shí)再收集？收集時(shí)留少量水有什么用？【學(xué)生回答】剛開(kāi)始的氣泡可能是裝置內(nèi)的空氣；留水可能和后續(xù)實(shí)驗(yàn)有關(guān)?！局v解】初始?xì)馀菔茄b置內(nèi)的空氣，此時(shí)收集會(huì)導(dǎo)致氧氣不純；留少量水是為后續(xù)鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，防止高溫熔融物炸裂瓶底?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】收集完畢后，先將導(dǎo)管移出水面，再熄滅酒精燈?！咎釂?wèn)】如果先熄滅酒精燈再移導(dǎo)管，會(huì)發(fā)生什么？【學(xué)生回答】可能會(huì)導(dǎo)致水倒吸進(jìn)試管，使試管炸裂?！局v解】正確操作可避免試管內(nèi)溫度驟降、壓強(qiáng)減小導(dǎo)致的倒吸，這是實(shí)驗(yàn)安全的重要注意事項(xiàng)。【板書】加熱高錳酸鉀制取氧氣的文字表達(dá)式：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣設(shè)計(jì)意圖1.強(qiáng)化操作規(guī)范：通過(guò)分步演示和針對(duì)性提問(wèn)，讓學(xué)生理解每個(gè)操作的原理，從“知其然”到“知其所以然”。2.培養(yǎng)觀察能力：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（氣泡、水柱等），建立“現(xiàn)象—結(jié)論”的推理關(guān)系。3.滲透安全意識(shí)：強(qiáng)調(diào)操作注意事項(xiàng)（如棉花作用、結(jié)束操作順序），培養(yǎng)規(guī)范實(shí)驗(yàn)的習(xí)慣。活動(dòng)二：氧氣的性質(zhì)【引入】我們已經(jīng)制得了氧氣，接下來(lái)通過(guò)三組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，探究氧氣的性質(zhì)。【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】分別在空氣中和氧氣中點(diǎn)燃木炭，觀察現(xiàn)象；向氧氣中燃燒后的集氣瓶?jī)?nèi)倒入澄清石灰水，振蕩?！咎釂?wèn)】木炭在空氣和氧氣中燃燒的現(xiàn)象有什么不同？澄清石灰水有什么變化？【學(xué)生回答】空氣中發(fā)紅放熱，氧氣中劇烈燃燒、發(fā)白光；石灰水變渾濁?！局v解】氧氣濃度越高，燃燒越劇烈；木炭燃燒生成二氧化碳（使石灰水變渾濁），文字表達(dá)式：碳+氧氣二氧化碳?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】分別在空氣和氧氣中點(diǎn)燃蠟燭，觀察現(xiàn)象；在氧氣中燃燒的蠟燭上方罩干燥燒杯?！咎釂?wèn)】蠟燭在氧氣中燃燒更劇烈，燒杯內(nèi)壁有什么現(xiàn)象？說(shuō)明生成了什么物質(zhì)？【學(xué)生回答】燒杯內(nèi)壁有小水珠；說(shuō)明生成了水?！局v解】蠟燭燃燒生成二氧化碳和水，進(jìn)一步證明氧氣支持燃燒，文字表達(dá)式：石蠟+氧氣二氧化碳+水?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】將細(xì)鐵絲繞成螺旋狀，系上火柴，點(diǎn)燃后伸入留有少量水的氧氣瓶中。【提問(wèn)】鐵絲在空氣中和氧氣中燃燒的現(xiàn)象有何不同？生成的黑色固體是什么？【學(xué)生回答】空氣中紅熱不燃燒，氧氣中劇烈燃燒、火星四射，生成黑色固體；可能是四氧化三鐵?！局v解】鐵絲在純氧中能燃燒，生成四氧化三鐵，文字表達(dá)式：鐵+氧氣四氧化三鐵；留少量水可防止高溫熔融物濺落炸裂瓶底。設(shè)計(jì)意圖1.建立性質(zhì)認(rèn)知：通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（空氣與氧氣中燃燒），直觀感受氧氣的助燃性，理解“氧氣濃度影響燃燒劇烈程度”。2.關(guān)聯(lián)反應(yīng)本質(zhì)：通過(guò)文字表達(dá)式，初步建立“物質(zhì)燃燒是與氧氣反應(yīng)”的認(rèn)知，為后續(xù)化學(xué)方程式學(xué)習(xí)鋪墊。教學(xué)環(huán)節(jié)三問(wèn)題討論【提問(wèn)】結(jié)合剛才的實(shí)驗(yàn)，我們一起來(lái)解決這幾個(gè)問(wèn)題：1.制取氧氣前，為什么要檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性？2.加熱高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，為什么試管口要略向下傾斜？為什么要在試管口放置一團(tuán)棉花？3.用排水法收集氧氣時(shí)，導(dǎo)管口剛有氣泡冒出，是否要立即開(kāi)始收集氣體？為什么？當(dāng)氧氣收集完畢后，為什么必須先將導(dǎo)管移出水面再熄滅酒精燈？4.進(jìn)行鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)，為什么要預(yù)先在集氣瓶?jī)?nèi)留有少量水？【學(xué)生回答】（分組討論后，每組選代表回答，教師補(bǔ)充完善）1.防止制取氧氣時(shí)因裝置漏氣而收集不到氧氣或收集得比較慢。2.試管口略向下傾斜：防止冷凝水倒流使試管炸裂。試管口放一團(tuán)棉花：防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管造成堵塞或污染水槽。3.剛有氣泡冒出時(shí)不要收集：一開(kāi)始冒的是裝置內(nèi)的空氣先將導(dǎo)管移出水面再熄滅酒精燈：防止因試管內(nèi)壓強(qiáng)減小而產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象。4.防止反應(yīng)產(chǎn)生的高溫熔融物濺落瓶底，避免集氣瓶炸裂。設(shè)計(jì)意圖1.鞏固核心知識(shí)：通過(guò)集中討論，梳理實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵操作和原理，強(qiáng)化記憶與理解。2.培養(yǎng)合作思維：分組討論促進(jìn)學(xué)生交流，讓不同層次的學(xué)生都能參與，深化對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的認(rèn)知?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)1氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)氧氣的制取1.步驟：查（氣密性）→裝（高錳酸鉀+試管口棉花）→收（連續(xù)氣泡時(shí)，排水法）→離（先移導(dǎo)管后滅燈）關(guān)鍵注意：試管口略向下傾斜（防炸裂）試管口放棉花（防堵導(dǎo)管）2.原理：高錳酸鉀錳酸鉀+二氧化錳+氧氣氧氣的性質(zhì)1.燃燒現(xiàn)象與產(chǎn)物：木炭：劇烈燃燒、發(fā)白光→生成二氧化碳蠟燭：劇烈燃燒、發(fā)白光、有水珠→生成二氧化碳和水鐵絲：劇烈燃燒、火星四射→生成四氧化三鐵（集氣瓶留水防炸裂）2.核心性質(zhì)：助燃性（氧氣濃度越高，燃燒越劇烈）1.（2025·廣東·中考真題）下列關(guān)于的制取、驗(yàn)滿及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)操作錯(cuò)誤的是（）A．制備 B．收集 C．驗(yàn)滿 D．助燃性2.（2025·四川成都·中考真題）高錳酸鉀制取氧氣的實(shí)驗(yàn)如圖，下列操作符合安全規(guī)范的是（）A．連接儀器——將試管抵住實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用力塞緊膠塞B．加熱試管——先預(yù)熱，再對(duì)準(zhǔn)試劑所在部位加熱C．結(jié)束實(shí)驗(yàn)——熄滅酒精燈后，將導(dǎo)管移出水面D．整理復(fù)位——加熱后的試管，立即用冷水清洗3.（2024·福建·中考真題）實(shí)驗(yàn)室用于高錳酸鉀制取氧氣的下列裝置或操作中，錯(cuò)誤的是（）ABCD4.（2024·湖南·中考真題）下列發(fā)生裝置中，可用于實(shí)驗(yàn)室加熱高錳酸鉀制取氧氣的是（）A BCD5.（2024·廣西·中考真題）下列物質(zhì)能在氧氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象的是（）A．蠟燭 B．紅磷 C．木炭 D．鐵絲6.（2024·江蘇揚(yáng)州·中考真題）實(shí)驗(yàn)室用KMnO4制取并用排水集氣法收集較純凈的O2。下列實(shí)驗(yàn)操作的先后順序合理的是（）A．檢查裝置氣密性時(shí)，先用手握住試管，再將導(dǎo)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(shí)驗(yàn)時(shí)，先將導(dǎo)管伸