资源简介

第三节 氧气的制备
一、教学目标
1.了解实验室中制取氧气的主要方法和原理，认识催化剂和催化作用。
2.让学生练习连接仪器的操作，学习检查装置的气密性，能动手制取氧气。
3.通过动手进行科学探究，在活动过程中对获取的信息进行加工处理，从而培养观察能力、分析能力、实验操作能力等。
二、教学重难点
教学重点：氧气的实验室制法及原理。
教学难点：对催化剂概念的理解。
三、教学准备
药品：高锰酸钾、过氧化氢溶液、二氧化锰。
仪器：铁架台(带铁夹)、试管、单孔橡皮塞、导管、毛玻璃片、水槽、集气瓶、酒精灯、试管夹、药匙等。
其他：火柴、棉花团。
教学课件。
四、教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
环节一 创设情境 引入新课 【展示】展示图片。 【导入】通过上节课的学习我们知道了氧气的用途之一是供给呼吸。正常情况下，人吸入空气中的氧气即可。但在特殊条件下，如潜水、登山、医疗时，常要吸入含氧量较高的空气。有时候工业生产也需要大量的氧气。 【提问】这些氧气是如何获取的呢？ 【过渡】这一节我们就来学习氧气的工业制法和实验室制法。 倾听，思考、讨论并回答。 新课导入，让学生明确本课的学习内容，激发学习兴趣。
环节二 新课讲解 一、氧气的工业制法 【提问】工业上需要大量氧气，你认为用什么原料制取即经济又可行？ 【总结】同学们回答的很好，可以从空气中获取大量的氧气。 【追问】那我们如何从空气中获取氧气呢？采取什么方法呢？ 【提示】在分离液态空气制取氧气时，一般先将空气除尘净化，除去二氧化碳和水蒸气时，获得净化后的氮气和氧气的混合物。已知：在1.01×105 Pa时，氧气的沸点为－183 ℃，氮气的沸点为－196 ℃。 【布置任务】请和同学讨论从净化后的氮气和氧气的混合物中获取氧气的方案。 【总结】工业制取氧气是将净化后的氮气和氧气的混合物降温、加压变成液态空气后，然后再加热，将温度控制在氮气和氧气的沸点之间，由于液氮的沸点比液氧的沸点低，氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的是液态氧。 【过渡】通常实验室进行实验时，只需要少量的氧气，那实验室如何制取氧气呢？ 【回答】空气 倾听，思考并回答问题。 讨论获取氧气的实验方案。 通过对工业制氧气过程的介绍让学生知道利用沸点不同来分离混合物的方法。 培养学生解决问题的能力。
二、氧气的实验室制法 【讨论】如果要通过化学方法在实验室制取氧气，反应物应具备什么样的条件，发生反应的条件应该是怎样的？如何验证制取的是氧气？ 【总结】 反应物含氧元素且廉价易得； 反应条件简单容易达到； 可以用带火星的木条检验生成的是否是氧气。 【讲述】实验室常采用分解过氧化氢溶液或者加热高锰酸钾固体的方法制取氧气。 【展示】展示PPT第7页。 【讲述】这是实验室制取氧气的原理。 【展示】展示实验室利用过氧化氢溶液制取氧气的实验装置。 【提问】请同学们观察装置图，并思考下列问题：哪部分是气体发生装置，哪部分是气体收集装置？ 【总结】 【思考】反应所需的过氧化氢溶液为什么要通过分液漏斗加入，用排水法收集时应如何操作？ 【讲述】用分液漏斗加入是为了方便控制反应速率。 用排水法收集气体时，先将集气瓶充满水，用玻璃片盖住瓶口，然后倒立在水槽中。当导管口有气泡连续、均匀地产生时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里，等瓶里的水完全排完以后，在水里用玻璃片盖住瓶口，将集气瓶移出水槽，正放在桌面上。 【过渡】通过上节课的学习，我们知道了氧气不易溶于水，且密度比空气大，因此可以采取排水法和向上排空气法收集氧气。 【讲述】 排水法 对气体的要求： 不易溶于水且不与水反应的气体 优点：收集到的气体纯净 不足：收集到的气体湿润 排空气法 对气体的要求： 不与空气成分发生反应且不污染空气。 向上排空气法：适用于密度比空气大。 向下排空气法：适用于密度比空气小。 优点：收集到的气体干燥。 不足：收集到的气体不纯。 【展示】展示PPT第10页。 【讲述】这是具体的操作步骤。下面我将按照这个步骤进行演示，请同学们仔细观察。 【提示】这里需要同学们注意的是装置气密性的检查，检查装置气密性时一定要注意形成密闭系统。如这套装置气密性检查的步骤为：1.形成密闭体系→连接仪器，将导气管的一端放入水中；2.改变压强→手握试管；3.观现象→若导管口有气泡冒出(松手一段时间后，有一段水柱倒吸入导管中)；4.得结论→则装置气密性良好，反之，则不好。 【提问】我们用这两种方法收集氧气的时候，如何验满呢？ 【讲述】排水法收集气体时，当气泡从集气瓶口冒出，表示已收集满。向上排空气法收集时，将带火星的木条放在集气瓶口,木条复燃，证明氧气已满。 【过渡】细心的同学也许会发现了，在这个反应中，锥形瓶中的黑色固体——二氧化锰在反应前后，质量多少好像没有发生变化。那事实是这样的吗？ 【讲述】如果我们反应前后用天平称量二氧化锰的质量，我们会发现，反应前后二氧化锰质量并没有发生改变，干燥后的二氧化锰还能加快过氧化氢分解产生氧气。 这种在化学反应中能增大化学反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变的物质称为催化剂。 【布置任务】请同学们写出过氧化氢分解的文字表达式。 【讲述】这是这个反应的文字表达式：在反应中，二氧化锰既不是反应物也不是生成物，只是一种催化剂，应算作一个反应条件，所以二氧化锰写在箭头的上方。还可以利用这幅卡通图帮助我们记忆催化剂的催化作用。 【讲述】上述反应是由一种物质生成两种或两种以上新物质的化学反应，像这样的化学反应，称为分解反应 【展示】展示高锰酸钾制取氧气装置图。 【展示】展示PPT第16页。 【讲述】这是具体的操作步骤。下面我将按照这个步骤进行演示，请同学们仔细观察。 【演示实验】演示高锰酸钾制取氧气（边操作、边讲解、边讨论）。 【过渡】实验中有哪些注意事项呢？ 【讲述】本实验装置有几处连接口，若装置漏气将影响气体产量，故要先检查装置气密性。 【讨论】试管口为什么要向下倾斜？导管为什么稍微露出橡胶塞即可？ 【总结】试管口略向下倾斜：防止药品中的水在试管口凝结，回流到试管底部导致试管炸裂。 导管不能伸入太长：有利于产生的气体排出。 【提问】同学们一定也注意到了，在试管口放了一团棉花？这团棉花的作用是什么？ 【总结】防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 【过渡】请同学们接着思考下面的问题。 【提问】1.为什么收集气体时，待有均匀气泡冒出时再收集？ 2.实验结束后，为什么要先撤掉酒精灯，再撤掉导管？ 【总结】1.有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。 2.防止水槽中的水倒流，炸裂试管。 【展示】展示PPT第21页。 【讲述】在实验室中也可以加热二氧化锰和氯酸钾固体混合物制取氧气，再该反应中二氧化锰也是催化剂。这是反应的文字表达式。 【提示】需要同学们注意的是加热氯酸钾(KClO3)和二氧化锰(MnO2)的混合物所需要的装置与加热高锰酸钾制取氧气装置不同的是，该装置装入药品后不需要在试管口装一团棉花。 小组讨论并回答问题。 倾听、理解并记忆。 倾听、理解并记忆。 观看实验。 倾听、理解并记忆。 讨论并回答问题。 思考并回答问题。 倾听并记忆。 按照步骤分组进行实验。 倾听、理解。 写出文字表达式。 倾听、理解并记忆。 通过让学生思考、讨论，启迪学生的思维。 明确实验室制取氧气的方法和原理。 使学生明确实验室收集气体常用的两种方法、适用条件和相应的优点和不知。 培养学生观察能力和规范操作的能力。 让学生理解装置气密性检查的原理及注意事项。 在思考、讨论中学会操作中的注意事项。 在思考、讨论中学会操作中的注意事项。 帮助学生梳理氧气的检验方法。 从实验探究到讨论总结，既培养学生的实验操作能力，又培养学生的观察能力和总结能力，使不同层次的学生都有所收获。 巩固文字表达式的书写。 通过讲述让学生理解并记忆氧气制取的第三种实验方法。
环节三拓展延伸 【展示】膜分离技术制取氧气 观看 拓展学生的学科素养
随堂作业 PPT展示 做题 通过习题巩固本节所学知识
环节四 课堂小结 PPT展示 倾听并理解。 帮助学生梳理本节知识，便于学生记忆。
五、板书设计
第3节 氧气的制备
一、工业制取氧气
1.分离液态空气法；2.膜分离法
二、氧气的实验室制法
1．用过氧化氢溶液制氧气
原理：过氧化氢水＋氧气
2．加热高锰酸钾制氧气
原理：高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
3．加热混有二氧化锰的氯酸钾固体制取氧气
原理：氯酸钾氯化钾＋氧气
5 / 7(共28张PPT)
第三节 氧气的制备
第二单元 空气与水资源
化学沪教版九年级上册
学习目标
1.了解实验室中制取氧气的主要方法和原理，认识催化剂和催化作用。
重难点
3.通过动手进行科学探究，在活动过程中对获取的信息进行加工处理，从而培养观察能力、分析能力、实验操作能力等。
2.练习连接仪器的操作，学习检查装置的气密性，能动手制取氧气。
在医疗和工业等方面需要的大量氧气，这些氧气是如何获取的呢？
潜水氧气瓶
医用氧气袋
已沸知：在1.01×105 Pa时，氧气的沸点为－183 ℃，氮气的沸点为－196 ℃ 。
请和同学讨论从净化后的氮气和氧气的混合物中获取氧气的方案。
（降温）
（加压 ）
蒸发
空气
液态空气
物理变化
-196 ℃
沸点
沸点
-186 ℃
沸点
-183 ℃
利用空气中各成分的沸点不同
思考讨论
反应物含氧元素且廉价易得
反应条件简单容易达到
用带火星的木条
如果要通过化学方法在实验室制取氧气，反应物应具备什么样的条件，发生反应的条件应该是怎样的？如何检验收集到的氧气？
催化剂，起催化作用
氧气的实验室制法:
(1) 药品：
(2) 实验室制取氧气的反应原理
过氧化氢溶液(过氧化氢+水)
、二氧化锰(黑色)
过氧化氢 水 + 氧气
二氧化锰
H2O2
H2O
O2
KMnO4
K2MnO4
O2
MnO2
高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气
加热
氯酸钾 氯化钾 + 氧气
加热
KClO3
KCl
O2
二氧化锰
实验装置：
双氧水制氧气
发生装置
收集装置
哪部分是气体发生装置，哪部分是气体收集装置？
方法导引
排水法
排空气法
密度比空气大
密度比空气小
不易溶于水且不与水反应的气体
不与空气成分发生反应且不污染空气
对气体的要求：
对气体的要求：
优点：收集到的气体纯净
不足：收集到的气体湿润
优点：收集到的气体干燥
不足：收集到的气体不纯
向上排空气法
向下排空气法
实验步骤：
组装仪器
检查装置的气密性
向反应容器中装入固体药品
塞紧双孔胶塞
向反应容器中滴加过氧化氢溶液
收集气体
01
组
02
查
03
装
04
塞
05
滴
06
收
验满
07
验
合作探究
1.形成密闭体系
连接仪器，将导气管的一端放入水中
2.改变压强
手握试管
3.观现象
若导管口有气泡冒出(松手一段时间后，有一段水柱倒吸入导管中)
4.得结论
则装置气密性良好，反之，则不好
如何验证氧气已经充满集气了？
检验方法：
将一根带火星的木条放到瓶口，若带火星木条复燃说明氧气已集满。
思考讨论
反应中，二氧化锰既不是反应物也不是生成物，只是一种催化剂，应算作一个反应条件，所以二氧化锰写在箭头的上方。
MnO2 只起加速 H2O2 分解的作用。
过氧化氢 水+氧气
催化剂
H2O2 H2O O2
这种在化学反应中能增大化学反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变的物质称为催化剂。
上述反应是由一种物质生成两种或两种以上新物质的化学反应，像这样的化学反应，称为分解反应。
过氧化氢 水 + 氧气
二氧化锰
分解过氧化氢(H2O2)溶液
H2O2
H2O
O2
实验室利用高锰酸钾制取氧气
实验装置：
导管
水槽
铁架台
酒精灯
试管
集气瓶
方法导引
实验步骤：
检查装置气密性
①
②
装入药品
③
固定仪器
④
点燃酒精灯
⑤
收集气体
⑥
导管离开水面
⑦
熄灭酒精灯
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演示实验
（1）试管口略向下倾斜：
（2）导管不能伸入太长：
（3）试管口放一团棉花：
防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。
防止药品中的水在试管口凝结，回流到试管底部导致试管炸裂。
有利于产生的气体排出。
略向下倾斜？
露出胶塞即可？
注意事项
（4）排气法收集气体时，待导管口有均匀气泡冒出时再收集：
有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。
（5）实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：
防止水槽中的水倒流，炸裂试管。
待气泡均匀冒出再收集？
实验结束后先撤酒精灯？
加热氯酸钾(KClO3)和二氧化锰(MnO2)的混合物制取氧气
加热
二氧化锰
氯酸钾 氯化钾 + 氧气
KClO3
KCl
O2
实验原理：
氯酸钾(KClO3)
二氧化锰(MnO2)
药品：
装入药品时不需要在试管口装一团棉花
实验装置：
实验步骤：同加热高锰酸钾制取氧气的实验步骤一致。
方法导引
拓
展
小
课
堂
膜分离技术制取氧气
空气
富集氧气
一定压力下
具有富集氧功能的薄膜
1.实验室用如图所示装置制取氧气，下列实验操作正确的是（　　）
A
A．加热前，将集气瓶注满水，用玻璃片盖着倒立在盛水的水槽中
B．先将导管口移入集气瓶，再开始加热
C．收集O2后，将集气瓶移出水槽，然后盖上玻璃片
D．停止加热时，先熄灭酒精灯，再移出导气管
解析：B.用排水法收集氧气时，当气泡均匀连续地放出时才开始收集氧气，不能先将导管口移入集气瓶，再开始加热，故B错误；C.用排水法收集氧气后，用玻璃片将瓶盖好后，移出水面正放在桌子上，故C错误；D.氧气收集完毕，如果先将酒精灯熄灭，则试管内压强变小，水会沿导管倒流进试管，故D错误。
解析：A.用排水法收集，集气瓶中装满水，可以把集气瓶中的空气排尽，故正确；B.用排空气法收集氧气，导气管伸到集气瓶的底部，可以把集气瓶中的空气排尽，故正确；C.用排水法收集，没有等到气泡连续均匀放出时就开始收集，原试管内的空气进入集气瓶，故错误；D.用排水法收集O2，收集满后，在水下盖上玻璃片，可以防止空气的进入，故正确。
2.在进行“氧气的实验室制取与性质”实验时，某同学制得的氧气不纯。你认为可能的原因是（　　）
C
A．用排水法收集O2时，集气瓶装满水
B．用向上排空气法收集O2 时，导管伸入到集气瓶的底部
C．用排水法收集O2 时，导管口冒出气泡，立即收集
D．用排水法收集O2 ，收集满后，在水下盖上玻璃片
3.有关反应过程中催化剂的说法正确的是（ ）
①质量减少 ②质量不变 ③性质不变 ④化学性质不变 ⑤加快化学反应速率 ⑥改变化学反应速率 ⑦二氧化锰是催化剂 ⑧增加生成物质量
A.②④⑥ B.②③⑤⑦⑧ C.①③⑥⑦ D.③④⑥⑧
A
4. 用氯酸钾制取氧气时，忘加二氧化锰的后果是( )
A. 加热时无氧气产生
B. 加热时产生氧气少
C. 产生氧气缓慢
D. 没有影响
C
加热
氧气的制取
01
氧气的工业制法
02
氧气的实验室制法
高锰酸钾
锰酸钾+二氧化锰+氧气
分离液态空气
膜分离法
过氧化氢 水+氧气
二氧化锰
氯酸钾 氯化钾+氧气
二氧化锰
加热
再见

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