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3.1氧气的性质和用途 教学设计
一、核心素养目标
1.科学探究与创新意识：通过实验探究氧气的物理、化学性质，掌握观察、记录实验现象的方法，提升实验操作与分析能力。2.宏观辨识与微观探析：从宏观上辨识氧气的物理特征及化学反应现象，初步从微观角度理解氧气的化学性质活泼的本质。3.证据推理与模型认知：基于实验现象推理氧气的性质，建立“性质决定用途”的化学思维模型。4.科学态度与社会责任：认识氧气在生产生活中的重要用途，理解化学与人类生活、社会发展的密切关系，树立科学利用物质的观念。
二、教学重难点
（一）重点
1.氧气的【物理性质】（颜色、状态、气味、溶解性、密度等）。2.氧气的【化学性质】（与碳、硫、铁等物质的反应，反应现象、化学方程式）。3.氧气的主要用途及“性质决定用途”的逻辑关系。
（二）难点
1.准确观察、描述并分析氧气与不同物质反应的实验现象。2.理解氧气化学性质活泼的本质，书写相关化学反应方程式。3.建立“实验现象—物质性质—物质用途”的科学认知链条。
三、教学过程
（一）议题导入：氧气——生命不可或缺的物质
1.教师呈现生活情境素材：医院吸氧场景图、登山运动员携带氧气瓶图片、燃烧的篝火视频片段，提问：“氧气是我们生存离不开的物质，医院里病人需要吸氧，登山运动员在高空要携带氧气瓶，篝火燃烧也需要氧气。那么氧气究竟具有怎样的性质，让它能发挥这些作用？今天我们就一同探索氧气的性质与用途。”
2.师生互动：学生结合生活经验分享对氧气的初步认知，教师引导总结：大家对氧气的用途有一定了解，但对其本质性质的认知还不深入。接下来我们将通过实验探究，从物理性质和化学性质两方面全面认识氧气，进而理解性质与用途的内在联系。
（二）探究一：氧气的物理性质——直观感知与科学归纳
1.实验观察：感知氧气的物理特征
（1）教师展示盛满氧气的集气瓶（正放），引导学生观察：
提问1：氧气的颜色、状态是什么？（学生观察后回答：无色、气体）
提问2：打开集气瓶玻璃片，能否闻到气味？（学生闻气味后回答：无气味）
（2）补充实验：向盛有氧气的集气瓶中倒入少量水，振荡后静置，观察现象。
提问3：观察到什么现象？说明氧气的溶解性如何？（学生回答：无明显现象，说明氧气不易溶于水）
（3）教师引导思考：集气瓶为何正放？（学生思考后回答：说明氧气密度比空气大）
2.归纳总结：氧气的物理性质
师生共同梳理氧气的物理性质：通常情况下，氧气是无色、无味的气体；不易溶于水；密度比空气略大；在一定条件下（加压、降温）可变为淡蓝色的液体或淡蓝色雪花状固体（属于物理变化）。
（三）探究二：氧气的化学性质——实验探究与本质分析
教师强调：化学性质是物质在化学变化中表现出来的性质，探究氧气的化学性质，需通过观察它与不同物质反应的实验现象来归纳。实验核心：对比物质在空气中和氧气中燃烧的现象差异，分析氧气的化学性质。
1.实验一：氧气与碳的反应
（1）实验操作：取一小块木炭，在酒精灯上点燃，观察其在空气中的燃烧现象；然后将燃着的木炭伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象；反应结束后，向集气瓶中倒入少量澄清石灰水，振荡，观察现象。
（2）师生互动：
提问1：木炭在空气中和氧气中燃烧的现象有何不同？（学生回答：空气中燃烧发红，氧气中燃烧更剧烈，发出白光，放出热量）
提问2：倒入澄清石灰水后有什么现象？说明生成了什么物质？（学生回答：澄清石灰水变浑浊，说明生成了二氧化碳）
（3）教师板书化学方程式：C+O 点燃CO （强调反应条件“点燃”，配平，气体符号标注）。
2.实验二：氧气与硫的反应
（1）实验操作：取少量硫粉放入燃烧匙中，在酒精灯上点燃，观察其在空气中的燃烧现象；将燃着的硫伸入盛有氧气的集气瓶中，观察现象；实验时在集气瓶底部预先放少量水（教师说明：吸收生成的二氧化硫，防止污染空气）。
（2）师生互动：
提问1：硫在空气中和氧气中燃烧的现象差异？（学生回答：空气中燃烧产生淡蓝色火焰，氧气中产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，都有刺激性气味气体生成）
提问2：集气瓶底部放水的作用是什么？（学生结合教师提示回答：吸收二氧化硫，减少污染）
（3）教师板书化学方程式：S+O 点燃SO （强调二氧化硫的刺激性及环保注意事项）。
3.实验三：氧气与铁的反应
（1）实验操作：取一段细铁丝，绕成螺旋状（教师说明：增大与氧气的接触面积），在铁丝末端系一根火柴，点燃火柴，待火柴快燃尽时，将铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中（集气瓶底部预先放少量水或铺一层细沙，教师说明：防止高温熔融物溅落炸裂瓶底）。
（2）师生互动：
提问1：铁丝在空气中能否燃烧？在氧气中燃烧的现象是什么？（学生回答：空气中不能燃烧，氧气中剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体）
提问2：实验前将铁丝绕成螺旋状、系火柴的目的是什么？集气瓶底部放水或铺细沙的原因？（学生分组讨论后回答：绕成螺旋状增大接触面积；系火柴是引燃铁丝；放水/铺细沙防止炸裂瓶底）
（3）教师板书化学方程式：3Fe+2O 点燃Fe O （强调铁的化合价变化，Fe O 的组成）。
4.归纳总结：氧气的化学性质
（1）教师引导学生对比三个实验：碳、硫、铁在氧气中燃烧都比在空气中剧烈，说明什么？（学生回答：氧气的化学性质比较活泼）
（2）总结氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在一定条件下能与多种物质发生化学反应，具有氧化性（在反应中提供氧，是氧化剂）；物质与氧气发生的反应称为氧化反应，燃烧是剧烈的氧化反应，都放出热量。
（3）补充说明：并非所有物质都能与氧气反应（如黄金），氧气的活泼性是相对的。
（四）探究三：氧气的用途——性质决定用途的逻辑建构
1.情境分析：结合性质推导用途
（1）教师呈现氧气用途的相关素材：医疗急救、潜水供氧、炼钢、气焊气割、火箭发射等图片，提问：结合我们探究的氧气性质，分析这些用途分别利用了氧气的什么性质？
（2）师生互动：
①医疗急救、潜水供氧：利用氧气能供给呼吸的性质。
②炼钢、气焊气割、火箭发射：利用氧气能支持燃烧（助燃性），且燃烧时放出大量热的性质。
2.核心总结：性质与用途的关系
教师引导学生归纳：物质的用途由物质的性质决定，性质是用途的依据，用途是性质的体现。如氧气能供给呼吸→用于医疗、潜水；能支持燃烧且放热→用于炼钢、气焊等。同时，用途还需考虑实际需求、安全性、经济性等因素。
（五）议题升华：科学利用氧气——化学服务于人类社会
1.教师提问：“氧气对人类至关重要，但是否在任何情况下都需要大量氧气？过量吸氧会带来什么问题？”（引导学生思考：如高原反应时需吸氧，但长期高浓度吸氧会导致氧中毒；氧气助燃，火灾现场需隔绝氧气灭火）
2.学生自由发言，教师总结：化学物质的利用需遵循科学规律，结合实际需求合理使用，既要发挥其积极作用，也要规避潜在风险，体现化学学科的社会责任。
四、重点知识归纳概括
（一）氧气的物理性质核心要点
1.常规状态：无色、无味的气体。2.溶解性：不易溶于水（1L水约溶解30mL氧气，这是水中生物生存的基础）。3.密度：比空气略大（标准状况下，氧气密度1.429g/L，空气密度1.293g/L），因此收集满氧气的集气瓶需正放。4.三态变化：加压、降温时，可变为淡蓝色液体（-183℃）或淡蓝色雪花状固体（-218℃），变化过程属于物理变化。
（二）氧气的化学性质核心要点
1.核心特征：化学性质比较活泼，具有氧化性（反应中提供氧）。2.典型反应：
（1）与碳反应：C+O 点燃CO ，现象：空气中发红，氧气中发白光、放热，生成的气体使澄清石灰水变浑浊。
（2）与硫反应：S+O 点燃SO ，现象：空气中淡蓝色火焰，氧气中蓝紫色火焰、放热，生成刺激性气味气体；实验需放水吸收SO 防污染。
（3）与铁反应：3Fe+2O 点燃Fe O ，现象：氧气中剧烈燃烧、火星四射、放热，生成黑色固体；实验需绕成螺旋状（增大接触面积）、系火柴（引燃）、瓶底放水/铺沙（防炸裂）。3.相关概念：氧化反应（物质与氧气的反应）、剧烈氧化（如燃烧）、氧化剂（氧气在反应中是氧化剂）。
（三）氧气的用途核心要点
1.供给呼吸：医疗急救、潜水、登山、航空等（利用氧气能维持生命活动的性质）。2.支持燃烧：炼钢（提高炉温，氧化杂质）、气焊气割（高温熔化金属）、火箭发射（作为助燃剂，与燃料反应放热推动火箭）等（利用氧气的助燃性和放热性）。3.核心逻辑：用途由性质决定，体现“性质→用途”的化学思维。
（四）核心概念辨析
1.助燃性与可燃性：助燃性是支持其他物质燃烧的性质（如氧气），可燃性是自身能燃烧的性质（如碳、硫），氧气只有助燃性，没有可燃性。2.氧化反应与燃烧：氧化反应是物质与氧气的反应（范围广），燃烧是剧烈的氧化反应（发光、放热，属于氧化反应的一种）。3.物理性质与化学性质：物理性质是无需发生化学变化就能表现的性质（如颜色、密度），化学性质是化学变化中表现的性质（如氧气的氧化性）。
（五）实验易错点警示
1.氧气与铁反应时，铁丝未绕成螺旋状、火柴未燃尽就伸入集气瓶，会导致实验失败（铁丝无法燃烧）。2.硫、铁燃烧实验中，集气瓶底部未放水/铺沙，会导致瓶底炸裂（铁反应）或污染空气（硫反应）。3.描述实验现象时，误将生成物名称当作现象（如“生成二氧化碳”是结论，不是现象，现象应是“澄清石灰水变浑浊”）。
五、练习（1-10题）
（一）单选题（1-8题）
1.下列关于氧气物理性质的描述，错误的是（）
A.通常情况下是无色无味的气体
B.密度比空气略大
C.易溶于水
D.降温加压可变为淡蓝色液体
2.下列物质在氧气中燃烧，产生蓝紫色火焰的是（）
A.碳
B.硫
C.铁
D.镁
3.铁丝在氧气中燃烧的实验中，集气瓶底部放水的目的是（）
A.吸收热量，降低瓶内温度
B.吸收生成的黑色固体
C.防止高温熔融物溅落炸裂瓶底
D.便于观察实验现象
4.下列关于氧气化学性质的说法，正确的是（）
A.氧气的化学性质不活泼
B.氧气能与所有物质发生反应
C.氧气具有氧化性
D.氧气具有可燃性
5.医疗急救中使用氧气，利用的氧气性质是（）
A.助燃性
B.氧化性
C.供给呼吸
D.密度比空气大
6.下列反应中，属于氧化反应的是（）
A.水通电生成氢气和氧气
B.二氧化碳与水反应生成碳酸
C.甲烷与氧气反应生成二氧化碳和水
D.碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳
7.下列关于氧气用途的说法，错误的是（）
A.可用于炼钢
B.可用于灭火
C.可用于潜水供氧
D.可用于气焊气割
8.下列实验现象的描述，正确的是（）
A.碳在氧气中燃烧生成二氧化碳
B.硫在空气中燃烧产生蓝紫色火焰
C.铁在氧气中燃烧火星四射，生成黑色固体
D.红磷在氧气中燃烧产生大量白雾
（二）材料分析/解答题（9-10题）
9.阅读材料，回答问题。
材料：氧气是空气的重要组成成分，约占空气体积的21%，其性质决定了它的广泛用途。在炼钢工业中，通入纯氧可以提高炉温，加速杂质的氧化反应，从而提升钢的质量；在医疗领域，氧气可用于缓解缺氧症状，挽救患者生命；在航天领域，氧气作为助燃剂，与燃料混合燃烧产生巨大推力，推动火箭升空。但同时，氧气也具有助燃性，火灾发生时，氧气会加剧火势蔓延，因此灭火时需采取隔绝氧气的措施（如用二氧化碳灭火器）。
（1）材料中提到的氧气用途，分别利用了氧气的哪些性质？
（2）结合材料，分析“氧气的助燃性”在不同场景下的影响（积极影响和消极影响）。
（3）请写出炼钢过程中，碳杂质与氧气反应的化学方程式。
10.某同学在实验室探究氧气的性质，进行了如下实验：
实验1：取少量硫粉放入燃烧匙，点燃后伸入盛有氧气的集气瓶，观察到硫剧烈燃烧，产生蓝紫色火焰，放热，生成刺激性气味气体。
实验2：取一段细铁丝，绕成螺旋状，系一根火柴，点燃火柴后伸入盛有氧气的集气瓶，观察到铁丝剧烈燃烧，火星四射，放热，生成黑色固体。
（1）实验1中，集气瓶底部需预先放少量水，目的是什么？
（2）实验2中，将铁丝绕成螺旋状的目的是什么？如果实验中铁丝未燃烧，可能的原因有哪些？（写出2点即可）
（3）写出实验1和实验2中发生反应的化学方程式。
六、答案解析
1.答案：C解析：氧气的物理性质为通常情况下无色无味气体，密度比空气略大，不易溶于水，降温加压可变为淡蓝色液体。C选项“易溶于水”错误，故选C。
2.答案：B解析：碳在氧气中燃烧发白光，硫在氧气中燃烧产生蓝紫色火焰，铁在氧气中燃烧火星四射，镁在氧气中燃烧产生耀眼白光。故选B。
3.答案：C解析：铁丝在氧气中燃烧生成的四氧化三铁是高温熔融物，直接溅落会炸裂集气瓶底，因此瓶底放水或铺沙的目的是防止高温熔融物溅落炸裂瓶底。故选C。
4.答案：C解析：氧气的化学性质比较活泼，能与多种物质反应，但并非能与所有物质反应（如黄金），A、B错误；氧气在反应中提供氧，具有氧化性，C正确；氧气具有助燃性，没有可燃性，D错误。故选C。
5.答案：C解析：医疗急救利用氧气能供给呼吸的性质，帮助缺氧患者维持生命活动。助燃性用于炼钢、气焊等，氧化性是化学性质的核心特征，密度比空气大是收集和存放的依据，均与医疗急救无关。故选C。
6.答案：C解析：氧化反应是物质与氧气发生的反应。A是分解反应，B是化合反应（无氧气参与），C是甲烷与氧气的反应（属于氧化反应），D是复分解反应。故选C。
7.答案：B解析：氧气具有助燃性，会加剧火势，因此不能用于灭火。炼钢、潜水供氧、气焊气割均是氧气的正确用途。故选B。
8.答案：C解析：A选项“生成二氧化碳”是实验结论，不是现象；B选项硫在空气中燃烧产生淡蓝色火焰，在氧气中产生蓝紫色火焰；C选项铁在氧气中燃烧的现象描述正确；D选项红磷燃烧产生大量白烟，不是白雾（白烟是固体小颗粒，白雾是液体小液滴）。故选C。
9.答案：（1）①炼钢：利用氧气的助燃性（支持燃烧）和氧化性，提高炉温，氧化杂质；②医疗：利用氧气供给呼吸的性质；③航天：利用氧气的助燃性，与燃料反应产生推力。（2）积极影响：助燃性使氧气可用于炼钢、航天等领域，推动工业和科技发展；消极影响：助燃性会加剧火灾蔓延，威胁生命财产安全。（3）C+O 点燃CO 解析：（1）结合材料中用途与氧气性质的对应关系，从助燃性、供给呼吸、氧化性角度分析；（2）辩证看待助燃性的双重影响，分别对应积极用途和消极危害；（3）碳与氧气点燃生成二氧化碳，书写方程式时注意反应条件和配平。
10.答案：（1）吸收生成的二氧化硫气体，防止污染空气。（2）目的：增大铁丝与氧气的接触面积，使铁丝更容易燃烧。未燃烧的原因：①氧气纯度不够；②铁丝表面有铁锈（未打磨）；③火柴燃尽后才伸入集气瓶（铁丝未被充分引燃）；④铁丝绕的螺旋状不够紧密（接触面积不足）等（写出2点即可）。（3）实验1：S+O 点燃SO ；实验2：3Fe+2O 点燃Fe O 解析：（1）硫燃烧生成的二氧化硫有刺激性气味，污染空气，水可吸收二氧化硫；（2）螺旋状增大接触面积，从氧气纯度、铁丝状态、引燃条件等角度分析实验失败的原因；（3）准确书写硫、铁与氧气反应的化学方程式，注意反应条件、配平及气体符号（二氧化硫需标注气体符号）。

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