(共24张PPT)
第二单元 空气和氧气
课题3 制取氧气
第1课时 高锰酸钾制氧气 氧气的工业制法
化学观念：通过化学变化创造(制备)氧气，初步感悟变化观。在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化。
科学思维：学习从物质变化、反应条件、反应现象等视角认识化学反应，初步体验认识化学反应的系统思维意识。初步形成利用化学反应探究解决氧气制取和检验等实际问题的思路。能利用物质的性质差异，理解氧气的工业制法(物质分离)的方案。
科学探究与实践：初步学习运用简单的装置和方法制取氧气，感悟并初步认识实验操作的有序流程，以及围绕实验目的的有序分析、规范操作及注意事项。
科学态度与责任：能积极参与小组合作，勇于批判、质疑，自觉反思，能克服困难，敢于面对陌生的、不确定性的挑战。
素养目标
情境导入
氧气在这些场景中至关重要，这些氧气是如何被快速“制造”出来的？如果是实验室环境，能否用更简单的化学方法制取氧气？
新知探究
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
【实验原理】实验室用高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾是一种暗紫色固体，受热时分解出氧气，同时生成锰酸钾和二氧化锰。
加热
高锰酸钾 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
KMnO4
K2MnO4
O2
MnO2
活动1 高锰酸钾制取氧气原理及装置
请你根据上述实验原理推测实验中需要用到的仪器？
反应容器
加热仪器
夹持仪器
酒精灯
试管
铁架台
反应物高锰酸钾是固体，反应条件是加热，根据反应物状态和反应条件确定发生装置。
【实验装置】实验室制取气体的装置包含发生装置和收集装置。
新知探究
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
反应物状态 反应条件 发生装置 装置特点
固体 加热 试管口略向下倾斜
新知探究
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
【实验装置】实验室制取气体的装置包含发生装置和收集装置。
新知探究
回顾氧气的性质，收集氧气时适合使用哪种收集方法？两种收集方法的优点分别是什么？
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法
装置图
依据 不易溶于水，不与水反应 密度比空气的大，不与空气成分反应 密度比空气的小，不与空气成分反应
优点 较纯净 较干燥 较干燥
新知探究
收集方法 收集装置 选择依据 优点
排水法 气体不易溶于水且不与水反应 收集的气体较纯净
向上排空气法 气体密度比空气的大且不与空气的成分反应 收集的气体较干燥
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
【实验装置】实验室制取气体的装置包含发生装置和收集装置。
【实验步骤】
1.连接仪器，检查装置的气密性。
2.装入试剂。
3.将试管固定在铁架台上。
4.点燃酒精灯，给试管加热。
5.等气泡连续并均匀地放出时，开始收集气体。
6.将导管撤离水面。
7.熄灭酒精灯。
新知探究
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
活动2 模拟实验操作
新知探究
【实验2-5】高锰酸钾分解制取氧气
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
新知探究
防止加热时试管内的粉末状物质进入导管。
防止冷凝水流至热的试管底部，避免试管炸裂
刚开始产生的气泡，氧气不纯净。
防止水槽中的水倒流至热的试管底部,导致试管炸裂。
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
思考交流
1.试管口为什么要塞一团棉花？
2.试管口要略向下倾斜的原因是什么？
3.用排水法收集气体时，为什么刚开始有气泡放出时不立即收集？
4.气体收集满时，要先把导管移出水面，再熄灭酒精灯的原因是什么？
验满
2.向上排空气法：将带有火星的小木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已收集满。
1.排水集气法：集气瓶瓶口一侧有较大气泡放出。
5.如何验证集气瓶是否收集满氧气了呢？
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
新知探究
思考交流
1.连接仪器，检查装置的气密性。
2.装入试剂。
3.将试管固定在铁架台上。
4.点燃酒精灯，给试管加热。
5.等气泡连续并均匀地放出时，开始收集气体。
6.将导管撤离水面。
7.熄灭酒精灯。
查、装、定、点、收、离、熄
（茶庄定点收利息）
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
新知探究
活动3 总结实验步骤
氧气制取的一般思路
确定反应
加热
高锰酸钾 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
确定操作
验满
查、装、定、点、收、离、熄
选择装置
收集装置：向上排空气
法或排水法
发生装置：固体加热装置
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
新知探究
如图是高锰酸钾制取氧气的装置图，图中存在几处错误？
①用焰心加热
②试管口向上倾斜
③试管口没有塞棉花
④导管口伸入试管内太长
任务一 利用实验室器材快速制取氧气
新知探究
思考交流
新知探究
任务二 设计工业化制氧方案
工业、医疗需要大量的氧气。
高锰酸钾制取氧气成本高，无法大量生产，只能应用在实验室中。
实验室方法不能用于工厂大规模生产，为什么？
思考交流
新知探究
降温
加压
空气中含有大量的氧气，是制取氧气廉价、易得的原料，怎样才能把氧气从空气中分离出来？
空气
氮气
沸点低（-196 ℃）
氩气
沸点较低（-186 ℃）
氧气
沸点较高（-183 ℃）
物理变化
液态空气
工业制取氧气——分离液态空气法
任务二 设计工业化制氧方案
思考交流
新知探究
任务三 设计“山区医院供氧方案”
紧急救援任务：利用我们实验室现有的试剂，设计一套制取氧气的方案，满足临时急救需求。
加热
高锰酸钾
气体经导管输出
净化
医用集气袋收集
长期供应任务：考虑到山区医院后续对氧气的持续需求，规划一座工厂低成本生产大量氧气的方案。
空气
入口
三级
过滤
变频空
压机
吸附塔
储氧罐
消音排放
氧气
废气
新知探究
任务三 设计“山区医院供氧方案”
医院供
氧管线
课堂小结
查、装、定、点、收、离、熄
高锰酸钾 锰酸钾＋二氧化锰＋氧气
加热
发生装置：固固加热装置
收集装置
向上排空气法
排水法
分离液态空气
制取氧气
实验室制氧气
工业制氧气
实验
原理
实验
装置
实验
操作
当堂反馈
1.工业上制取大量氧气的方法是 （ ）
A.加热氯酸钾
B.加热高锰酸钾
C.分离液态空气
D.加热二氧化锰
C
当堂反馈
D
2.实验室用高锰酸钾加热制取氧气，有如下操作步骤：
①装试剂；②连接装置、检查装置的气密性；③加热；④将装置固定在铁架台上；⑤熄灭酒精灯；⑥用排水法收集氧气；⑦将导管从水槽中移出。其操作顺序正确的是（ ）
A.②①④③⑥⑤⑦ B.①②④③⑥⑦⑤
C.②①④③⑦⑥⑤ D.②①④③⑥⑦⑤
当堂反馈
3.实验室采用排水法收集氧气时，需将导气管伸入盛满水的集气瓶，这个操作应在（ ）
A.加热固体试剂前 B.与加热固体试剂同时
C.开始有气泡放出时 D.气泡连续并均匀放出时
D
当堂反馈
4.规范的操作是实验成功的关键。在用高锰酸钾制取氧气的实验中，下列操作的先后顺序正确的一项是（ ）
A.先将试剂装入试管，再检查装置气密性
B.先使试管均匀受热，再对准试剂部位加热
C.先将装满气体的集气瓶移出水槽，再盖上玻璃片
D.实验结束后先熄灭酒精灯，再将导管移出水面
B课题3 制取氧气
第1课时 高锰酸钾制氧气 氧气的工业制法
化学观念:通过化学变化创造(制取)氧气,初步感悟变化观。在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化。
科学思维:学习从物质变化、反应条件、反应现象等视角认识化学反应,初步体验认识化学反应的系统思维意识。初步形成利用化学反应探究解决氧气制取和检验等实际问题的思路。能利用物质的性质差异,理解氧气的工业制法(物质分离)的方案。
科学探究与实践:初步学习运用简单的装置和方法制取氧气,感悟并初步认识实验操作的有序流程,以及围绕实验目的的有序分析、规范操作及注意事项。
科学态度与责任:能积极参与小组合作,勇于批判、质疑,自觉反思,能克服困难,敢于面对陌生的、不确定性的挑战。
教学重点:实验室用高锰酸钾制氧气的原理、装置及操作步骤。
教学难点:对有序操作流程、规范性(注意事项)和安全性的理解;工业制取氧气的原理。
[播放视频]播放新闻片段,山区医院氧气短缺,救援迫在眉睫。
[问题驱动]如何利用实验室现有试剂(高锰酸钾)快速制取氧气 工厂如何高效、低成本生产大量氧气
任务一 利用实验室器材(高锰酸钾)快速制取氧气,解决临时急救需求
教师活动 学生活动
活动1 高锰酸钾制取氧气的原理及装置 [实验原理]高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气(高锰酸钾为一种暗紫色固体)。 [提出问题]请学生根据上述实验原理推测实验中需要用到的仪器并设计实验装置。 [实验装置]分为发生装置和收集装置。 [讲解]实验室常用的收集气体的方法分为排水法和排空气法,排水法适用于不易溶于水且不与水反应的气体,排空气法适用于不与空气成分反应且不污染空气的气体,另外排空气法还分为向上排空气法和向下排空气法,向上排空气法适用于密度比空气大的气体,向下排空气法适用于密度比空气小的气体。 [提出问题]回顾氧气的性质,收集氧气时适合使用哪种收集方法 两种收集方法的优点分别是什么 活动2 模拟实验操作 [实验步骤讲解与演示/播放实验视频] [思考] ①试管口为什么要塞一团棉花 ②试管口要略向下倾斜的原因是什么 ③用排水法收集气体时,为什么刚开始有气泡放出时不立即收集 ④气体收集满时,要先把导管移出水面,再熄灭酒精灯的原因是什么 活动3 总结实验步骤 每组选代表汇报观察记录结果,教师进行点评和总结。 师生共同归纳“查、装、定、点、收、离、熄”七字口诀。(“茶庄定点收利息”谐音记忆,强化要点) [师生总结]制取氧气的一般思路。 原理回顾:制取氧气的原理。 高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 装置展示与分析:教师展示高锰酸钾制取氧气的装置图,引导学生思考发生装置和收集装置选择的依据。 回顾实验步骤与注意事项:带领学生回顾实验步骤,总结为“查、装、定、点、收、离、熄”。 检验:依据氧气性质确定检验方法 [认真听讲]体会试剂选择的原则。 [交流讨论] ①实验试剂为固体,且反应需要加热,所以选用的反应容器为试管,另外还需要酒精灯进行加热,制取的氧气需要收集起来,所以需要集气瓶,另外实验时需要夹持装置铁架台。 ②小组合作交流,根据反应原理,设计实验装置(固体加热型)。 [认识发生装置和收集装置] [交流讨论]氧气不易溶于水且不与水反应,可使用排水法收集,氧气的密度比空气大且不与空气中其他成分反应,可使用向上排空气法收集。排水法的优点是所收集的气体纯净,而排空气法的优点是所收集的气体干燥。 [学生认真观察实验,明确实验步骤] [讨论交流] ①防止加热时试管内的粉末状物质进入导管。 ②防止冷凝水流至热的试管底部,避免试管炸裂。 ③刚开始产生的气泡是试管中排出的空气,氧气不纯净。 ④防止水槽中的水倒流至热的试管底部,导致试管炸裂。 [讨论归纳] 查:检查装置的气密性。 装:将高锰酸钾装入试管,并在试管口放一团棉花。 定:用铁架台固定试管,试管口略向下倾斜。 点:点燃酒精灯,先预热试管,再集中加热。 收:用排水法收集氧气,当气泡连续并比较均匀地放出时开始收集。 离:收集完毕后,先将导管移出水面。 熄:熄灭酒精灯。 [讨论归纳] 发生装置选择:根据反应物的状态和反应条件。 收集装置选择:根据气体的性质
任务二 设计工业化制氧方案(分离液态空气法),保障后续氧气供应
教师活动 学生活动
[问题引导] 1.实验室制法不能用于工厂大规模生产,为什么 2.如何以空气为原料制取氧气 [模型建构] 1.原理:分离液态空气。 2.流程: 展示动态分馏塔模型,模拟液态空气分离过程: ①压缩空气→冷却至-200℃(液化)。 ②升温至-196℃(氮气蒸发)→-183℃(氧气蒸发)。 [提问]分离液态空气属于哪种变化 证据是什么 [对比分析]组织小组完成对比表,总结差异。 [辩论]工业制取氧气为何不采用高锰酸钾分解法 [学生思考,小组讨论] [观察模型]分析氮气(沸点-196℃)与氧气(沸点-183℃)的分离顺序。 [学生绘制流程图]压缩空气→降温液化→升温分馏→收集氧气。 [思考与讨论]小组合作,完成表格。 项目实验室制法工业制法原料高锰酸钾空气变化类型化学变化物理变化制取成本高低气体产量少多
任务三 设计“山区医院供氧方案”,完成救援任务
教师活动 学生活动
[布置任务]发布“山区医院供氧方案”设计任务,“紧急救援任务”和“长期供应任务”。要求结合本堂课所学内容阐述两个任务方案的具体操作及两者分工依据。 紧急救援任务:利用我们实验室现有的试剂,设计一套制取氧气的方案,满足临时急救需求。 长期供应任务:考虑到山区医院后续对氧气的持续需求,规划一座工厂低成本生产大量氧气的方案 [总结]本堂课你学到了什么 有哪些收获呢 [小组合作]完成供氧方案(图文结合),派代表展示。 1.利用实验室现有试剂(高锰酸钾)快速制取氧气,解决临时急救需求。 2.工厂低成本生产大量氧气,保障后续氧气供应 [交流]回顾本堂课主要知识,总结收获
课题3 制取氧气
第1课时 高锰酸钾制氧气 氧气的工业制法
一、实验室制法(化学变化)
1.原理:高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气
2.装置:固体加热型、排水集气法
3.操作步骤:查→装→定→点→收→离→熄(谐音:茶庄定点收利息)
二、工业制法(物理变化)
原理:分离液态空气,沸点差异(N2:-196℃,O2:-183℃)
_第1课时 高锰酸钾制氧气 氧气的工业制法
成功之处 通过真实情境与任务驱动,学生从“知识学习”转向“问题解决”,有效渗透核心素养。以“救援行动”为主线,通过实验操作、方案设计等活动,让学生在实践中加深对知识的理解
不足之处 可引入数字化实验(如气压传感器监测反应速率),增强科学探究的深度;此外,还应关注学生的个体差异,让每个学生都能在课堂上有所收获
