【轻松备课】科粤版化学九年级上 第三章3.2制取氧气 教学详案

第三章 维持生命之气——氧气
3.2 制取氧气
设计说明 本节是学生学习化学以来遇到的第一种气体的制取，所以氧气的制法及实验操作是本节的重点，如何引导学生亲自动手做好实验便成了重中之重。催化剂的概念和催化作用则是本节教学的难点，在教学过程中，主要采用边实验、边讲解、边讨论的方法，在活动中激发兴趣，在兴趣中提出问题。 本节分为两个课时。第一课时主要讲述过氧化氢分解制氧气，分析发生装置和收集装置的选择，同时介绍催化剂和催化作用的概念；第二课时主要讲述高锰酸钾制氧气的实验操作过程。学生通过动手实验练习检查装置的气密性、取用药品、连接装置、加热、收集验满以及分解反应的概念等，引导学生初步形成制取气体的一般思路。 教学目标 【知识与技能】 1.了解实验室利用过氧化氢溶液和氯酸钾、二氧化锰制取氧气的方法和原理。了解实验室利用高锰酸钾制取氧气的方法和原理。 2.认识催化剂和催化作用。 3.知道实验室制取氧气的发生装置和收集装置。 4.认识分解反应。 5.知道工业制取氧气的方法和原理。 【过程与方法】 1.通过探究“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”体验探究过程，学习综合分析实验现象并从中归纳结论的思维方式。 2.通过高锰酸钾制氧气的操作过程，归纳实验室制取物质的一般思路。 【情感、态度与价值观】 1.初步体会运用化学方法制备物质对人类的重要意义。 2.通过实验操作，形成尊重事实的意识，养成良好的实验习惯。 重点难点 教学重点 1.使学生了解实验室制氧气的原理和主要方法、分解反应。 2.在教师的指导下，学习制取氧气的实验操作，并动手制取一瓶比较纯净的氧气。 教学难点 1.通过制取氧气的过程，初步学习通过化学实验制备物质的一般方法。 2.催化剂和催化作用。 教学方法 边实验、边讲解、边讨论的方法。 教具、学具 试管、锥形瓶、长颈漏斗、酒精灯、集气瓶、高锰酸钾、过氧化氢、二氧化锰、氯酸钾、集气瓶、水槽、棉团、导管等。 授课时数 2课时 第一课时 教学过程 导入新课 【教师讲述】既然氧气具有如此重要的用途，那么你一定很想知道氧气是如何制得的，这节课我们就来学习氧气的制取。 【教师展示】教师实物展示：氧来乐的标签。 提问：实验室能否用过氧化氢溶液制氧气？ 　　 讲授新课 一、分解过氧化氢制取氧气 【教师提问】我们怎样才能知道产生了氧气？ 【学生回答】氧气的检验方法。 教师演示教材第73页【观察活动】观察过氧化氢在二氧化锰存在下的分解。 【实验3-4】用约10%的过氧化氢溶液和二氧化锰做下列实验： （1）用量筒量取4 mL过氧化氢溶液加入试管中，将带火星的木条伸入试管的上部，结果怎样？ （2）另取少量二氧化锰装入试管中，又将带火星的木条伸入试管内，结果怎样？ （3）再量取4 mL过氧化氢溶液加入另一支试管，用药匙加入少量二氧化锰，将带火星的木条伸进试管口，有什么现象发生？ （4）待实验（3）的试管内的液体不再放出气泡时，重新加入4 mL过氧化氢溶液，再用带火星的木条伸进试管口，又有什么现象发生？ 请将你观察到的上述实验现象填入下表，并作出判断。 实验序号观察到的现象推断（1）（2）（3）（4）
答案： 实验步骤观察到的现象推断（1）带火星的木条不复燃无氧气放出（2）带火星的木条不复燃无氧气放出（3）带火星的木条复燃有氧气放出（4）带火星的木条复燃有氧气放出
【学生思考】1.在第（3）个实验中，是不是过氧化氢与二氧化锰反应生成了氧气呢？ 2.二氧化锰好像永远也用不完，二氧化锰在这个反应中到底扮演了一个什么角色呢？ 【教师讲述】实验（1）说明常温下过氧化氢溶液分解慢，放出氧气少，不足以使带火星的木条复燃。实验（2）证明二氧化锰本身不分解产生氧气。实验（3）说明二氧化锰加速了过氧化氢分解，放出的氧气使带火星的木条复燃。实验（4）证明二氧化锰的化学性质没有变化，还能继续加速过氧化氢的分解。若实验前准确称量二氧化锰的质量，实验后将二氧化锰回收、干燥、再称量，会发现它的质量没有改变。 【学生阅读】阅读教材第74页内容，学习催化剂和催化作用的概念。 【教师点拨】 1.催化剂和催化作用 （1）催化剂：在化学反应中,能改变其他物质的反应速率，而本身的质量和化学性质,在化学反应前后没有变化的物质叫催化剂。 （2）催化剂的特点：“一变”“二不变”。 ①“一变”：改变其他物质的化学反应速率。 （改变：可以是加快，也可以是减慢） ②“二不变”：本身的质量和化学性质都没有改变。 （3）催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用叫催化作用。 【教师讲述】 在上述反应中，MnO2起了加速H2O2分解的作用，这个反应中的MnO2是催化剂，是反应条件。 【学生活动】 学生写出过氧化氢分解的文字表达式。 过氧化氢水+氧气 【教师讲述】催化剂在化工生产中具有重要而广泛的作用，许多反应需要借助于催化剂才能进行或者很快进行。 【思考】 （1）有了催化剂是否可以使生成物质量增加呢？ （2）催化剂的性质在化学反应前后没有改变，对吗？ （3）MnO2是催化剂，这种说法对吗？ （4）是否可用其他的物质代替二氧化锰作为过氧化氢分解的催化剂？ 【教师点拨】 （1）催化剂只能改变化学反应速率，不能增加或减少生成物的质量。 （2）催化剂的化学性质在化学反应前后没有改变，但物理性质可能改变。 （3）催化剂是针对具体的化学反应而言的，具有选择性。 （4）同一个化学反应，可有不同的催化剂。 2.制取氧气装置的选择 （1）分解过氧化氢法 ①原理：过氧化氢水+氧气 　　　　　H2O2 H2O O2 ②装置： （2）分解氯酸钾法 ①原理：氯酸钾氯化钾+氧气 　　　　KClO3　　　　　 KCl　 　O2 ②装置： 【教师提问】能否用过氧化氢制氧气的装置来用于氯酸钾制氧气 【学生回答】不能，反应条件和反应物的状态不同。 【教师讲解】 （1）气体发生装置的选择：根据反应物的状态和反应条件确定。 　　　 ①固固加热型——反应物：固体；反应条件：加热。 ②固液常温型——反应物：固体和液体；反应条件：不需要加热。 （2）气体收集装置的选择 选择依据：气体的密度和气体的溶解性。 如图是实验室中常用的收集气体的方法。 A装置适用于收集难溶或不易溶于水且不与水反应的气体。B、C装置是排空气法收集，适用于不与空气成分反应切与空气密度相差较大的气体。B是向下排空气法，用于收集密度比空气小的气体；C是向上排空气法，用于收集密度比空气大的气体。 　　　　　　　　　　 A B 　　　 　C 根据提供的资料想一想，若在实验室中收集氧气应选择哪种？并说一说你的依据。 由于氧气不易溶于水且不与水反应，故要制取较纯净的氧气，需采用排水法。又由于氧气的密度比空气的密度大，故要制取较干燥的氧气时，需采用向上排空气法。 注意：①排水法收集氧气时，当导管口有均匀、连续的气泡冒出时才开始收集。②用向上排空气法收集气体时，导管口要接近集气瓶底部，使空气能排干净。 【知识归纳】排空气法和排水法收集气体的比较 （1）排水法比排空气法收集的气体纯净，但含有一定的水蒸气，气体不干燥。 （2）排空气法收集的气体会含有一定的空气，不纯净，但收集到的气体比较干燥。 3.用过氧化氢制取氧气 【教师展示】用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的实验装置，分析装置的注意事项： （1）长颈漏斗末端要插入液面以下。 （2）可用分液漏斗代替长颈漏斗。 （3）可用集气瓶或大试管代替锥形瓶。 （4）装药品时，先装固体后装液体。 实验步骤： ①检查装置的气密性。 方法：先在分液漏斗（或长颈漏斗）中注入水（液面要没过长颈漏斗末端，防止气体从漏斗中逸出），将导气管的末端放入水中，双手捂住锥形瓶（若在夏天可用酒精灯加热或用热水浴），看导管口是否有气泡冒出，如果有气泡冒出，且放手后导管中有一段水柱产生，说明装置气密性良好。 ②向锥形瓶中加入二氧化锰固体。 ③塞好带有分液漏斗（或长颈漏斗）和导管的双孔塞。 ④向分液漏斗（或长颈漏斗）中加入过氧化氢溶液。 ⑤用排水集气法收集气体。 　　　　　　　　 A　　　　　　　B　　　　　　C 拓展：用过氧化氢溶液制取氧气的常用装置可以根据反应物的状态和反应条件选择发生装置。用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气，过氧化氢溶液是液体，二氧化锰是固体，反应条件是常温，无需加热，因此发生装置可选用图中A或B或C装置。A装置为最简易的装置，但是不便于随时添加液体药品。B装置和C装置中分别使用了长颈漏斗和分液漏斗，便于随时添加液体药品。使用B装置时，要注意将长颈漏斗的下端管口伸入液面以下，以防止产生的气体从长颈漏斗口逸出。C装置可以利用活塞控制滴液的速率，从而控制反应的速率，节约药品。 当堂达标 1.某同学设计了4种制氧气的方案：①用氯酸钾和二氧化锰共热；②使高锰酸钾受热；③用高锰酸钾和氯酸钾共热；④使二氧化锰受热。判断这四种方法（　　） A.全正确　　　　　　　 B.全不正确 C.①②③正确　　　　 D.只有①②正确 答案：C 2.实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制氧气，反应前后二氧化锰在固体混合物中质量分数是（　　） A.由大到小　　 B.由小到大 C.不变 D.无法判断 答案：B 3.实验室制取氧气，下列说法错误的是（　　） 　　　 ①　　　　　 　②　　　③　　　　 　④ A.装置①可用于高锰酸钾制取氧气 B.装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气 C.装置③可用于收集氧气 D.装置④可用于收集氧气 答案：C 4.两份质量相等的过氧化氢，在其中一份中加入少量二氧化锰，放出氧气的质量（纵坐标）与反应时间（横坐标）的关系正确的是（　　） 　　　 　　A　　　　　 　　　　　B 　　　 　　C　　　　　 　　　　　D 答案：C 5.加热高锰酸钾制取氧气，刚产生气体时，试管内剩余固体种类（　　） A. 2种　　 B. 3种　　 C. 4种　　 D. 5种 答案：B 6.实验室中，利用下图所示装置可以制取某些气体，请回答下列问题。 A　　　　 B　　 C　　　　 D　　 　E （1）写出图中标号仪器的名称：①______；②_______。 （2）用大理石和稀盐酸反应制取CO2应选用的发生装置是_______（填字母，下同），选用的收集装置最好是________。（二氧化碳易溶于水，密度比空气大） 答案：（1）①试管　②集气瓶　（2）B　C 板书设计 第三章 维持生命之气——氧气 3.2 制取氧气 第一课时 一、分解过氧化氢制取氧气 1.催化剂和催化作用 ①概念；②特点：“一变”“两不变”。 2.气体发生装置的选择、收集装置的选择 气体发生装置：反应条件和反应物的状态。 气体收集装置：气体性质（溶解性和密度）。 3.用过氧化氢制取氧气 （1）实验装置 （2）实验步骤 第二课时 教学过程 回顾思考 1.在实验室里，常采用　　　　　、　　　　　或　　　　　　　　 的方法制取氧气。 2.在实验室中常用分解过氧化氢的方法制取氧气，其反应的文字表达式为　　　　　　，此反应中二氧化锰起　　　　　　　 作用。 3.在化学反应里能　　　　　　　　　，而本身的　　　　和　　　　在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。 4.实验室里用氯酸钾制取氧气的化学反应的文字表达式为　　　　　　　　　　　　 ，此反应中二氧化锰起　　　　　 作用。 答案：1.加热高锰酸钾　分解过氧化氢　加热氯酸钾 2.过氧化氢水+氧气　催化 3.改变其他物质的化学反应速率　质量　化学性质 4.氯酸钾氯化钾+氧气　催化 导入新课 在实验室常采用分解过氧化氢（H2O2）、加热氯酸钾（KClO3）、加热高锰酸钾（KMnO4）的方法制取氧气。这节课我们继续学习高锰酸钾制取氧气。在学习之前我们首先学习一下仪器的连接，因为这个实验中用到了这些 图示操作方法注意事项 玻璃管插入带孔橡胶塞先把要插入塞子的玻璃管一端用水润湿，左手拿橡胶塞，右手拿玻璃管（靠近要插入塞子的一端），稍稍用力转动插入不可用力过猛，以防玻璃管折断而刺破手掌 玻璃管套上胶皮管先将玻璃管口用水润湿，左手拿胶皮管，右手拿玻璃管，然后稍稍用力插入 用橡胶塞塞住试管左手拿试管，右手拿橡胶塞，橡胶塞慢慢转动，塞进试管口不可用力过猛，以免挤破试管；切不可把试管放在桌上再使劲塞进塞子，以免压破试管
【教师展示】让学生观察高锰酸钾的色、态并描述。 【教师讲述】高锰酸钾和水形成的溶液，它具有杀菌、消毒的作用。 讲授新课 三、高锰酸钾制取氧气 【教师提问】如果要通过化学方法在实验室用高锰酸钾制取氧气，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？ 【学生回答】反应物是固体、反应条件是加热。 【演示实验】将适量的高锰酸钾放入试管中加热，用带火星的木条检验。 【教师讲述】高锰酸钾加热后会产生氧气，同时还生成锰酸钾和二氧化锰。鼓励学生写出此反应的文字表达式。 1.反应原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 【教师提问】可采用何种方法收集氧气？采用该方法的理由是什么？ 【学生回答】（1）根据氧气不易溶于水的性质可用排水法收集。（2）根据氧气的密度比空气大，可用向上排空气法收集。 【教师讲述】 2.一般气体的发生装置选择的规律：根据反应物的状态和反应条件来选择发生装置。气体的收集装置选择的规律：根据气体的性质（密度、溶解性）选择收集装置。 　 　　 【学生讨论】 （1）如何检查下列气体发生装置的气密性？ （2）为什么要在试管口放一团棉花？ （3）为什么试管口要略向下倾斜？ （4）导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集，为什么？ （5）停止加热时，先熄灭酒精灯，再把导管移出水面，可能会造成什么后果？ 在学生回答问题的过程中用课件展示错误操作导致的后果。 【教师点拨】 （1） 　　 图1　　　　　　图2　　　　　 图3 原理：检查装置气密性的原理是密闭容器内气体压强的变化。 方法：常用的检查气密性的方法通常有以下三种。 ①手握法（或者用酒精灯微热法） 具体操作方法：把导管的一端浸入水里，用手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出（放开手后，导管口有段水柱），证明装置不漏气（如图1所示）。 注意：如果容器容积较大（如锥形瓶）时，可以用酒精灯给气体发生装置（如试管、锥形瓶）的底部稍微加热，使容器内温度升高少许，现象同上。 ②液封法（如图2所示） 具体操作方法：用适量的水将长颈漏斗下端封住，将导管末端浸入水中，可以用酒精灯给锥形瓶底部稍微加热检查。 ③注水法（或叫水压法，如图3所示） 具体操作方法：将长颈漏斗的末端伸入液面以下，用弹簧夹夹紧橡胶管，向长颈漏斗中注入一定量的水，静置一段时间后，长颈漏斗内液面高度不变，说明该装置不漏气。 （2）试管口要放一小团棉花，防止加热时高锰酸钾粉末进入导管。 （3）试管口要略向下倾斜，防止药品中所含的湿存水受热后变成水蒸气，到管口处遇冷成水倒流回试管底部，使试管炸裂。 （4）气体中混有空气，使收集到的气体不纯。 （5）如果先熄灭酒精灯，试管内气体温度降低，压强减小，水槽里的水就会被吸入热的试管内，使试管炸裂。 学生阅读教材第76～77页，了解高锰酸钾制取氧气的操作过程。 3.高锰酸钾制取氧气的操作步骤：查（茶）装（庄）定点收离（利）熄（息）。 【学生讨论】氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气与高锰酸钾制取氧气有何不同？ 【学生回答】高锰酸钾制取氧气，试管口要塞一团棉花。 【教师讲述】 4.氧气的检验方法 将带火星的木条伸入瓶内，如果木条复燃，说明该瓶内的气体是氧气。 5.氧气的验满方法 （1）用排水法收集时，当有大气泡从瓶口冒出时，说明该瓶内的氧气已集满。 （2）用向上排空气法收集时，将带火星的木条放在瓶口，如果木条复燃，说明该瓶内的氧气已满。 跟踪练习 1.实验室制取氧气大致可分为下列步骤： ①点燃酒精灯，加热试管。　 ②检查装置的气密性。 ③将高锰酸钾装入试管，塞入一小团棉花，用带导管的橡皮塞塞紧试管，并把试管固定在铁架台上。 ④用排水法收集氧气。 ⑤熄灭酒精灯。 ⑥将导管从水槽中取出。 正确的操作顺序为________________。 答案：②③①④⑥⑤ 2.下图是实验室用高锰酸钾制取和收集氧气的装置图，指出其中的五处错误。 答案：①没用外焰对准高锰酸钾加热；②导管伸入试管过长；③铁夹没夹在距试管口1/3处；④试管口没略向下倾斜；⑤试管口没放一团棉花。 【教师提问】1.写出铁、磷、硫在空气中或氧气中反应的文字表达式。 2.它们属于什么反应类型？ 3.实验室制氧气的三个反应有什么共同点？它们与化合反应有什么不同？ 【学生回答】 1.铁+氧气四氧化三铁 磷+氧气五氧化二磷 硫+氧气二氧化硫 2.它们属于化合反应。 3.本节课所学的三个反应都是由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。化合反应是由多种物质生成一种物质的反应。 【教师讲述】 四、分解反应 1.概念：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。 2.特点：“一变多”。 3.表达式：C→A + B +…… 注意：化合反应和分解反应都是化学反应的基本反应类型。 五、氧气的工业制法（物理变化） 【教师讲述】工业上需要大量氧气，你认为用什么原料制取既经济又可行？ 简单介绍工业制氧气具体过程。 【学生阅读】阅读教材第78页，理解这种利用沸点不同来分离混合物的方法。 【教师讲述】 【教师提问】该过程属于物理变化还是化学变化？ 【学生回答】物理变化。 【归纳总结】工业制氧气的两种方法：（1）分离液态空气法；（2）膜分离技术法。 当堂达标 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 答案：C 2.催化剂在化学反应中所起的作用是（　　） A.加快化学反应速率 B.使生成物的质量增加 C.改变化学反应速率 D.减慢化学反应速率 答案：C 3.实验室制取氧气时，装药品的大试管口应（　　） A.朝下　　　　　　　　　　　B.朝上 C.略向下倾斜　　　　　　　　D.略向上倾斜 答案：C 4.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.加热固体药品前 B.与加热固体药品同时 C.开始有气泡放出时 D.气泡连续并均匀放出时 答案：D 5.如图是初中化学常用的部分实验仪器，据此回答问题。 　　　　 A　　　　　　B　　　　　 C　　　　 D　　 E （1）写出标有序号的仪器名称：①________；②_________。 （2）用氯酸钾制取氧气的发生装置和收集装置为_________或_________，实验中有同学发现对药品加热一段时间后收集不到气体，可能的原因是_____________。 答案：（1）酒精灯　集气瓶　（2）AC　AD　装置漏气 板书设计 第三章 维持生命之气——氧气 3.2　制取氧气 第二课时 三、高锰酸钾制取氧气 1.反应原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气 2.装置的选择：气体的发生装置和收集装置 3.实验室用高锰酸钾制取氧气的操作步骤和注意事项 四、分解反应 1.概念 2.特点 3.表达式 五、氧气的工业制法 1.分离液态空气法 2.膜分离技术法 教学反思