第二单元课题3 制取氧气
——南京市科利华中学 马菁
【教学目标】
1．知识与技能
⑴了解实验室制取氧气的基本原理和主要方法，初步了解通过化学实验制取新物质的方法。
⑵练习连接仪器的基本操作。动手制取氧气。
⑶认识分解反应，能区分简单的分解反应与化合反应。
⑷认识催化剂和催化作用。
⑸知道氧气的工业制法。
2．过程与方法
⑴学习反应原理决定实验装置，气体的性质决定气体的收集方法和验满方法。
⑵学会边实验、边讨论的方法，在活动中激发学习兴趣，在兴趣中提出问题、分析问题、解决问题。
⑶学习运用观察、实验等方法获取信息，从而提高对实验进行分析、思考的能力。
3．情感态度与价值观
⑴保持对化学实验的浓厚兴趣，从而激发学生学习化学的自觉性和积极性。
⑵逐步认知用实验去验证化学理论，从而知道化学是一门以实验为基础的课程，学化学离不开动手实验。
【教学重点】
氧气的制法及实验操作。
【教学难点】
1．催化剂的概念。
2．催化作用。
【教学方法】
复习提问→演示实验→讨沦归纳→实验探究→对比总结→得出结论→拓展视野→提高兴趣。
【教学准备】
1.教师用具：
⑴5％的过氧化氢溶液、二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾、木条、棉花、火柴；
⑵试管（3支）、铁架台（带铁夹）、酒精灯、天平、火柴、药匙、铁架台、滴管、带导管的单孔塞、胶皮管、玻璃导管、集气瓶（带玻璃片）、水槽、坩埚钳。
2.学生用具
⑴5％的过氧化氢溶液
⑵试管、木条
【课时安排】
2课时
第一课时：实验室制取氧气的原理、分解反应、工业制取氧气的原理。
第二课时：加热高锰酸钾制取氧气
【教学过程】
第一课时
【引入】上节课中我们学习了氧气的性质，大家对于老师在实验中使用的一瓶瓶氧气都非常感兴趣吧？是不是很想知道氧气是如何制取的呢？这节课我们就来学习氧气的制取。
【板书】课题3 氧气的制取
【介绍】在化学实验室我们经常用到氧气、二氧化碳等气体参与化学反应，气体不易存放，都是现用现制的，因此学习常见气体的实验室制法很常见，也很重要。
【板书】一、氧气的实验室制法
【介绍】在实验室，有很多药品都能够通过化学变化产生氧气，从组成上看，它们有一个共同特点是都含氧。以下是几种能通过化学变化产生氧气的物质，请你选择合适的制氧药品。
资料：（可配合展示相应的药品）
高锰酸钾 俗称灰锰氧或PP粉，紫黑色晶体，其溶液为紫红色，是常用的消毒剂，加热能很快分解而放出氧气。
氯酸钾 白色晶体，熔点为368℃，加热至400℃时能放出氧气。
过氧化氢 俗称双氧水，无色液体。家庭和医院用的消毒水就是其3％的溶液，它也是一种常用的消毒剂。常温下较浓的溶液会缓慢分解成水和氧气，若与二氧化锰（MnO2）混合，会大大加快反应速度，迅速放出氧气。
氧化汞 红色粉末，剧毒。加热到约500℃时生成汞蒸气和氧气。（汞蒸气有毒！）
水 加热至1000℃高温或或通以直流电（耗电量较大且速率慢）可释放出氧气
【板书】1.药品（反应物）的选择
【提问】根据以上资料你能选择出适合实验室制取氧气的药品吗？
学生：氧化汞分解会产生有毒的汞蒸气，不适合；水分解需要的温度太高，不适合。可以选择的药品是过氧化氢、高锰酸钾。
【小结】选择药品的几个主要原则（要注意绿色化学的发展方向）：1、必须含氧；2、无毒害、污染少；3、节约能源、便于操作
【展示】展示高锰酸钾，让学生观察它的颜色和状态，并描述。
学生能说出高锰酸钾是—种暗紫色的固体。
【介绍】大家对于高锰酸钾其实并不陌生，它溶于水形成的溶液具有杀菌、消毒的作用。因此在药房能买到高锰酸钾消毒片等物质。在加热的条件下，高锰酸钾很快就能产生氧气，并生成另外两种物质。
【板书】2.反应原理
高锰酸钾 锰酸钾 ＋ 二氧化锰 ＋ 氧气。
【过渡】另一种常见的制氧药品是过氧化氢溶液，3%的过氧化氢溶液是无色液体，在常温下即可释放出氧气，思考一下，你能否通过实验检验产生的氧气。
【学生实验】(实验探究)1.试管中加入5 mL5％的过氧化氢溶液，不加热，把带火星的木条伸入试管，观察木条是否复燃？
学生发现木条不能复燃，但能观察到小气泡附着在试管壁上。
【解释】过氧化氢常温下缓慢分解，产生氧气的量很少，不足以使带火星的木条复燃。如果温度升高会怎么样？
【演示实验】(实验探究)2.微微加热装有过氧化氢溶液的试管，有什么现象发生?把带火星的木条伸入试管，观察发生的现象。（若现象不明显可改进：①试管口加1个带有干燥管的装置。②在5％过氧化氢溶液中滴加1滴氢氧化钠溶液。）
学生发现木条能复燃
【解释】温度升高，反应的速率加快了，产生氧气的浓度比较大，就能看到木条复燃的现象了。
【板书】⑵过氧化氢 → 水 + 氧气
【教师演示】(实验探究)3.在另一支试管中加入5mL5％的过氧化氢溶液，并加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察发生的现象。
【引导】在实验3中，过氧化氢与二氧化锰接触迅速产生了大量的氧气，那么二氧化锰到底是不是反应物呢?是不是过氧化氢与二氧化锰反应产生氧气呢？
【辨析】注意实验1、2与3的现象对比，学生能分析出二氧化锰不是反应物，只有过氧化氢是反应物。
【追问】二氧化锰到底是一种什么物质?它在这里起什么作用?
【实验】为了回答这个问题，我们再继续实验进行探讨，请大家注意观察现象并进行思考。
待实验3的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。
【现象】本已不产生气泡的试管，重新加入过氧化氢溶液，仍有气泡产生，用带火星的木条进行检验，带火星的木条进行检验，带火星的木条能够复燃，说明产生的气体还是氧气。
【说明】此实验可以重复多次进行，二氧化锰似乎永远也消耗不完。这种现象说什么？
学生发现说明在用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，二氧化锰可以重复使用。
【讲解】既然二氧化锰可以重复使用，说明在反应前后它的化学性质没有改变，那么它的质量有没有改变呢？这一点，科学家们经过精确的实验，得出了“二氧化锰在反应前后质量未变”的结论。
【提问】科学家们是通过什么实验，才得出这个结论的呢?
学生交流讨论后得出结论：在实验前用精密的天平称量二氧化锰的质量，实验后把二氧化锰从溶液中滤出、洗净、干燥，再称量，比较反应前后二氧化锰质量，发现没有变化。
【提问】既然二氧化锰的质量和化学性质都没有变化，那么它在这里到底起什么作用呢?
教师引导学生发现二氧化锰加快了过氧化氢分解速率的作用，从而得出催化剂的定义。
【讲解并板书】
3.催化剂：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。
催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。
【提问】在用过氧化氢溶液制取氧气的实验中，二氧化锰这种催化剂起了加快化学反应速率的作用，那么是不是所有化学反应的速率都需要加快?
【学生辨析、交流、讨论】不是所有的化学反应速率都需要加快，如钢铁的生锈，食物的变质等反应，发生得越慢越好。
【讲解】事实上，有些化学反应我们希望它的反应速率能快一些，比如今天刚学的过氧化氢溶液制取氧气，这里使用的催化剂二氧化锰能加快反应速率，我们称为“正催化剂”；但是有些化学反应我们则希望它的反应速率能慢一些、延缓一些，如在橡胶制品中常加入一些催化剂以减缓橡胶的老化速度；食用油脂里加入一些催化剂可以有效地防止酸败，我们称这些能减缓反应速率的催化剂为“负催化剂”。所以催化剂的概念中说催化剂能“改变”其他物质的化学反应速率，而不是片面地说成“加快”。
【介绍】催化剂在化工生产中具有重要而广泛的应用，许多反应需要借助于催化剂才能进行或者较快地进行。例如，在化肥、农药、多种化工原料的生产过程中都要用到催化剂，在汽车尾气处理、酿造工业和制药工业中也要用到催化剂，生物体内存在的各种各样的酶其实都是起催化作用的。
【过渡】通过上面的实验并讨论、总结可知二氧化锰不是一种反应物，而是一种催化剂。如果我们要把实验室用过氧化氢制取氧气的这个反应用文字表示出来，二氧化锰应写在什么位置呢?
【讲解】二氧化锰既不是反应物也不是生成物，只是一种催化剂，催化剂应算作反应条件的一种，所以二氧化锰应写在箭头的上方。
【板书】⑵过氧化氢 水 + 氧气。
【过渡】实验室制氧气的方法除了以上两种，有时候还会用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制取氧气。
【板书】⑶氯酸钾 氯化钾 + 氧气
学生根据已学知识了解氯酸钾制氧气的反应条件和生成物。
【提问】以上我们了解了三种在实验室制取氧气的方法，请大家思考一下以上三个化学反应的类型，是否属于我们之前学过的化合反应，为什么？
【学生交流、分析、小结】
⒈化合反应是由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。可表示为A+B→AB。
⒉本节课所学制氧气的三个反应都是由一种物质生成两种或两种以上物质的反应，不属于化合反应。
【讲解】化学上，我们把这种由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应叫做分解反应。
【板书】4．分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。
【提问】化合反应可表示为A+B→AB，那么分解反应该如何表示呢?
学生回答分解反应可表示为AB→A+B。
【总结】简单地讲，化合反应的特点是“多变一”，分解反应的特点是“一变多”。
【说明】分解反应和化合反应一样，都是化学反应中的常见类型，我们以后还会经常遇到。这是利用分类的方法来学习化学，这也是学习的快捷方法，今后我们还将分类学习更多的化学知识。所以遇到相关知识时，大家要注意进行归类。
【过渡】通过本节课的学习我们了解了三种实验室制取氧气的方法。这几种制取氧气的方法速率快，操作简单，产生的氧气也很容易收集。不过若是以工业化生产的要求来看，这些制取氧气的方法成本太高又产量太低，因此在工业上氧气的制法是不一样的。
【板书】二、氧气的工业制法
【提问】工业化生产最注重成本问题，想一想，如果从来源最广泛、最经济、廉价易得的角度来考虑，制取氧气的原料用什么最好？
学生答：空气
教师介绍氧气的工业制法，引导学生阅读教材相关内容（P40资料卡片），了解工业上制取氧气的特点，以及分离液态空气法制取氧气的原理和过程。
【提问】根据你的分析，从空气中获得氧气的过程有没有生成其它物质？属于什么变化？
学生答：没有生成其它物质，是物理变化。
【板书】原理：利用物质的沸点不同
分类：物理变化
【总结本课内容并布置作业】
【板书设计】
课题3 制取氧气
一、氧气的实验室制法
1．药品的选择
2．反应原理
⑴高锰酸钾 锰酸钾 ＋ 二氧化锰 ＋ 氧气。
⑵过氧化氢水+氧气。
⑶氯酸钾 氯化钾 + 氧气
3．催化剂：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质。
催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。
4．分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。
特点：一变多。
表示：AB→A+B。
二、氧气的工业制法——分离液态空气法
原理：利用物质的沸点不同
分类：物理变化
第二课时
【引入】上节课我们学习了在实验室的三种制氧气的方法，了解了过氧化氢、高锰酸钾以及氯酸钾制取氧气的原理。但仅仅了解原理是不够的，这只是理论知识，若要制出一瓶氧气，我们还缺乏实践的动手操作，本节课我们就以高锰酸钾制取氧气为例来具体学习制取氧气的实验操作。
【板书】三、高锰酸钾制氧气的实验操作
【提问】大家已经知道高锰酸钾在加热的条件下会分解出氧气，具体操作时我们该选择哪些仪器组装成产生气体的装置呢？
【学生交流、分析】加热固体的仪器装置
【小结并板书】1.气体发生装置(固体加热型)
【补充】由于加热时高锰酸钾粉末容易随着氧气的气流一起进入导气管，最终导致收集到的氧气不纯。【播放错误操作视频以加深学生的印象】因此我们在试管口塞一小团疏松的棉花来防止这个问题。
【提问】产生的氧气该如何收集呢？我们应该考虑氧气的哪些重要性质呢？
【板书】2.气体的收集方法
【介绍】排水集气法和排空气法的适用范围和各自的优点
【学生交流、分析】氧气可以用排水集气法或者向上排空气法收集
【过渡】接下来请大家观看老师示范一遍以高锰酸钾制取氧气的完整实验过程，操作步骤中的先后顺序以及一些细节都需要大家细心观察并记录下来。
【示范实验】教师示范制取实验的完整过程，并以PPT展示操作步骤，边进行操作边讲解实验过程中的注意事项，提醒学生注意。
【课件展示】3．操作步骤
①、查： 首先组装好装置并检查装置的气密性。
②、装：将固体药品装入大试管（KMnO4应在试管口塞一团疏松的棉花，以防止固体粉末逸出时堵塞导管或扩散到集气瓶，影响收集的氧气的纯度）
③、定：将装好药品的大试管固定在铁架台的铁夹上（铁夹夹在试管中上部便于加热）。
④、点：点燃酒精灯给试管内的药品先预热，然后对准药品所在的部位加热。
⑤、收：待气体均匀连续放出时，开始收集。
⑥、移：收集完毕，将导管移出水槽。
⑦、灭：熄灭酒精灯
【提问】如何证明收集到的气体是氧气呢？
学生回答检验方法
【板书】4.检验方法——带火星的木条伸入集气瓶中复燃
【示范实验】刚才我们用排水集气法收集了一瓶氧气并进行了检验，其实氧气还可以用向上排空气法收集，请看老师的实验操作。
【提问】利用排空气法收集氧气时，要怎么做才能知道什么时候收集满呢？
学生分析并回答验满方法
【板书】5.验满方法——向上排空气法收集一段时间后将带火星的木条放在集气瓶口复燃
【小结】以上是我们利用加热高锰酸钾制取氧气的完整实验过程，请大家思考一下，如果改用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，有什么相同点和不同点呢，为什么？（注意提示学生从制取装置到操作步骤一一分析）
【学生交流、分析】因为反应物的状态和反应条件不一样，所以在气体的发生装置上应该有所区别。
【提问】能否在加热高锰酸钾的装置上进行改动，从而使其能完成过氧化氢制取氧气的实验呢？
【学生交流、讨论】得出固体与液体在常温下产生气体的发生装置（简易型）
【板书】气体发生装置的选择原则：①反应物的状态；②反应条件
【提问】那么用过氧化氢溶液制取氧气的操作步骤与加热高锰酸钾对比，有什么相同点和不同点吗？为什么？
教师根据板书引导学生一一对比两个实验的操作步骤，找异同，加深对操作步骤背后的原理进行思考和总结，不要停留在简单的记忆操作步骤。
【留思考题】这套过氧化氢制取氧气的装置太简单，在具体实验中还会根据我们的需求进一步改进，请大家回去思考以下的几套装置与之相比进行了什么改进，有什么优点。
【小结本课内容并布置作业】
【板书设计】
三、高锰酸钾制氧气的实验操作
1.气体发生装置：
选择原则：①反应物的状态；②反应条件
2.气体收集方法：
选择原则：①气体的水溶性；②气体的密度
3．操作步骤：查、装、定、点、收、离、熄
4. 检验方法——带火星的木条伸入集气瓶中复燃
5. 验满方法——向上排空气法收集一段时间后将带火星的木条放在集气瓶口复燃
课件19张PPT。§2-3 制取氧气 南京市科利华中学 马菁一、实验室制法可产生氧气的药品资料高锰酸钾：俗称灰锰氧或PP粉，紫黑色晶体，其溶液为紫红色，是常用的消毒剂，受热很快分解而放出氧气。氯酸钾：白色晶体，熔点为368℃，400℃时分解放出氧气。过氧化氢：俗称双氧水，无色液体。家庭和医院用的消毒水就是其3％的溶液，它也是一种常用的消毒剂。常温下较浓的溶液会缓慢分解成水和氧气，若与二氧化锰（MnO2）混合，会大大加快反应速度，迅速放出氧气。氧化汞：红色粉末，俗称三仙丹。加热到500℃时分解为汞蒸气和氧气。（汞蒸气有毒！）水：加热至1000℃高温或借助一定的电解设备或通以直流电（耗电量较大）可分解出氧气高锰酸钾：俗称灰锰氧或PP粉，暗紫色晶体，其溶液为紫红色，是常用的消毒剂，受热时很快放出氧气。氯酸钾：白色晶体，熔点为368℃，加热至约400℃时放出氧气。过氧化氢溶液：俗称双氧水，无色液体。家庭和医院用的消毒水就是其3％的溶液，它也是一种常用的消毒剂。常温下较浓的溶液会缓慢生成成水和氧气，若与二氧化锰（MnO2）混合，会大大加快反应速度，迅速放出氧气。氧化汞：红色粉末，剧毒。约500℃时能生成汞蒸气和氧气。汞蒸气有毒！加热至1000℃高温或或通以直流电（耗电量较大且速率慢）可释放出氧气可产生氧气的药品资料高锰酸钾：俗称灰锰氧或PP粉，紫黑色晶体，其溶液为紫红色，是常用的消毒剂，受热很快放出氧气。氯酸钾：白色晶体，熔点为368℃，400℃时释放出氧气。过氧化氢：俗称双氧水，无色液体。家庭和医院用的消毒水就是其3％的溶液，它也是一种常用的消毒剂。常温下较浓的溶液会缓慢生成成水和氧气，若与二氧化锰（MnO2）混合，会大大加快反应速度，迅速放出氧气。氧化汞：红色粉末，剧毒。约500℃时产生汞蒸气和氧气。（汞蒸气有毒！）水：加热至1000℃高温或借助一定的电解设备或通以直流电（耗电量较大）可产生氧气制备氧气的药品选择原则1、必须含氧
2、无毒害、污染少；
3、节约能源、便于操作一、实验室制法1、药品2、反应原理二氧化锰1、这两个实验的反应速度如何？
2、如果不用带火星的木条，还有更简单的方法检验生成氧气的速率吗？
3、反应原理的箭号上的MnO2起什么作用？思考：3、催化剂和催化作用4、一个不能发生的反应加了催化剂就能反应了吗？
5、催化剂一定加快反应速度吗？
6、是否所有的反应都需催化剂？
7、什么办法可以证明催化剂在反应前后其化学性质和质量不变？怎样从过氧化氢溶液中回收二氧化锰？
8、二氧化锰就是催化剂，催化剂就是二氧化锰吗？
9、能做过氧化氢溶液制氧气的催化剂只有二氧化锰吗？实验室制氧气的反应原理课堂练习：
为了保证长时间的潜行，潜水艇里要配备 氧气再生装置，有以下几种制备氧气的方法：1、加热高锰酸钾
2、通电使水分解
3、常温下用一种叫过氧化钠（Na2O2）的物质与二氧化碳反应生成氧气。
你认为最合适在潜水艇里制氧气的方法是哪一种？与其他方法相比其优点是什么？4、分解反应定义：一种物质发生反应生成两种或两种以上的物质字母表达式：A → B + C + ……特征：一变多思考题：1）含氧的物质一定能放出氧气吗？
2）含氧的物质在一定的条件下能放出氧气就一定能用来制氧气吗？
3）这些方法都适用于大量制取氧气吗？大量制取氧气最廉价易得的原料是什么？二、氧气的工业制法——分离液态空气法 空气液态空气氮气（沸点-196℃，先蒸发出来）剩下的主要就是液态氧气物
理
变
化4、气体发生装置的选择反应物是固体，需要加热密度比空气小且不与空气中任何成分反应5、气体收集方法的选择气体不易溶于水且不与水反应气体密度比空气大且不与空气中任何成分反应6、操作步骤及注意事项： ①、查： 首先检查装置的气密性。
②、装：将固体药品装入大试管（若用KMnO4应在试管口塞一团疏松的棉花，以防止固体粉末逸出时堵塞导管或扩散到集气瓶，影响收集的氧气的纯度）
③、固：将装好药品的大试管固定在铁架台的铁夹上（铁夹夹在试管中上部便于加热）。
④、点：点燃酒精灯给试管内的药品先预热，然后对准药品所在的部位加热。
⑤、收：待气体均匀连续放出时，开始收集。
⑥、移：收集完毕，将导管移出水槽。
⑦、灭：熄灭酒精灯。注意：⑥、⑦两步不能颠倒，否则会造成试管破裂！7、检验和验满的方法检验：用带火星的木条放在集气瓶中，若木条复燃，说明该气体是氧气验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，说明氧气已经收集满了总结：氧气的实验室制法
①反应原理：
②反应装置选择的原则：
ⅰ反应物的状态
ⅱ反应的条件
③收集方法选择的原则
ⅰ密度
ⅱ水溶性
④操作步骤
⑤检验方法
⑥验满方法氧气的密度比空气略大，可用向上排空气法氧气不易溶于水，可用排水法带火星的木条放在集气瓶中，若复燃说明是氧气带火星的木条放在集气瓶口，若复燃说明氧气收集满了固液常温型装置固热型装置
