2.2 神奇的氧气第2课时 怎样得到氧气教学设计
文档属性
| 名称 | 2.2 神奇的氧气第2课时 怎样得到氧气教学设计 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 136.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2018-12-03 16:56:41 | ||
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文档简介
2.2神奇的氧气 第2课时 怎样得到氧气
一、设计思想
本节课既是学生初次尝试通过化学反应来获取新的物质，初步体验化学研究的科学方法的新授课，也是典型的气体制备课。在淡化了有关氢气的制取内容后，氧气的制取就显得尤其重要。初中阶段气体制备的所有方法都集中在本节课中，以后学习二氧化碳的制取，是对本节课的教学成果的运用，因此本节课在教材中占有非常重要的地位。
学生刚接触化学这门课，学习热情很高。氧气又是学生熟悉的物质，通过前面的学习，学生已具备观察实验和进行简单实验操作的技能，在教师的引导下，是有能力进行简单的实验设计，尝试得到氧气的。因此本节课的着眼点就是通过动与思，激发学生学习化学的积极性和求知欲。在学习化学实验简单操作的基础上，让学生开始学习比较复杂的仪器装置的装配，进行比较复杂的实验操作，并逐步培养学生相互协作、共同完成综合性较强实验的能力。
在教学过程中，要随时渗透学生让动手做实验，要求学生学会仪器的连接和气密性检查、气体的发生装置和气体的收集方法，并完成“氧气的制备”的实验。通过氧气制取的学习，初步学会气体制备实验的一般方法，为以后制取和收集其他气体，研究它们的性质打下基础，逐步培养学生设计、比较与选择的能力。
在步步推进的过程中，引出催化剂、分解反应等化学概念。
二、教学目标
1. 知识与技能
（1）了解工业制取氧气的基本方法和原理。
（2）掌握实验室制取氧气的原理、装置、操作及氧气的检验方法。
（3）了解催化剂和催化作用的概念。
（4）理解分解反应的定义及其跟化合反应的区别。
2. 过程与方法
（1）通过学生分组实验探究,培养学生的实验能力及合作交流能力。
（2）初步培养学生分析、对比和迁移知识的能力。
3. 情感态度与价值观
通过对催化剂的实验探究，激发学生学习和探究的兴趣，培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和良好的实验习惯。
三、重点和难点
教学重点：实验室制取氧气的反应原理、实验装置、操作方法及氧气的检验方法。
教学难点：催化剂的概念以及使学生初步了解科学的探究方法。
四、教学用品
药品：氯酸钾、高锰酸钾、二氧化锰、双氧水。
仪器：试管、单孔橡皮塞、导管、集气瓶、毛玻片、水槽、酒精灯、火柴、木条、铁架台及铁夹、试管夹、药匙等。
媒体：多媒体电脑、实物投影仪、PPT课件。
五、教学流程
1.流程图
2. 流程说明
[1]创设情境，导入新课。
[2][3]从氧气的某些用途，自然引发怎样得到氧气的话题。
[4][5][6][7][8]围绕利用空气制氧，解决工业制氧的系列问题；再结合前面学习中经常涉及的水分解，探讨用水作为制氧原料的可行性。
[9][10][11]在明确制氧原料的基本前提下，开始寻找哪些物质能产生氧气，从而引出氧气检验的问题和催化剂的概念。
[12][13][14][15][16][17]以确定氯酸钾和二氧化锰作制氧原料为起点，认识制氧的整个流程，包括反应原理、发生装置、收集方法、收集装置、检满问题及各个操作中的注意点。
[18][19]以回收二氧化锰为话题，简单探讨不溶性固体混合物的分离方法及操作过程。
[20][21][22]通过高锰酸钾制氧，知道在什么情况下可选用固体加热分解制气体的装置来制取气体。
[23][24][25][26]再用双氧水作原料来制取氧气，知道固－液不加热制气体装置的优点及操作注意点。
[27][28][29]通过对三个制备方法反应原理的梳理，形成分解反应概念。
[27]师生共同小结，结束本课。
六、教学案例
1. 教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
导
入
课
题
[图片展示]医疗急救和医学救助输氧、神舟6号推进剂、富氧炼钢、潜水员呼吸、金属切割等。
（引导：许多场合需要纯氧）
[设问]如何获取氧气？
[引导]我们周围最容易得到的含氧资源有什么？用什么方法可以从中得到氧气？
[讲解]制氧方法有工业制法和实验室制法。实验室制法一般适用于制取少量氧气，要求装置简单，操作方便。而当需要大量氧气时，就需要用工业方法来制取。工业制法也要考虑很多因素，如原料要廉价易得，制得的氧气纯度要高、环保等。
[板书]四、氧气的制取
观后谈感受。（回忆前面学习的知识）
思考
回答：空气、水。
听
从实际需要出发引入课题。
带问题进新课。使学生先有整体的了解为下面的学习作准备。
工
业
制
氧
1．工业制氧
[分析思考]阅读课本P49“思考与讨论”
（提示：这段内容揭示了工业制氧的相关原理）
阅读同时再思考如下几个问题。
[媒体]①工业制氧的大致流程是怎样的？
②工业制氧利用了什么原理？采用什么方法？
③是物理变化还是化学变化，为什么？
（没有新物质产生）
④工业制氧得到的氧气是纯净物还是混合物，为什么？
（以小组为单位，逐一解决问题，要让每个小组有发言机会，同步进行小结）
[讲解]“思考与讨论”下面有一句话：将水通直流电能得到氧气。
[设问]能不能以水为原料来制取氧气？
[媒体]水电解模拟实验
[问题1]水电解得到什么？
化学反应式该怎样写？
（请学生板演，作出反馈）
[问题2]用这种方法制取氧气可行吗？
[讲解]以水为原料制取氧气，理论上是可行的，但要消耗大量的电。因此，在对氧气纯度要求不太高时，工业上一般不采取这种方法制取。那能不能作为实验室制取氧气的方法呢？
[讲解]也不行，电解水得到氧气的速度比较慢。那有没有更快捷的方法，一起来探索一下。
阅读。
体会教师的提示。
回答
先液化，再分离。
各气体的沸点不同，分离液态空气。
物理变化。
混合物（有二氧化碳等）。
看书
思考
观看
氢气和氧气。
书写
发表观点。
思考、回答。
结合观看内容，发表见解。
了解工业制氧的流程、原理等。
催
化
剂
[讲解]第一步：还是要寻找原料。
[小结]要从某些含氧化合物中去寻找。
出示药品：氯酸钾（KClO3）、二氧化锰（MnO2）、高锰酸钾（KMnO4）、双氧水（H2O2）
（二氧化锰：黑色固体；氯酸钾：白色固体；高锰酸钾：暗紫色固体；双氧水：无色液体）
[讲解]第二步：所选原料要能产生氧气。
[问题]如何来检验有没有氧气产生？
（提示：氧气能帮助燃烧）
[小结]用带火星的木条，看能否复燃。能复燃，说明有氧气产生。
[布置学生探究实验]请各小组按要求进行探索实验。
（要求各小组分工合作）
[实验1]单独加热二氧化锰有没有氧气产生？
[实验2]单独加热氯酸钾有没有氧气产生？
[实验3]加热氯酸钾和二氧化锰的混合物有没有氧气产生？
[引导讨论]根据以上实验，你们有哪些判断？
[小结]氯酸钾可以用来制取氧气，二氧化锰不能。二氧化锰在加热氯酸钾制取氧气的反应中起到了加快反应速度的作用。
[设问]在此过程中二氧化锰本身发生变化了吗？
带着疑问来继续探究
[布置学生探究实验]继续加热试管内物质，一直到不再产生氧气为止，再加入氯酸钾，加热，观察有无氧气放出。
[讲解]二氧化锰自身不能产生氧气，却能使氯酸钾在较低温度下很快放出氧气。在化学上，类似二氧化锰的这类物质还有不少，我们把这类物质统称为催化剂。
[板书]催化剂概念
强调：“一变二不变”（一变：使其他物质反应速度变快；二不变：自身的质量和化学性质）
讨论并提出观点。
观察药品的颜色与状态。
认识药品。
讨论并说出自己的方法
完成实验并认真观察、记录、分析。
没有氧气放出。
有，但要到沸腾状态。
很快有氧气产生。
讨论回答
思考、回答
实验
有氧气产生。说明二氧化锰没有变化。
认识催化剂。
与教师一起寻找概念关键词。
知道制氧原料的基本要求。
知道氧气的检验方法。
培养学生的探索精神，让学生了解探索路径。
培养分析问题的能力。
知道催化剂的特性。
实
验
室
制
氧
方
法
（1）
[小结]实验室里可以用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制氧气。
[板书]反应原理：
氯酸钾 氯化钾+氧气
[讲解]把刚才的实验装置改进一下，就能得到实验室制取氧气的发生装置。
[教师动、学生议]共同得出氧气发生装置的要点。
①用铁架台和铁夹固定大试管；
②试管口向下还是向上倾斜；（提示：加热过程中可能会产生水，为了防止试管破裂，试管口应略向下。）
③铁夹夹在试管的哪个部位？
④试管的高度应该多高？（提示：因为要用酒精灯加热，所以不能太高，也不能太低）
⑤药品该怎么放？（提示：药品的受热面越大，反应越快，药品利用率越高）
⑥该如何加热？（提示：给试管里的液体如何加热？）
⑦导管超出橡皮塞多一点还是少一点好。（提示：加热后有气体产生，粉末状固体有可能与气体一些流出）
（重新安装一次，让学生观察完整的发生装置。）
（提醒学生安装顺序：先下后上，先左后右。）
[小结]发生装置要点（略）
[设问]怎样把产生的氧气收集起来？
（要设计一套收集装置）
[想一想]可以用什么方法收集氧气？（提示：可根据氧气的某些物理性质）
[引导]氧气难溶于水，如果把氧气通入灌满水的集气瓶中，把水挤走就能得到氧气。我们把这种方法叫做排水集气法。[设问]如果能溶于水或能与水反应的气体，可以用排水法收集吗？
[讲解]也可以直接让氧气来赶走空气，这时瓶口应向上还是向下？
[追问]什么原因？
[小结]因为氧气的密度比空气大，所以瓶口应向上，这种方法称为向上排空气法；如果密度比空气小，集气瓶口应向下，称为向下排空气法。
[想一想]实验时，怎么知道氧气已经收满？
（提示：如果用排水法，瓶中水排尽就满了，此时气体就会跑到水槽中，水槽中就会出现气泡；如果用排空气法，满了氧气就会逸出，此时将带火星的木条放到瓶口，木条会复燃。）
明确加热氯酸钾和二氧化锰的混合物是实验室制氧的方法之一。
明确发生装置的要点。
试管口略向下倾斜。
中上部。
保证外焰部位加热。
平铺。
先预热，再集中加热。
稍伸出橡皮塞。
知道装置的安装原则。
思考、讨论。
筛选氧气的物理性质。
知道根据溶解性决定能否用排水法。
不可以
思考、回答。
密度比空气大。
知道根据密度选择用向上还是向下排空气法。
思考
了解检满方法
让学生了解实验室制氧①的方法、原理、装置、操作注意点、收集及检满方法等。
制
氧
的
操
作
要
点
[演示实验] 制取氧气。
没有气体产生。
可能出了什么问题？
[引导]前面已证明这个实验一定能迅速产生氧气，现在没有气体，说明什么？
（装置漏气）
[小结]加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的操作有七个要点。用一句话来概括就是：“茶庄”定点收“利息”。具体的含义是：
①查：检查装置气密性。
怎么查？
（教师示范，学生模仿）
利用什么原理？
（气体热胀冷缩）
②装：填装药品（氯酸钾和二氧化锰混合物）；
③定：固定发生装置和收集装置；
④点：点燃酒精灯；
⑤收：收集气体；
[设问]是不是一有气泡冒出，立即收集？
那什么时候能够收集？
（明确：有大量气泡冒出时再收集）
⑥离：导管离开水槽；
⑦熄：熄灭酒精灯
[设问]⑥、⑦两步是否可以对调一下
为什么？
[引导]熄灭酒精灯，温度会降低，气体体积会怎么样？压强会怎么样？
[提示]此时导管还在水槽里，水倒流进试管，会产生什么后果？
[强调]为了防止水倒流进试管，导致试管破裂，一定要先从水槽中取出导管，再熄灭酒精灯。
[师生合作完成演示实验]制取一瓶氧气
期待。
帮助老师。
思考、讨论。
找问题症结。
了解操作要点。
思考。
实验。
思考并回答。
回想具体操作。
思考、回答。
讨论并回答。
思考。
体积、压强均减小。
试管破裂。
认真观察。
突出操作的规范性。
回
收
二
氧
化
锰
[设问]反应结束后试管内剩余固体是什么？
怎么分离？
[提示]氯化钾能溶于水，二氧化锰不溶于水。
第一步做什么？
第二步做什么？
过滤后得到什么？
要得到氯化钾还需做什么？
（引导：要将水蒸发掉）
回答：氯化钾与二氧化锰。
思考讨论。
溶解。
过滤。
二氧化锰。
知道要蒸发。
学习混合物的分离方法。
培养学生解决实际问题的能力。
实
验
室
制
氧
方
法
（2）
[讲解]实验室除了用加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气外，还可以通过加热高锰酸钾的办法来制取氧气。
（出示高锰酸钾固体）
这个方法的反应原理（书写化学反应式）
[说一说]根据反应原理，你准备用怎样的发生装置？
（引导：与加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气各个环节是否都基本相仿）
[小结]今后凡是碰到用固体加热来制取气体都可以用这套装置。
知道还有新的方法。
书写。
选择自己的发生装置。
明确可用上面的装置。
进一步认识固体加热分解制气体的装置。
培养学生的知识迁移能力。
巩固所学知识。
实
验
室
制
氧
方
法
（3）
[讲解]常用的消毒剂──双氧水在二氧化锰的催化作用下，常温时就能分解生成水和氧气。如果用双氧水来制取氧气，能否用刚才的装置？
（出示：双氧水）
[追问]理由？
（反应物是固体和液体，反应不需加热）
[追问]如果现在要用双氧水来制取氧气，该用怎样的发生装置？
（出示已经设计好的发生装置，让学生选择）
汇总各小组的意见，形成共同观点。
[小结]凡是用固体与液体反应，不需加热来制取气体，可用右图装置。
[问题]如果用长颈漏斗代替分液漏斗应注意什么？
（出示样品）
（长颈漏斗下端应伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出）
[追问]要不要做气密性检查
（制取气体一定要做气密性检查）
[追问]怎么做气密性检查？
[演示]气密性检查。（关闭止水夹，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。）
（同时提醒：导管只需略微伸出橡皮塞）
[设问]该装置有什么优点？
（可以控制反应的速度，可以随时添加液体。）
[学生实验]往一支装有5%过氧化氢溶液的试管中加入少量的二氧化锰，再把带火星的木条伸入试管中，观察发生的现象。
作出判断：不能。
知道装置选择的依据。
讨论、设计
对照小组的设计，选择。
认识固---液反应，不加热制取氧气的装置。
讨论。
知道注意点。
回答：要。
思考。
知道类似装置气密性检查的方法。
思考、讨论、比较。
小组合作完成实验。
认识固---液，不加热制取气体的发生装置。
分
解
反
应
[设问]以上三种制取氧气的方法，你认为用哪一种方法制取氧气更方便？理由是什么？
请写出三种制氧方法的化学反应式
[展示]几位学生的成果
师生共同评价
[设问]虽然方法有差异，但就它们的化学反应式来看，有没有共同点？
[板书]由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应叫分解反应。
[练习]判断下列反应哪些是化合反应，哪些是分解反应？（见相关链接：课堂练习）
[设问]分解反应与化合反应有何不同？
[结论]化合反应生成物只有一种，而分解反应反应物只有一种。
回答：第三种
理由：简单、方便、安全等
书写
对照自己的成果。
寻找共同点。
明确概念要点。
作出自己的判断。
结合练习回答。
形成分解反应的概念并知道与化合反应的区别。
小
结
1．本节课学到了什么？
2．学习后有什么体会？
（参与学生活动）
回顾学习内容
梳理知识，完善网络
作
业
布
置
书面作业：书本P52③⑤⑥练习部分“神奇的氧气”（二）
课外拓展
各小组通过上网（www.pep.com.cn）、查阅资料等途径，搜集有关催化剂的资料，并结合课本P40习题4为“寻找新的催化剂”研究性实验作准备。
记录
巩固知识
2. 主要板书
第二章 浩瀚的大气
§2．2 神奇的氧气
四、氧气制法
1．工业制法
（1）流程：空气液化后分离液态空气
（2）原理：各气体的沸点不同
（3）是物理变化，得到的氧气是混合物
2．催化剂：在化学反应里，能使其它物质的化学反应速度加快，而本身的质量和化学性质都不发生改变的物质
3．实验室制法
（1）方法一：加热氯酸钾和二氧化锰混合物
①原理：
②发生装置：固体加热制气体的装置
注意点：A、试管口向下倾斜
B、铁夹夹在试管中上部
C、用外焰加热，先预热再集中加热
D、药品斜铺
③收集方法：A、排水法：氧气难溶于水
B、向上排空气法：氧气的密度比空气大）
④检满：A、排水法：气泡从水槽中出现
B、向上排空气法：带火星的木条放在瓶口，复燃
⑤操作要点：A、查：检查装置气密性
B、装：填装药品
C、定：固定装置
D、点：点燃酒精灯
E、收：收集气体（有大量气泡冒出时再收集）
F、离：导管离开水槽
G、熄：熄灭酒精灯
（为防止水倒流，导致试管破裂，一定要先从水槽中取出导管，再熄灭酒精灯）
（2）方法二：加热高锰酸钾
①反应原理
②装置选择
（3）方法三：用双氧水制氧
①反应原理
②装置选择：固---液不加热制气体
③优点：随制随取
④操作注意点：A、长颈漏斗伸入液面以下，防止气体逸出
五、分解反应：由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应
3. 相关链接
课堂练习
1．下列反应属于分解反应的是（ ）属于化合反应的是（ ）
A．硫＋氧气二氧化硫 B．石蜡＋氧气二氧化碳＋水
C．氧化汞氧气＋汞 D．铁＋氧气 四氧化三铁
氧气的工业制法和空分装置
要想使空气液化，就需要把空气冷却到临界温度以下。空气及氧气、氮气的沸点、临界温度和临界压力如下表所示
气体名称
沸点（1.013×105帕）（℃）
临界温度（℃）
临界压力（兆帕）
空气
—193.0
—140.5
3.766
氧气
—182.9
—118.4
5.043
氮气
—195.8
—146.8
3.400
在工业上使空气冷冻液化，是利用它在绝热条件下膨胀时本身温度会下降的性质。
压缩了的气体经过阀门的狭孔隙降到低压的膨胀过程叫“节流”。气体节流膨胀时，必须克服分子间的引力作用，因而消耗一定内能表现为气体温度降低。如果将空气加压到 3×107帕再使它经膨胀机膨胀到1×105帕，则可降温约100摄氏度。再将通过膨胀降温的冷空气送回热交换器，与来自压缩机的高压空气进行热交换，将高压空气冷却。冷循环一定时间后，通过热交换深冷的高压空气就能冷却到足够低温——当它继续降压膨胀时，就有一部分冷空气冷凝成液态空气。
液态空气主要是由液态液态氮和稀有气体组成的混合物（水和二氧化碳已事先除去），根据它们不同的沸点，可以在有多层塔板的特制精馏塔内将它们分离。
空气分离装置：http://baike.baidu.com/view/1037662.htm
人类使用催化剂的历史：http://gz.fjedu.gov.cn/huaxue/ShowArticle.asp?ArticleID=1167
氧气的工业制法：http://www.tudou.com/programs/view/Zad-N2VyvhY/
常见气体的收集方法有两大类：
1．排水取气法。它适用于难溶或微溶于水的气体收集，如氢气、氧气、一氧化碳等。操作时要注意，集气瓶中要将水注满，不得有气泡，否则收集的气体不纯（见图）。为了保证收集的气体纯净，从导气管中刚刚冒出的气泡不要收集，它们可能是发生器中残留的空气。要待出现持续而稳定的气流后再收集。排水取气法收集的气体都含有水蒸气。
2．排空气取气法。对于和水易发生反应、能溶于水或密度与空气相差较大的气体，如二氧化碳、氨气等，应采用此法收集。由于气体密度的不同又分为：
（1）向上排空气法。收集密度大于空气的气体。如二氧化碳、氧气、氯气等。
（2）向下排空气法。收集密度小于空气的气体。如氢气、氨气等。
一般被收集气体的式量与空气的平均式量29相比较，来判断气体的密度是否大于空气的密度。以确定收集方法。
操作时要注意，将导气管要插入集气瓶底部，以使集气瓶中的空气顺利地完全排出，收集到较纯的气体，同时集气瓶瓶口要用玻璃片盖住。
对于有毒的气体要在通风橱中收集，最好安装尾气吸收装置。
无论用上述哪种方法收集的气体，在放置时要用玻璃片盖住集气瓶，密度大于空气的气体，集气瓶应该正放；密度小于空气的气体，集气瓶应该倒放，以免气体逸散。
催化剂的特性：
催化剂能够改变化学反应速率；催化剂不能改变反应物的产率；催化剂在化学反应前后其质量和化学性质保持不变；催化剂具有选择性；催化剂具有一定的活化温度；催化剂具有专一性；催化剂一般具有高效性，用量少，效果显著；当反应物中混有少量可以与催化剂反应的其它杂质时，可使催化剂失去其活性，这种现象叫催化剂中毒。
余祖熙──我国工业用催化剂的开拓者
余祖熙，化工催化剂专家。他长期从事化工催化剂的研究开发工作，研制成功一系列硫酸和合成氨用催化剂，并成功地进行工业化生产，对我国化工生产发展贡献突出。
www.gmw.cn/content/2006-09/13/content_479413.htm - 31k
实验室制氧的常见问题问答：www.ycgls.com/Article_Show.asp?ArticleID=232 - 25k
实验室制氧错误课件下载：www.kejianhome.com/edu/html/56/154/21681.html - 31k
溶解度最大的气体
许多气体都能够溶解在水中。但各种气体在水里的溶解度是不同的。通常情况下，1体积的水能够溶解1体积的二氧化碳。而1体积的水只能溶解1/10体积的氢。氢这种气体的溶解度可见很小。相比之下，有些气体的溶解度比二氧化碳还要强得多。在1个大气压和20℃时，1体积水能溶解2.4体积的硫休氢气体或2.5体积的氯气。氨是溶解度最大的气体。它是一种有刺激性纂味的气体，在1个大气压和20℃时，1体积水约能深解700体积氨气。氨气的水溶液称为氨水。氨水是一种重要的肥料。而氨是现代化工业上最重要的产品之一，可用来制造硝酸、炸药等，也可用来制造药品。氨还有其他一些性质：它容易气化，气压降低，它就可急剧蒸发，同时它又易液化，在－33℃的情况下，它就会凝结成为无色液体，同时还会释入出大量的热。
七、教学反思
《怎样得到氧气》在教材中所占的篇幅不多，但却是本单元最重要的教学任务之一。课前教师要作好对教材的研究处理和挖掘工作，以便在课堂教学时作适当的展开和调节。
在具体教学中，我们可以将氯酸钾、高锰酸钾和过氧化氢分解产生氧气的条件进行比较，从而让学生理解不同反应物、不同条件，需要不同的实验装置。同样，气体的收集装置，也因气体的性质不同而不同。在进行催化剂的探究活动中，是否可以考虑指导学生模仿二氧化锰探究氧化铜或氧化铁的催化作用。这样做既可保持和提高学生对探究学习的兴趣，也使得基础性课程和拓展性课程得到一个有机的结合。
教学用时紧张是本课教学面临的大问题，是否可以考虑作如下处理：一是将教学与学生实验结合，二是直接通过查阅空气主要成分的沸点或利用教材P49工业制氧流程，引出工业制氧的方法，以节约时间，甚至考虑直接通过录象、投影或网络媒体来让学生了解即可。但保留工业制氧属于哪种变化的判断，目的是指导学生对以前学过的概念进行复习。本节课的两个化学概念：催化剂和分解反应，教材上的解释比较平淡，教师一定要帮助学生作好归纳演绎、分析比较以及运用的工作。
一、设计思想
本节课既是学生初次尝试通过化学反应来获取新的物质，初步体验化学研究的科学方法的新授课，也是典型的气体制备课。在淡化了有关氢气的制取内容后，氧气的制取就显得尤其重要。初中阶段气体制备的所有方法都集中在本节课中，以后学习二氧化碳的制取，是对本节课的教学成果的运用，因此本节课在教材中占有非常重要的地位。
学生刚接触化学这门课，学习热情很高。氧气又是学生熟悉的物质，通过前面的学习，学生已具备观察实验和进行简单实验操作的技能，在教师的引导下，是有能力进行简单的实验设计，尝试得到氧气的。因此本节课的着眼点就是通过动与思，激发学生学习化学的积极性和求知欲。在学习化学实验简单操作的基础上，让学生开始学习比较复杂的仪器装置的装配，进行比较复杂的实验操作，并逐步培养学生相互协作、共同完成综合性较强实验的能力。
在教学过程中，要随时渗透学生让动手做实验，要求学生学会仪器的连接和气密性检查、气体的发生装置和气体的收集方法，并完成“氧气的制备”的实验。通过氧气制取的学习，初步学会气体制备实验的一般方法，为以后制取和收集其他气体，研究它们的性质打下基础，逐步培养学生设计、比较与选择的能力。
在步步推进的过程中，引出催化剂、分解反应等化学概念。
二、教学目标
1. 知识与技能
（1）了解工业制取氧气的基本方法和原理。
（2）掌握实验室制取氧气的原理、装置、操作及氧气的检验方法。
（3）了解催化剂和催化作用的概念。
（4）理解分解反应的定义及其跟化合反应的区别。
2. 过程与方法
（1）通过学生分组实验探究,培养学生的实验能力及合作交流能力。
（2）初步培养学生分析、对比和迁移知识的能力。
3. 情感态度与价值观
通过对催化剂的实验探究，激发学生学习和探究的兴趣，培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和良好的实验习惯。
三、重点和难点
教学重点：实验室制取氧气的反应原理、实验装置、操作方法及氧气的检验方法。
教学难点：催化剂的概念以及使学生初步了解科学的探究方法。
四、教学用品
药品：氯酸钾、高锰酸钾、二氧化锰、双氧水。
仪器：试管、单孔橡皮塞、导管、集气瓶、毛玻片、水槽、酒精灯、火柴、木条、铁架台及铁夹、试管夹、药匙等。
媒体：多媒体电脑、实物投影仪、PPT课件。
五、教学流程
1.流程图
2. 流程说明
[1]创设情境，导入新课。
[2][3]从氧气的某些用途，自然引发怎样得到氧气的话题。
[4][5][6][7][8]围绕利用空气制氧，解决工业制氧的系列问题；再结合前面学习中经常涉及的水分解，探讨用水作为制氧原料的可行性。
[9][10][11]在明确制氧原料的基本前提下，开始寻找哪些物质能产生氧气，从而引出氧气检验的问题和催化剂的概念。
[12][13][14][15][16][17]以确定氯酸钾和二氧化锰作制氧原料为起点，认识制氧的整个流程，包括反应原理、发生装置、收集方法、收集装置、检满问题及各个操作中的注意点。
[18][19]以回收二氧化锰为话题，简单探讨不溶性固体混合物的分离方法及操作过程。
[20][21][22]通过高锰酸钾制氧，知道在什么情况下可选用固体加热分解制气体的装置来制取气体。
[23][24][25][26]再用双氧水作原料来制取氧气，知道固－液不加热制气体装置的优点及操作注意点。
[27][28][29]通过对三个制备方法反应原理的梳理，形成分解反应概念。
[27]师生共同小结，结束本课。
六、教学案例
1. 教学过程
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
导
入
课
题
[图片展示]医疗急救和医学救助输氧、神舟6号推进剂、富氧炼钢、潜水员呼吸、金属切割等。
（引导：许多场合需要纯氧）
[设问]如何获取氧气？
[引导]我们周围最容易得到的含氧资源有什么？用什么方法可以从中得到氧气？
[讲解]制氧方法有工业制法和实验室制法。实验室制法一般适用于制取少量氧气，要求装置简单，操作方便。而当需要大量氧气时，就需要用工业方法来制取。工业制法也要考虑很多因素，如原料要廉价易得，制得的氧气纯度要高、环保等。
[板书]四、氧气的制取
观后谈感受。（回忆前面学习的知识）
思考
回答：空气、水。
听
从实际需要出发引入课题。
带问题进新课。使学生先有整体的了解为下面的学习作准备。
工
业
制
氧
1．工业制氧
[分析思考]阅读课本P49“思考与讨论”
（提示：这段内容揭示了工业制氧的相关原理）
阅读同时再思考如下几个问题。
[媒体]①工业制氧的大致流程是怎样的？
②工业制氧利用了什么原理？采用什么方法？
③是物理变化还是化学变化，为什么？
（没有新物质产生）
④工业制氧得到的氧气是纯净物还是混合物，为什么？
（以小组为单位，逐一解决问题，要让每个小组有发言机会，同步进行小结）
[讲解]“思考与讨论”下面有一句话：将水通直流电能得到氧气。
[设问]能不能以水为原料来制取氧气？
[媒体]水电解模拟实验
[问题1]水电解得到什么？
化学反应式该怎样写？
（请学生板演，作出反馈）
[问题2]用这种方法制取氧气可行吗？
[讲解]以水为原料制取氧气，理论上是可行的，但要消耗大量的电。因此，在对氧气纯度要求不太高时，工业上一般不采取这种方法制取。那能不能作为实验室制取氧气的方法呢？
[讲解]也不行，电解水得到氧气的速度比较慢。那有没有更快捷的方法，一起来探索一下。
阅读。
体会教师的提示。
回答
先液化，再分离。
各气体的沸点不同，分离液态空气。
物理变化。
混合物（有二氧化碳等）。
看书
思考
观看
氢气和氧气。
书写
发表观点。
思考、回答。
结合观看内容，发表见解。
了解工业制氧的流程、原理等。
催
化
剂
[讲解]第一步：还是要寻找原料。
[小结]要从某些含氧化合物中去寻找。
出示药品：氯酸钾（KClO3）、二氧化锰（MnO2）、高锰酸钾（KMnO4）、双氧水（H2O2）
（二氧化锰：黑色固体；氯酸钾：白色固体；高锰酸钾：暗紫色固体；双氧水：无色液体）
[讲解]第二步：所选原料要能产生氧气。
[问题]如何来检验有没有氧气产生？
（提示：氧气能帮助燃烧）
[小结]用带火星的木条，看能否复燃。能复燃，说明有氧气产生。
[布置学生探究实验]请各小组按要求进行探索实验。
（要求各小组分工合作）
[实验1]单独加热二氧化锰有没有氧气产生？
[实验2]单独加热氯酸钾有没有氧气产生？
[实验3]加热氯酸钾和二氧化锰的混合物有没有氧气产生？
[引导讨论]根据以上实验，你们有哪些判断？
[小结]氯酸钾可以用来制取氧气，二氧化锰不能。二氧化锰在加热氯酸钾制取氧气的反应中起到了加快反应速度的作用。
[设问]在此过程中二氧化锰本身发生变化了吗？
带着疑问来继续探究
[布置学生探究实验]继续加热试管内物质，一直到不再产生氧气为止，再加入氯酸钾，加热，观察有无氧气放出。
[讲解]二氧化锰自身不能产生氧气，却能使氯酸钾在较低温度下很快放出氧气。在化学上，类似二氧化锰的这类物质还有不少，我们把这类物质统称为催化剂。
[板书]催化剂概念
强调：“一变二不变”（一变：使其他物质反应速度变快；二不变：自身的质量和化学性质）
讨论并提出观点。
观察药品的颜色与状态。
认识药品。
讨论并说出自己的方法
完成实验并认真观察、记录、分析。
没有氧气放出。
有，但要到沸腾状态。
很快有氧气产生。
讨论回答
思考、回答
实验
有氧气产生。说明二氧化锰没有变化。
认识催化剂。
与教师一起寻找概念关键词。
知道制氧原料的基本要求。
知道氧气的检验方法。
培养学生的探索精神，让学生了解探索路径。
培养分析问题的能力。
知道催化剂的特性。
实
验
室
制
氧
方
法
（1）
[小结]实验室里可以用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物来制氧气。
[板书]反应原理：
氯酸钾 氯化钾+氧气
[讲解]把刚才的实验装置改进一下，就能得到实验室制取氧气的发生装置。
[教师动、学生议]共同得出氧气发生装置的要点。
①用铁架台和铁夹固定大试管；
②试管口向下还是向上倾斜；（提示：加热过程中可能会产生水，为了防止试管破裂，试管口应略向下。）
③铁夹夹在试管的哪个部位？
④试管的高度应该多高？（提示：因为要用酒精灯加热，所以不能太高，也不能太低）
⑤药品该怎么放？（提示：药品的受热面越大，反应越快，药品利用率越高）
⑥该如何加热？（提示：给试管里的液体如何加热？）
⑦导管超出橡皮塞多一点还是少一点好。（提示：加热后有气体产生，粉末状固体有可能与气体一些流出）
（重新安装一次，让学生观察完整的发生装置。）
（提醒学生安装顺序：先下后上，先左后右。）
[小结]发生装置要点（略）
[设问]怎样把产生的氧气收集起来？
（要设计一套收集装置）
[想一想]可以用什么方法收集氧气？（提示：可根据氧气的某些物理性质）
[引导]氧气难溶于水，如果把氧气通入灌满水的集气瓶中，把水挤走就能得到氧气。我们把这种方法叫做排水集气法。[设问]如果能溶于水或能与水反应的气体，可以用排水法收集吗？
[讲解]也可以直接让氧气来赶走空气，这时瓶口应向上还是向下？
[追问]什么原因？
[小结]因为氧气的密度比空气大，所以瓶口应向上，这种方法称为向上排空气法；如果密度比空气小，集气瓶口应向下，称为向下排空气法。
[想一想]实验时，怎么知道氧气已经收满？
（提示：如果用排水法，瓶中水排尽就满了，此时气体就会跑到水槽中，水槽中就会出现气泡；如果用排空气法，满了氧气就会逸出，此时将带火星的木条放到瓶口，木条会复燃。）
明确加热氯酸钾和二氧化锰的混合物是实验室制氧的方法之一。
明确发生装置的要点。
试管口略向下倾斜。
中上部。
保证外焰部位加热。
平铺。
先预热，再集中加热。
稍伸出橡皮塞。
知道装置的安装原则。
思考、讨论。
筛选氧气的物理性质。
知道根据溶解性决定能否用排水法。
不可以
思考、回答。
密度比空气大。
知道根据密度选择用向上还是向下排空气法。
思考
了解检满方法
让学生了解实验室制氧①的方法、原理、装置、操作注意点、收集及检满方法等。
制
氧
的
操
作
要
点
[演示实验] 制取氧气。
没有气体产生。
可能出了什么问题？
[引导]前面已证明这个实验一定能迅速产生氧气，现在没有气体，说明什么？
（装置漏气）
[小结]加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的操作有七个要点。用一句话来概括就是：“茶庄”定点收“利息”。具体的含义是：
①查：检查装置气密性。
怎么查？
（教师示范，学生模仿）
利用什么原理？
（气体热胀冷缩）
②装：填装药品（氯酸钾和二氧化锰混合物）；
③定：固定发生装置和收集装置；
④点：点燃酒精灯；
⑤收：收集气体；
[设问]是不是一有气泡冒出，立即收集？
那什么时候能够收集？
（明确：有大量气泡冒出时再收集）
⑥离：导管离开水槽；
⑦熄：熄灭酒精灯
[设问]⑥、⑦两步是否可以对调一下
为什么？
[引导]熄灭酒精灯，温度会降低，气体体积会怎么样？压强会怎么样？
[提示]此时导管还在水槽里，水倒流进试管，会产生什么后果？
[强调]为了防止水倒流进试管，导致试管破裂，一定要先从水槽中取出导管，再熄灭酒精灯。
[师生合作完成演示实验]制取一瓶氧气
期待。
帮助老师。
思考、讨论。
找问题症结。
了解操作要点。
思考。
实验。
思考并回答。
回想具体操作。
思考、回答。
讨论并回答。
思考。
体积、压强均减小。
试管破裂。
认真观察。
突出操作的规范性。
回
收
二
氧
化
锰
[设问]反应结束后试管内剩余固体是什么？
怎么分离？
[提示]氯化钾能溶于水，二氧化锰不溶于水。
第一步做什么？
第二步做什么？
过滤后得到什么？
要得到氯化钾还需做什么？
（引导：要将水蒸发掉）
回答：氯化钾与二氧化锰。
思考讨论。
溶解。
过滤。
二氧化锰。
知道要蒸发。
学习混合物的分离方法。
培养学生解决实际问题的能力。
实
验
室
制
氧
方
法
（2）
[讲解]实验室除了用加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气外，还可以通过加热高锰酸钾的办法来制取氧气。
（出示高锰酸钾固体）
这个方法的反应原理（书写化学反应式）
[说一说]根据反应原理，你准备用怎样的发生装置？
（引导：与加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气各个环节是否都基本相仿）
[小结]今后凡是碰到用固体加热来制取气体都可以用这套装置。
知道还有新的方法。
书写。
选择自己的发生装置。
明确可用上面的装置。
进一步认识固体加热分解制气体的装置。
培养学生的知识迁移能力。
巩固所学知识。
实
验
室
制
氧
方
法
（3）
[讲解]常用的消毒剂──双氧水在二氧化锰的催化作用下，常温时就能分解生成水和氧气。如果用双氧水来制取氧气，能否用刚才的装置？
（出示：双氧水）
[追问]理由？
（反应物是固体和液体，反应不需加热）
[追问]如果现在要用双氧水来制取氧气，该用怎样的发生装置？
（出示已经设计好的发生装置，让学生选择）
汇总各小组的意见，形成共同观点。
[小结]凡是用固体与液体反应，不需加热来制取气体，可用右图装置。
[问题]如果用长颈漏斗代替分液漏斗应注意什么？
（出示样品）
（长颈漏斗下端应伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出）
[追问]要不要做气密性检查
（制取气体一定要做气密性检查）
[追问]怎么做气密性检查？
[演示]气密性检查。（关闭止水夹，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。）
（同时提醒：导管只需略微伸出橡皮塞）
[设问]该装置有什么优点？
（可以控制反应的速度，可以随时添加液体。）
[学生实验]往一支装有5%过氧化氢溶液的试管中加入少量的二氧化锰，再把带火星的木条伸入试管中，观察发生的现象。
作出判断：不能。
知道装置选择的依据。
讨论、设计
对照小组的设计，选择。
认识固---液反应，不加热制取氧气的装置。
讨论。
知道注意点。
回答：要。
思考。
知道类似装置气密性检查的方法。
思考、讨论、比较。
小组合作完成实验。
认识固---液，不加热制取气体的发生装置。
分
解
反
应
[设问]以上三种制取氧气的方法，你认为用哪一种方法制取氧气更方便？理由是什么？
请写出三种制氧方法的化学反应式
[展示]几位学生的成果
师生共同评价
[设问]虽然方法有差异，但就它们的化学反应式来看，有没有共同点？
[板书]由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应叫分解反应。
[练习]判断下列反应哪些是化合反应，哪些是分解反应？（见相关链接：课堂练习）
[设问]分解反应与化合反应有何不同？
[结论]化合反应生成物只有一种，而分解反应反应物只有一种。
回答：第三种
理由：简单、方便、安全等
书写
对照自己的成果。
寻找共同点。
明确概念要点。
作出自己的判断。
结合练习回答。
形成分解反应的概念并知道与化合反应的区别。
小
结
1．本节课学到了什么？
2．学习后有什么体会？
（参与学生活动）
回顾学习内容
梳理知识，完善网络
作
业
布
置
书面作业：书本P52③⑤⑥练习部分“神奇的氧气”（二）
课外拓展
各小组通过上网（www.pep.com.cn）、查阅资料等途径，搜集有关催化剂的资料，并结合课本P40习题4为“寻找新的催化剂”研究性实验作准备。
记录
巩固知识
2. 主要板书
第二章 浩瀚的大气
§2．2 神奇的氧气
四、氧气制法
1．工业制法
（1）流程：空气液化后分离液态空气
（2）原理：各气体的沸点不同
（3）是物理变化，得到的氧气是混合物
2．催化剂：在化学反应里，能使其它物质的化学反应速度加快，而本身的质量和化学性质都不发生改变的物质
3．实验室制法
（1）方法一：加热氯酸钾和二氧化锰混合物
①原理：
②发生装置：固体加热制气体的装置
注意点：A、试管口向下倾斜
B、铁夹夹在试管中上部
C、用外焰加热，先预热再集中加热
D、药品斜铺
③收集方法：A、排水法：氧气难溶于水
B、向上排空气法：氧气的密度比空气大）
④检满：A、排水法：气泡从水槽中出现
B、向上排空气法：带火星的木条放在瓶口，复燃
⑤操作要点：A、查：检查装置气密性
B、装：填装药品
C、定：固定装置
D、点：点燃酒精灯
E、收：收集气体（有大量气泡冒出时再收集）
F、离：导管离开水槽
G、熄：熄灭酒精灯
（为防止水倒流，导致试管破裂，一定要先从水槽中取出导管，再熄灭酒精灯）
（2）方法二：加热高锰酸钾
①反应原理
②装置选择
（3）方法三：用双氧水制氧
①反应原理
②装置选择：固---液不加热制气体
③优点：随制随取
④操作注意点：A、长颈漏斗伸入液面以下，防止气体逸出
五、分解反应：由一种物质生成两种或两种以上新物质的反应
3. 相关链接
课堂练习
1．下列反应属于分解反应的是（ ）属于化合反应的是（ ）
A．硫＋氧气二氧化硫 B．石蜡＋氧气二氧化碳＋水
C．氧化汞氧气＋汞 D．铁＋氧气 四氧化三铁
氧气的工业制法和空分装置
要想使空气液化，就需要把空气冷却到临界温度以下。空气及氧气、氮气的沸点、临界温度和临界压力如下表所示
气体名称
沸点（1.013×105帕）（℃）
临界温度（℃）
临界压力（兆帕）
空气
—193.0
—140.5
3.766
氧气
—182.9
—118.4
5.043
氮气
—195.8
—146.8
3.400
在工业上使空气冷冻液化，是利用它在绝热条件下膨胀时本身温度会下降的性质。
压缩了的气体经过阀门的狭孔隙降到低压的膨胀过程叫“节流”。气体节流膨胀时，必须克服分子间的引力作用，因而消耗一定内能表现为气体温度降低。如果将空气加压到 3×107帕再使它经膨胀机膨胀到1×105帕，则可降温约100摄氏度。再将通过膨胀降温的冷空气送回热交换器，与来自压缩机的高压空气进行热交换，将高压空气冷却。冷循环一定时间后，通过热交换深冷的高压空气就能冷却到足够低温——当它继续降压膨胀时，就有一部分冷空气冷凝成液态空气。
液态空气主要是由液态液态氮和稀有气体组成的混合物（水和二氧化碳已事先除去），根据它们不同的沸点，可以在有多层塔板的特制精馏塔内将它们分离。
空气分离装置：http://baike.baidu.com/view/1037662.htm
人类使用催化剂的历史：http://gz.fjedu.gov.cn/huaxue/ShowArticle.asp?ArticleID=1167
氧气的工业制法：http://www.tudou.com/programs/view/Zad-N2VyvhY/
常见气体的收集方法有两大类：
1．排水取气法。它适用于难溶或微溶于水的气体收集，如氢气、氧气、一氧化碳等。操作时要注意，集气瓶中要将水注满，不得有气泡，否则收集的气体不纯（见图）。为了保证收集的气体纯净，从导气管中刚刚冒出的气泡不要收集，它们可能是发生器中残留的空气。要待出现持续而稳定的气流后再收集。排水取气法收集的气体都含有水蒸气。
2．排空气取气法。对于和水易发生反应、能溶于水或密度与空气相差较大的气体，如二氧化碳、氨气等，应采用此法收集。由于气体密度的不同又分为：
（1）向上排空气法。收集密度大于空气的气体。如二氧化碳、氧气、氯气等。
（2）向下排空气法。收集密度小于空气的气体。如氢气、氨气等。
一般被收集气体的式量与空气的平均式量29相比较，来判断气体的密度是否大于空气的密度。以确定收集方法。
操作时要注意，将导气管要插入集气瓶底部，以使集气瓶中的空气顺利地完全排出，收集到较纯的气体，同时集气瓶瓶口要用玻璃片盖住。
对于有毒的气体要在通风橱中收集，最好安装尾气吸收装置。
无论用上述哪种方法收集的气体，在放置时要用玻璃片盖住集气瓶，密度大于空气的气体，集气瓶应该正放；密度小于空气的气体，集气瓶应该倒放，以免气体逸散。
催化剂的特性：
催化剂能够改变化学反应速率；催化剂不能改变反应物的产率；催化剂在化学反应前后其质量和化学性质保持不变；催化剂具有选择性；催化剂具有一定的活化温度；催化剂具有专一性；催化剂一般具有高效性，用量少，效果显著；当反应物中混有少量可以与催化剂反应的其它杂质时，可使催化剂失去其活性，这种现象叫催化剂中毒。
余祖熙──我国工业用催化剂的开拓者
余祖熙，化工催化剂专家。他长期从事化工催化剂的研究开发工作，研制成功一系列硫酸和合成氨用催化剂，并成功地进行工业化生产，对我国化工生产发展贡献突出。
www.gmw.cn/content/2006-09/13/content_479413.htm - 31k
实验室制氧的常见问题问答：www.ycgls.com/Article_Show.asp?ArticleID=232 - 25k
实验室制氧错误课件下载：www.kejianhome.com/edu/html/56/154/21681.html - 31k
溶解度最大的气体
许多气体都能够溶解在水中。但各种气体在水里的溶解度是不同的。通常情况下，1体积的水能够溶解1体积的二氧化碳。而1体积的水只能溶解1/10体积的氢。氢这种气体的溶解度可见很小。相比之下，有些气体的溶解度比二氧化碳还要强得多。在1个大气压和20℃时，1体积水能溶解2.4体积的硫休氢气体或2.5体积的氯气。氨是溶解度最大的气体。它是一种有刺激性纂味的气体，在1个大气压和20℃时，1体积水约能深解700体积氨气。氨气的水溶液称为氨水。氨水是一种重要的肥料。而氨是现代化工业上最重要的产品之一，可用来制造硝酸、炸药等，也可用来制造药品。氨还有其他一些性质：它容易气化，气压降低，它就可急剧蒸发，同时它又易液化，在－33℃的情况下，它就会凝结成为无色液体，同时还会释入出大量的热。
七、教学反思
《怎样得到氧气》在教材中所占的篇幅不多，但却是本单元最重要的教学任务之一。课前教师要作好对教材的研究处理和挖掘工作，以便在课堂教学时作适当的展开和调节。
在具体教学中，我们可以将氯酸钾、高锰酸钾和过氧化氢分解产生氧气的条件进行比较，从而让学生理解不同反应物、不同条件，需要不同的实验装置。同样，气体的收集装置，也因气体的性质不同而不同。在进行催化剂的探究活动中，是否可以考虑指导学生模仿二氧化锰探究氧化铜或氧化铁的催化作用。这样做既可保持和提高学生对探究学习的兴趣，也使得基础性课程和拓展性课程得到一个有机的结合。
教学用时紧张是本课教学面临的大问题，是否可以考虑作如下处理：一是将教学与学生实验结合，二是直接通过查阅空气主要成分的沸点或利用教材P49工业制氧流程，引出工业制氧的方法，以节约时间，甚至考虑直接通过录象、投影或网络媒体来让学生了解即可。但保留工业制氧属于哪种变化的判断，目的是指导学生对以前学过的概念进行复习。本节课的两个化学概念：催化剂和分解反应，教材上的解释比较平淡，教师一定要帮助学生作好归纳演绎、分析比较以及运用的工作。