4.3《氧气的实验室制取》 导学案 （原卷+解析卷） 鲁教版化学九上

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4.3《氧气的实验室制取》导学案（原卷）鲁教版化学九上1.教学目标一、知识目标1.学生能准确说出实验室制取氧气的三种方法（过氧化氢分解、高锰酸钾加热分解、氯酸钾加热分解）及相应的文字表达式。2.掌握实验室制取氧气的实验装置选择依据，包括发生装置（固液常温型、固固加热型）和收集装置（排水法、向上排空气法、向下排空气法）的适用情况。3.学会检验和验满氧气的方法，即使用带火星的木条检验氧气，将带火星的木条放于集气瓶口验满氧气。 二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识实验室制取氧气的不同方法及现象，从微观角度理解化学反应的本质，如催化剂对反应速率的影响。2.证据推理与模型认知：通过对制取氧气不同方法的实验探究，培养学生提出问题、设计实验、进行实验操作以及分析实验现象的能力，激发学生的创新思维，构建实验室制取气体的一般思路。3.科学探究与创新意识：培养学生严谨的科学态度，让学生认识到化学实验操作规范的重要性，同时通过模拟救援任务，增强学生的社会责任感。2.教学重难点一、教学重点1.实验室制取氧气的三种方法及相应的文字表达式。2.实验室制取氧气的实验装置选择依据和操作要点。3.催化剂的概念和作用。二、教学难点1.构建实验室制取气体的一般思路。2.理解不同制取氧气方法的优缺点及适用场景。3.课前预习一、过氧化氢制取氧气1.自然界中氧气主要来源于什么过程？工业上制取大量氧气常用什么方法？自然界中氧气主要来源于植物的 ；工业上制取大量氧气常用 。2.实验室用过氧化氢制取氧气时，选择的药品是什么？反应需要什么条件？写出该反应的文字表达式。药品： 溶液（俗称双氧水）和 （催化剂）；反应条件： （二氧化锰催化）；文字表达式： .3.实验中二氧化锰起到什么作用？作用： （加快过氧化氢分解的速率）。4.过氧化氢制取氧气的反应物状态和反应条件分别是什么？据此应选择哪种类型的发生装置（固液常温型 / 固固加热型）？反应物状态： （二氧化锰）和 （过氧化氢溶液）；反应条件： （无需加热）；应选择 发生装置。5.结合氧气的物理性质，过氧化氢制取氧气可选择哪些收集装置？选择的依据是什么？可选择 或 。依据：①排水法：氧气 溶于水且不与水反应；②向上排空气法：氧气密度比空气 且不与空气反应。6.组装好实验装置后，第一步要做什么操作？第一步操作：检查装置的 。7.用排水法收集氧气时，为什么要等导管口产生连续、均匀的气泡时再开始收集？集满氧气的集气瓶应如何放置在实验台上？原因：导管口刚开始冒出的气泡是装置内的空气，立即收集会导致氧气 ；等 气泡冒出时，装置内空气已排尽，收集的氧气更纯净。放置方法： 在实验台上（氧气密度比空气大，正放可防止气体逸出）。8.若用向上排空气法收集氧气，如何检验氧气已收集满？将带 放在集气 ，若木条 ，证明氧气已收集满。二、高锰酸钾制取氧气1.高锰酸钾是一种什么状态的物质？用它制取氧气需要什么反应条件？写出该反应的文字表达式。物质状态：紫黑色 ；反应条件： ；文字表达式： 。2.高锰酸钾制取氧气应选择哪种发生装置？应选择 发生装置。3.用高锰酸钾制取氧气时，试管口为什么要放一团棉花？试管口为什么要略向下倾斜？试管口放棉花：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管， ；试管口略向下倾斜：防止加热时试管内产生的 到热的试管底部，导致试管炸裂。4.高锰酸钾制取氧气的实验步骤可总结为 “茶庄定点收利息”，请分别解释每个字对应的实验操作。“茶”（查）： 装置的 ；“庄”（装）：向试管中装入高锰酸钾药品；“定”（定）：将试管固定在铁架台上；“点”（点）：点燃酒精灯加热；“收”（收）：用 收集氧气；“利”（离）：将导管从水中 ；“息”（息）：熄灭 。5.实验结束后，为什么要先将导管从水中撤离，再熄灭酒精灯？若操作顺序颠倒，会产生什么后果？原因：防止先熄灭酒精灯后，试管内温度骤降，气体体积收缩，水槽中的水倒吸入热的试管，导致 。后果：水槽中的水倒吸，试管炸裂。6.高锰酸钾制取氧气的收集装置与过氧化氢制取氧气的收集装置是否相同？为什么？ 。原因：两种方法制取的气体都是氧气，氧气的物理性质（密度比空气大、不易溶于水）不变，因此收集装置（ 或 ）相同。三、实验室制取气体的一般思路1.结合氧气的实验室制取，思考实验室制取一种气体时，首先要确定什么？需要考虑哪些因素（如原料、反应条件等）？首先要确定制取气体的 。考虑因素：①原料： 、价格低廉；②反应条件：操作 （如是否需要加热、是否需要催化剂）；③反应速率：速率 （过快不易收集，过慢效率低）；④产物：制得的气体 ，无有毒有害副产物。2.选择气体发生装置和收集装置分别依据什么？请举例说明（可结合氧气的制取）。①发生装置依据： 和 。②收集装置依据：气体的 （密度、水溶性）和 （是否与空气、水反应）。3.如何检验制取的气体是否为目标气体（以氧气为例说明）？如何判断气体已收集满？检验目标气体（氧气）：将 伸入集气 ，若木条复燃，证明该气体是氧气。判断收集满（氧气）：①排水法：当集气瓶口有 冒出时，证明已收集满；②向上排空气法：将带火星的木条放在集气 ，若木条复燃，证明已收集满。4.课堂探究一、新课引入活动一：新课导入问题探究：想象在偏远山区医院因断电陷入供氧危机的场景，作为临时制氧工程师，要在实验室制取大量氧气，需要做哪些准备？比如选择什么样的药品、反应条件是什么、如何确定合适的实验装置？二、过氧化氢制取氧气活动一：实验室制取气体物质的思路分析问题探究：给出药品清单：食盐（主要成分为NaCl）、过氧化氢（H2O2）、氧化汞 （HgO）、高锰酸钾（KMnO4）、氯酸钾（KClO3）、甲烷（CH4）、水 (H2O)，哪些物质可能产生氧气？问题探究：根据反应条件和安全性的对比，哪些药品更适合用来制取氧气？归纳总结：实验室制取氧气选择药品要综合考虑反应条件、安全性、是否含有所需元素等因素。优先选择过氧化氢（安全可控）或高锰酸钾（操作简单）。工业上大量制取氧气采用分离液态空气法。选择依据为：1.必须含有相关成分；2.无毒无害没有污染；3.节约能源价格便宜。活动二：分解过氧化氢制取氧气的原理问题探究：给出几个化学反应：①汞 + 氧气△氧化汞；②水通电氢气 + 氧气；③高锰酸钾△锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气；④氯酸钾MnO2加热氯化钾 + 氧气；⑤过氧化氢MnO2水 + 氧气。哪种物质更适合用来在实验室制取氧气？问题探究：通过以下实验分析二氧化锰在此反应中起什么作用：o向 A 试管中加入 3 - 5mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。o向 B 试管中加入少量二氧化锰粉末，将带火星的木条伸入试管口。o将 A 试管中的过氧化氢溶液倒入 B 试管中，将带火星的木条伸入 B 试管口。待 B 试管中的现象不明显后，小心将上部液体倒出，再加入 3 - 5mL 过氧化氢溶液，将带火星的木条伸入试管口。归纳总结：催化剂是在化学反应中，改变反应的速率，本身的质量和化学性质反应前后保持不变。催化剂的特点：1.一变：改变其它物质的反应速率，可能加快、也可能减慢 ；2.二不变：本身的质量和化学性质不变。在化学反应中，不使用催化剂时，反应仍能发生，只是有的反应很慢；使用催化剂，会影响反应速率，对生成物的总量没有影响；要说某物质是催化剂，必须指明在哪个反应中；对某一个反应能起催化作用的，不一定只有一种物质，也可能有多种物质。活动三：过氧化氢制取氧气的装置选择问题探究：选择实验装置的依据是什么？实验室制取气体的装置由哪两部分组成？问题探究：过氧化氢制取氧气应选择什么样的发生装置和收集装置？归纳总结：选择实验装置要依据反应物状态、反应条件和气体性质。过氧化氢制取氧气发生装置选固液常温型，收集装置可用排水法或向上排空气法。活动四：过氧化氢制取氧气的实验步骤问题探究：过氧化氢制取氧气的实验步骤有哪些？问题探究：如何检验装置的气密性？归纳总结：强调实验步骤的顺序和规范性，以及检验装置气密性和检验氧气方法的重要性。同时指出实验过程中的注意事项：1.长颈漏斗的末端应没入液面以下，以防止气体从漏斗口逸出（分液漏斗则不必）；2.当集气瓶口有大气泡逸出时，证明已收集满；3.当导管口刚开始有气泡放出时，不宜立即收集，会使气体不纯；4.排空气法导气管应该伸入接近瓶底的位置，以利于空气的排出；向上排空气法的验满：将带火星的木条放在集气瓶口，木条复燃证明已满。典例1：对“过氧化氢的分解”开展如图所示的实验探究。下列说法正确的是A．甲和丁对比，探究MnO2是H2O2分解的催化剂B．乙和丙对比，探究温度对H2O2分解速率的影响C．乙和丁对比，探究H2O2浓度对H2O2分解速率的影响D．甲能和乙、丙、丁分别形成对比实验典例2：实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气，有关操作如下，正确的一项是A．先向锥形瓶内倒入过氧化氢溶液，再放二氧化锰B．该装置的优点是可控制反应速率C．将集满气体的集气瓶正放在桌面上D．用带火星木条伸入集气瓶中验满三、高锰酸钾制取氧气活动五：高锰酸钾制取氧气的装置选择问题探究：高锰酸钾制取氧气的实验原理是什么？问题探究：选择实验装置的依据是什么？高锰酸钾制取氧气应选择什么样的发生装置和收集装置？ 归纳总结：高锰酸钾制取氧气发生装置选固体加热型，收集装置可用排水法或向上排空气法。活动六：高锰酸钾制取氧气的实验步骤问题探究：高锰酸钾制取氧气的实验步骤有哪些？ 问题探究：能否用一个口诀来帮助记忆？活动七：高锰酸钾制取氧气的注意事项问题探究：高锰酸钾制取氧气有哪些注意事项？ 问题探究：为什么要先移出导管，再熄灭酒精灯？典例1：下列有关实验室制取氧气的说法正确的是A．检查装置气密性时，先用手捂住试管，再将导管伸入水中B．加热后导管口有气泡连续均匀逸出时，开始收集C．高锰酸钾加热制取氧气，实验结束先熄灭酒精灯D．用排水法收集氧气，验满时用带火星的木条放在瓶口典例2：高锰酸钾制取氧气的实验如图，下列操作符合安全规范的是A．连接仪器——将试管抵住实验台，用力塞紧胶塞B．加热试管——先预热，再对准试剂所在部位加热C．结束实验——熄灭酒精灯后，将导管移出水面D．整理复位——加热后的试管，立即用冷水清洗5.核心归纳一、实验室制取氧气的原理气体制取的发生装置选择气体制取的发生收集装置选择四、气体的检验和验满6.随堂练习1．小高同学利用塑料瓶、注射器、饮料管等材料设计了如图所示的简易供氧器。下列分析错误的是A．甲装置中加入二氧化锰能增加生成氧气的质量B．乙装置中的水具有观察输出氧气速率的作用C．用注射器加入过氧化氢溶液可控制反应速率D．将带火星木条放在乙装置导管口，木条复燃，说明产生了氧气2．加热高锰酸钾制取氧气的化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑，实验装置如图所示。下列有关说法，不合理的是A．试管口塞棉花团，目的是防止高锰酸钾粉末进入导管B．实验前，应先检查装置气密性，后加入药品C．导管口有气泡冒出时，立即收集氧气D．也可以用向上排空气法收集氧气7.作业布置考点1过氧化氢制取氧气1.某化学兴趣小组利用课余时间探究初中某常见气体的制取方法，并检验该气体的化学性质，其装置如图所示。下列说法不正确的是A．除了排水法以外，该气体也可以采取向上排空气法收集B．锥形瓶内的黑色粉末是二氧化锰，用来改变化学反应速率C．忘记检查装置气密性，可能会导致该气体实际收集的质量偏大D．将带火星的木条的靠近集气瓶口，如果木条复燃，则该气体已收集满2．如图所示，过氧化氢（H2O2）在催化剂二氧化锰的作用下，迅速分解放出大量的氧气，下列现象正确的是A．气球胀大，红墨水左移B．气球缩小，红墨水右移C．气球胀大，红墨水右移D．气球缩小，红墨水左移3．结合下图实验，下列说法不正确的是A．该实验证明O2可以支持燃烧B．实验③带火星的木条复燃且MnO₂质量不变C．该实验说明MnO2能增大过氧化氢产生O2的质量D．该实验说明MnO2能加快过氧化氢产生O2的速度考点2 高锰酸钾制取氧气4．规范的实验操作才能保证实验成功。下图是用高锰酸钾制取氧气的发生装置，图中的错误共有A．1处B．2处C．3处D．4处5．氧气的实验室制取和性质实验如图(1)发生装置由 决定。(2)该装置收集氧气验满，观察到 时，气体已收集满。(3)木炭在氧气中燃烧现象是 。(4)实验结束时先将导气管从水槽中取出，其原因是 。(5)用高锰酸钾制氧气的文字表达式是 。6．实验室用高锰酸钾制取氧气时，下列做法错误的是A．在试管口放一团棉花，防止粉末状物质进入导管B．导管口开始有气泡放出时不要立即收集，以免收集到的气体不纯C．用高锰酸钾制取所需氧气后，要先熄灭酒精灯，然后再把导管移出水面，防止水槽中的水沿导管倒吸，使试管骤冷破裂D．将收集满氧气的集气瓶正放在桌面上装置类型固固加热型固液不加热型反应装置反应物的状态、条件固体、加热固体和液体、不加热反应原理①高锰酸钾制氧气： 。 ②氯酸钾制氧气： 。③过氧化氢溶液制氧气： 。 注意事项A.试管口要略向 倾斜，以防止冷凝水倒流，造成试管炸裂；B．用KMnO4制取氧气时，试管口要塞 ，防止高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导气管；C．实验结束后先 再 ，防止水倒吸造成试管炸裂若使用长颈漏斗，则长颈漏斗的下端应 ，防止生成的气体从长颈漏斗逸出装置图评价安装简便便于 药品 可控制 。适用范围用于制取少量气体用于平稳反应并制取较多气体用于剧烈反应并制取较多气体收集方法排水法排空气法装置图适用范围 溶于水或 溶于水的物质，如O2、H2所收集的气体不与空气中的物质反应，且密度与空气相差较大密度比空气 的气体，如O2、CO2密度比空气 的气体，如H2、NH3优点收集的气体 ，但不干燥收集的气体较 ，但纯度不高注意事项A.最佳收集时间：当导管口气泡 冒出时；B．导管不能伸入集气瓶口过长，过长不利于气体排出；C．集满O2的集气瓶应 放在桌面上导管应伸到集气瓶的底部，防止 。气体氧气检验方法将带火星的木条伸入集气瓶 ，木条 ，则说明该气体为氧气验满方法将带火星的木条靠近集气瓶 ，木条 ，则说明已收集满