資源簡介

課題3 制取氧氣
本課題是實驗室制取氧氣的反應。課本首先講述了用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣，接著再講用過氧化氫來制取氧氣，同時介紹催化劑和催化作用，催化作用雖不是重點，但卻是教學的難點。再通過介紹實驗室加熱氯酸鉀和二氧化錳來制取氧氣的方法，對比化合反應提出了分解反應的概念。在這部分教學中，要使學生知道實驗室如何制取氧氣，同時了解幾個重要的概念。為了拓展學生視野，豐富學生的課外知識，教材還特意介紹了工業上如何大量制取氧氣。
課題 制取氧氣 課型 新授課
教學目標 知識與技能 1.了解實驗室制取氧氣的主要方法和原理，初步了解通過化學實驗制取新物質的方法。2.認識催化劑和催化作用。3.認識分解反應。
過程與方法 1.學會邊實驗、邊討論的方法，在活動中激發學習興趣，在興趣中提出問題、分析問題、解決問題。2.學習運用觀察、實驗等方法獲取信息，從而提高對實驗進行分析、思考的能力。
情感、態度與價值觀 1.保持對化學實驗的濃厚興趣，從而激發學生學習化學的自覺性和積極性。2.逐步認知用實驗去驗證化學理論，從而知道化學是一門以實驗為基礎的課程，學化學離不開做實驗。養成實事求是，嚴肅認真的科學態度和良好的實驗習慣。
教學重點 1.催化劑和分解反應的概念。2.實驗室制取氧氣的原理和主要方法。
教學難點 催化劑的概念以及探究催化劑的方法。
教具準備 5％的過氧化氫溶液、二氧化錳、氯酸鉀、高錳酸鉀。儀器：大試管(5支)、木條、酒精燈、棉花、塞子(帶導管)、集氣瓶(2個)、毛玻璃片、水槽、鐵架臺、火柴。
課前預習 1.實驗室制取氧氣的原理(用文字表達式);
備課筆記
易錯提醒：
不易溶于水并不是不溶于水，只是溶解的量較少而已。
課前預習 2.催化劑是指在化學反應里能改變其他物質的反應速率，而本身的質量和化學性質在化學反應前后不發生改變的物質。
3.分解反應是指由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應。
新課導入 氧氣是我們日常生活中不可缺少的物質，它具有廣泛的用途，如急救病人、電氧焊、煉鋼等都需要較為純凈的氧氣，如何制取氧氣？這節課我們就來學習氧氣的制取。
進行新課 知識點1實驗室制取氧氣1.高錳酸鉀制氧氣［演示實驗］將高錳酸鉀放入小試管中加熱，用帶火星的小木條檢驗。［講述］高錳酸鉀具有殺菌消毒的作用，醫院里常用作消毒劑。俗稱“PP”粉，實驗證明高錳酸鉀受熱可產生氧氣，同時生成錳酸鉀和二氧化錳。［板書］高錳酸鉀加熱錳酸鉀+二氧化錳+氧氣2.分解過氧化氫溶液制取氧氣［演示］實驗時要引導學生認真觀察并進行思考。（1）在試管中加入5 mL 5％的過氧化氫溶液，不用加熱，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃？（2）微微加熱裝有過氧化氫溶液的試管，有什么現象發生？把帶火星的木條伸入試管，觀察發生的現象。（3）在另一支試管中加入5 mL 5％的過氧化氫溶液，并加入少量二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管，觀察發生的現象。 ［實驗現象］（1）不加熱過氧化氫溶液時，帶火星的木條不能復燃，說明沒有氧氣放出。（2）加熱過氧化氫溶液時，帶火星的木條復燃，說明過氧化氫溶液受熱時能產生氧氣。（3）不加熱，但在過氧化氫溶液中加入二氧化錳時，帶有火星的木條復燃，說明在常溫下過氧化氫溶液遇到二氧化錳時會產生氧氣。［講解］二氧化錳既不是反應物也不是生成物，只是一種催化劑，催化劑應算作一個反應條件，所以二氧化錳應寫在箭頭的上方。 3.加熱氯酸鉀制取氧氣［展示樣品］觀察氯酸鉀、二氧化錳的顏色、狀態并描述。［演示］將氯酸鉀和二氧化錳混合后放入小試管中加熱，用帶火星的小木條檢驗。［小結］實驗說明氯酸鉀和二氧化錳的混合物加熱產生氧氣，同時產生氯化鉀，二氧化錳是這個反應的催化劑。
備課筆記
易錯提醒：
用高錳酸鉀制氧氣時，要在試管口放一團棉花，以防止高錳酸鉀粉末被氧氣流吹入導管，造成堵塞。
進行新課 ［討論］分析上述三個制取氧氣的反應，它們有什么共同特征？與化合反應有什么不同？知識點2 催化劑和催化作用［思考］過氧化氫溶液與二氧化錳反應時，二氧化錳是不是一種反應物？如果是，為什么沒有二氧化錳，加熱過氧化氫同樣也能產生氧氣？ ［提問］什么叫反應物？一個化學反應發生的時候，是不是某一種反應物可以有也可以無呢？［回答］參加反應的物質叫反應物。不是，必須有。［講解］任何一個化學反應發生的時候，反應物必須存在。而在用過氧化氫溶液制取氧氣這個實驗中，有二氧化錳不加熱即可產生氧氣，沒有二氧化錳加熱過氧化氫溶液也能產生氧氣，可見二氧化錳不是一種必須有的物質，它也就不是一種反應物。［思考］二氧化錳到底是一種什么物質？它在這里起什么作用？［師］為了回答大家這個問題，我們再來做一個實驗進行探討，大家注意觀察現象并進行思考。待實驗的試管中沒有氣泡時，重新加入過氧化氫溶液，觀察發生的現象。［現象］本已不產生氣泡的試管，重新加入過氧化氫溶液不進行加熱，仍有氣泡產生，用帶火星的木條進行檢驗，帶火星的木條能夠復燃，說明產生的氣體還是氧氣。［說明］此實驗可以重復多次進行。［提問］這種現象說明什么？［回答］說明在用過氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣時，二氧化錳可以重復使用。［講解］既然二氧化錳可以重復使用，說明在反應前后它的化學性質沒有改變，那么它的質量有沒有改變呢？科學家們經過精確的實驗，得出了“二氧化錳在反應前后質量未變”的結論。［設問］他們是怎樣得出這個結論的呢？［學生看書回答］在實驗前用精密的天平稱量二氧化錳的質量，實驗后把二氧化錳洗凈、干燥，再稱量，比較反應前后二氧化錳質量，發現沒有變化。［設問］既然二氧化錳的質量和化學性質都沒有變化，那么它在這里到底起一個什么作用呢？談談你的看法。［回答］沒有加入二氧化錳時，過氧化氫溶液需要加熱才能產生氧氣，而加入二氧化錳后，過氧化氫溶液在常溫下就能迅速產生氧氣，可見二氧化錳起了一個加快化學反應速率的作用。［師］回答得很好，化學上我們把二氧化錳這種改變化學反應速率的作用叫催化作用，而把能起催化作用的物質叫該反應的催化劑。如二氧化錳就是過氧化氫分解反應的催化劑。［講解并板書］（1）催化劑：在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質。（2）催化作用：催化劑在化學反應中所起的作用。
備課筆記
規律總結：
在實驗中，為了防止集氣瓶底部炸裂，可在瓶底加少量水或細沙，但若產生一些有害氣體，則只能在瓶底加入水等能吸收有害氣體的液體，以防止污染空氣和對人體造成危害。
進行新課 ［問題］在用過氧化氫溶液制取氧氣的實驗中，二氧化錳這種催化劑起了加快化學反應速率的作用，是不是所有化學反應的速率都需要加快？所有的催化劑都起加快反應速率的作用呢？教師引導學生討論不是所有的化學反應速率都需要加快，如鋼鐵的生銹，食物的變質，我們就希望它發生得越慢越好。［設問］是不是催化劑就只能加快化學反應的速率呢？它能不能減慢化學反應的速率？［教師引導學生思考］［講解］事實上，為了加快化學反應的進行我們使用催化劑，而為了減緩反應的進行我們也使用催化劑。如在橡膠制品中常加入一些催化劑以減緩橡膠的老化速度；食用油脂里加入一些催化劑可以有效地防止酸敗。所以催化劑的概念中說催化劑能“改變”其他物質的化學反應速率，而不是片面地說成“加快”。［小結］在理解催化劑概念時，還應注意以下幾點：(1)“一變”是指催化劑能改變其他物質的化學反應速率，這里“改變”包括加快和減慢，也就是有時用催化劑是為了加快反應速率，有時是用它減慢反應速率。(2)“兩不變”是指催化劑的質量和化學性質在化學反應的前后沒有改變。因為催化劑參與了化學反應，在反應過程中其性質可能改變，所以只能說催化劑的化學性質在化學反應前后沒有改變。(3)在某個化學反應中，可以選擇不同的物質作為催化劑，如在用過氧化氫溶液制取氧氣的實驗中，既可以選擇二氧化錳作催化劑，也可以選擇氧化鐵、硫酸銅溶液作催化劑。(4)催化劑只能改變化學反應速率，不能增加或減少生成物的質量。對于某些化學反應，沒有催化劑，并不意味該反應不能發生，只是反應速率較小。知識點3 分解反應［講解］化學上，我們把這種由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應叫做分解反應。［板書］分解反應：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應。［提問］化合反應可表示為A＋B+……→C，那么分解反應該如何表示呢？［回答］分解反應可表示為C→A＋B+……。［總結］簡單地講，化合反應的特點是“多變一”，分解反應的特點是“一變多”。［說明］分解反應和化合反應一樣，都是化學反應中的常見類型，我們以后還會經常遇到。［教師引導學生討論］世界上的物質千千萬萬，如果我們一種一種地去學，窮盡我們的畢生之力是否能學完呢？［學生］不能。［承接］若我們采用分類的方法來學，就簡單得多了，它可以起到事半功倍的效果。
備課筆記
歸納總結：
分解反應和化合反應都屬于基本反應類型，分解反應的特點是“一變多”，化合反應的特點是“多變一”。
進行新課 ［提問］大家回顧一下，前面我們學到過哪些有關分類的方法？［回答］按照物質的成分可以把物質分為純凈物和混合物，按照反應物和生成物的種類可以把化學反應分為化合反應和分解反應等等。［小結］利用分類的方法來學習化學，這也是我們所走的一條捷徑，今后我們還將分類學習更多的化學知識。所以遇到一些相關知識時，大家要注意進行歸類。
教學板書 課題3 制取氧氣1.加熱高錳酸鉀制取氧氣高錳酸鉀加熱錳酸鉀＋二氧化錳＋氧氣2.分解過氧化氫溶液制取氧氣（1）催化劑：在化學反應里能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質。（2）催化作用：催化劑在化學反應中所起的作用。3.加熱氯酸鉀制取氧氣4.分解反應分解反應：由一種反應物生成兩種或兩種以上其他物質的反應。特點：一變多。表示：AB→A＋B+……。
課堂小結 通過本節課的學習我們知道，實驗室制取氧氣通常用分解過氧化氫溶液、加熱氯酸鉀或加熱高錳酸鉀三種方法。二氧化錳在過氧化氫溶液和加熱氯酸鉀制取氧氣的反應中作催化劑，了解了催化劑的概念和特點。通過對比化合反應，又認識了分解反應，同時還初步感悟了用分類的方法，對比的方法學習化學。
教材習題解答 練習與應用（P41）1.填寫下表，比較三個反應的異同。 2.選擇題（1）下列反應屬于分解反應的是（C）。（2）下列說法中不正確的是（B）。A.在過氧化氫溶液的分解反應中，二氧化錳起催化作用
備課筆記
知識拓展：
1.氣體發生裝置的選擇依據：
（1）反應物（藥品）的狀態（如固體和固體、固體和液體、液體和液體）；
（2）反應條件（如常溫、加熱等）。
2.氣體收集裝置的選擇依據：
（1）氣體的密度（比空氣大或比空氣小）；
（2）氣體的溶解性（能否溶于水）；
（3）氣體能否與水發生反應；
（4）氣體能否與空氣成分發生反應。
易錯提醒：
“加熱”與“點燃”的區別：點燃和加熱都是化學反應的常見條件。“加熱”是熱源自始至終為反應提供熱量，一旦撤掉熱源，反應就會停止；“點燃”是可燃物燃燒后，就不必再提供熱源。
教材習題解答 B.氧氣的化學性質很活潑，在常溫下能與所有物質發生化學反應C.細鐵絲在氧氣里燃燒時，火星四射，生成黑色固體D.用排水法可以收集不易溶于水的氣體（3）實驗室用高錳酸鉀制氧氣的實驗中，不需要使用的一組儀器是（A）。A.燒杯、玻璃棒 B.大試管、集氣瓶C.酒精燈、鐵架臺 D.導管、單孔塞（4）下列有關催化劑的說法正確的是（D）。A.在化學反應后其質量減小B.在化學反應后其化學性質發生了變化C.在化學反應后其質量增加D.催化劑能改變化學反應速率3.在做“物質在盛有氧氣的集氣瓶中燃燒”的實驗時，常常要在集氣瓶里預先加少量水，試推測對不同物質來說，這樣做的目的各是什么，是不是可以用少量細沙來代替水？解：在集氣瓶里預先加少量水，一可以防止燃燒產物落下時炸裂集氣瓶；二可以用水來溶解吸收產物。如硫的燃燒產物有強烈的刺激性氣味，污染空氣，二氧化硫可溶于水，加水就減少了污染物的擴散。所以硫燃燒時，不宜用細沙代替水，而鐵絲、木炭燃燒時，在集氣瓶中用細沙代替水是可以的。4.利用下列所示儀器、藥品(及其他必要物品)進行實驗并探究。(1)“把二氧化錳加入裝有過氧化氫溶液的試管中”與“把過氧化氫溶液緩緩加入盛有少量二氧化錳的試管中”的實驗現象是否相同？哪種方法可以得到平穩的氧氣流？(2)設計制取氧氣和試驗其性質的實驗方案(下表可供參考，你也可以利用一些其他代用品自行設計其他方案)，征得教師同意后實施你的方案，實驗后進行小結。解：（1）實驗現象不相同，把過氧化氫溶液緩緩加入盛有少量二氧化錳的試管中可以得到平穩的氧氣流。（2）儀器、藥品注射器、試管、水槽、玻璃片、帶導管的橡皮塞、木炭、澄清的石灰水、火柴、坩堝鉗、酒精燈、過氧化氫溶液、紅磚粉末。
備課筆記
教材習題解答 方案(見下圖)步驟 先檢查裝置的氣密性，將水槽內集氣瓶盛滿水，倒放于水槽中，再將紅磚粉末放在試管里，塞好帶導管的橡皮塞，用注射器向內逐滴加入過氧化氫溶液，待氣泡連續均勻時，開始收集，收集一瓶氧氣后，取出正放在實驗臺上，用坩堝鉗將木炭在酒精燈上燒至紅熱，插入盛有氧氣的集氣瓶，觀察現象，注入澄清的石灰水，振蕩再觀察現象。結論 紅磚粉末也可作過氧化氫溶液的催化劑，氧氣不易溶于水，能支持燃燒。
難題解答 例1從安全、環保、節能、簡便等方面考慮，實驗室制取氧氣的最佳方法是（ ）【解析】通電使水分解的方法，要消耗電能，且操作復雜，不安全；加熱高錳酸鉀或氯酸鉀分解也要消耗能源，而且操作復雜，其反應后的剩余固體處理不當，還會造成環境的污染；而過氧化氫在二氧化錳的催化作用下，常溫下就可分解出氧氣，其另一種生成物為水，不污染環境。【答案】D例2下列關于催化劑的說法中，正確的是（ ）A．加入催化劑能使反應速率加快?B．不使用催化劑，物質就不能發生化學反應?C．使用催化劑可以增加生成物的質量?D．使用催化劑能改變化學反應的速率【解析】催化劑的作用是“改變”化學反應的速率，“改變”既包括“加快”，又包括“減慢”，所以D正確，A錯誤；催化劑不能決定化學反應是否發生，它只能改變化學反應的速率，對生成物的質量沒有影響，故B、C都錯誤。故正確答案為D。【答案】D
備課筆記
課堂拓展：
實驗室制取氧氣是制取實驗時所需的少量氧氣，它屬于化學變化；而工業上制取氧氣則是大量制取氧氣，利用分離液態空氣的方法，原料來源廣泛，所制得的氧氣價格較低，它屬于物理變化。
方法點撥：
催化劑的特點是改變其他物質的化學反應速率，其本身的質量、化學性質在化學反應前后不變。
布置作業：完成本課時對應練習，并提醒學生預習下一節的內容。
教學反思 由于過氧化氫溶液分解制取氧氣時，需要用二氧化錳做催化劑，因此在這里介紹催化劑和催化作用。催化理論是一個難度較大的課題，在此只能根據實驗的表面現象作些簡單的介紹，使學生了解催化劑和催化作用。當然催化劑在生產和科學研究中具有廣泛應用，生物活體中的酶也是一種生物催化劑。學習這些可以激發學生學習化學的自覺性和積極性。在本課題的習題中安排了一道習題，延續這個實驗，讓學生探索有沒有其他物質能代替二氧化錳做催化劑，并用一些新的方法制取氧氣。這樣的習題有利于培養學生創造能力。
教學過程中老師的疑問：
教師點評和總結：
備課筆記
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