開啟化學教學的探究之旅

苗華東

【案例背景】

化學是九年級學生的啟蒙學科，是學生開啟化學探究之旅的第一步。其中，實驗探究是化學學科的特點，能有效激發學生的學習興趣，培養學生的化學學科素養。因此，教師要重視化學課堂中實驗探究的時間，促進學生深度學習，提高學生的思維能力。

“氧氣的制法”是人教版九年級化學上冊第二單元的內容。氧氣的制法包括工業制法和實驗室制法，故將氧氣的制法分為2個課時展開教學。本節課的教學內容在九年級化學學習中不僅有著承上啟下的作用，還為后面學習制取二氧化碳和氫氣打下良好的基礎，有利于培養學生的化學學科素質。

【案例主題】

九年級上冊第二單元“氧氣的制法”

【案例過程】

氧氣的制法 第1課時

◆環節一：引入新課

師：上節課我們學習了空氣中的成分，還記得嗎？

生：記得，空氣中有氮氣、氧氣、稀有氣體、二氧化碳以及其他氣體和雜質。

師：同學們真棒！我們來看一段視頻。

（教師播放一段高原吸氧視頻）

師：視頻中，發生高原反應的人們手里拿的是什么呢？有誰知道？

生：高原便捷氧氣瓶。

師：是的，高原地區氣壓、氧分壓低，容易造成缺氧，進而誘發高原反應，這時，需要吸氧和適當休息。視頻中的便捷氧氣瓶就是常見的吸氧設備。除了高原吸氧供給呼吸，在生活中，氧氣還有哪些用途呢？

學生思考，作答。

師：既然氧氣的用途如此廣泛，那么該如何獲得純凈的氧氣呢？接下來，我們帶著問題走進今天的化學課堂“氧氣的制法”。

◆環節二：氧氣的工業制法

師：通常來說，我們研究氣體的制法，一方面研究其工業制法，另一方面研究其實驗室制法。那工業上如何制取氧氣呢？

（教師播放工業上制取氧氣的視頻）

師：通過視頻，我們了解到工業上是以空氣為原料，在低溫條件下加壓，使空氣轉變為液態，然后蒸發。液態氧的沸點（-183℃）比液態氮的沸點（-196℃）高，氮氣首先從液態空氣中蒸發出來，余下的主要為液態氧。一般來說，工業上這種制取氧氣的方法叫分離液態空氣法，哪位同學知道這種變化是物理變化還是化學變化呢？為什么？

生：工業上制取氧氣是物理變化，因為沒有產生新物質。

◆環節三：氧氣的實驗室制法

1.理論教學，實驗演示

（1）理論教學

師：那在實驗室里，該如何制取氧氣呢？能采取分離液態空氣的方法制取氧氣嗎？

生：不能，分離液態空氣制取氧氣需要在低溫低壓的條件下，實驗室沒有這個條件。

師：是的，實驗室里一般不能達到工業上制取氧氣的條件。通過科學家的實驗探究，實驗室常用其他一些含有氧元素的物質來制取氧氣。現在我們探究加熱高錳酸鉀制取氧氣。高錳酸鉀是一種暗紫色粉末狀固體，實驗室加熱高錳酸鉀制取氧氣的反應可用文字表示為：

師：看圖交流，（出示教材P32 圖2-11），請同學們觀察一下，該實驗裝置使用了哪些儀器？

生：試管、酒精燈、鐵架臺、帶橡膠塞的玻璃管、高錳酸鉀、棉花團、導管、集氣瓶、玻璃片、水槽。

師：說得很全面。該裝置分為發生裝置和收集裝置。請同學們仔細閱讀教材P32小知識，想一想為什么選擇制取裝置？

學生獨立思考，發言。

教師小結：因為高錳酸鉀為固體，反應條件為加熱，所以制取氧氣的發生裝置選擇固體加熱型；因為氧氣密度比空氣密度大且氧氣不易溶于水，所以收集氧氣可以選擇上排空氣法，也可以選擇排水法，教材中選擇的是排水法。

師：這時，老師有一些疑問，我們如何檢驗收集到的氣體是氧氣，而非其他氣體？如何檢驗已經收集滿氧氣？

學生小組討論交流，發言。

教師小結：氧氣具有助燃性，可以使帶火星的小木條復燃，所以檢驗氧氣的方法為：將一根帶火星的小木條伸入集氣瓶內，若小木條復燃，說明瓶內氣體是氧氣。檢驗氧氣是否收集滿的方法為：收集氧氣選擇向上排空氣法，則將一根帶火星的小木條放在集氣瓶口，若小木條復燃，說明氧氣已經收集滿了。選擇排水法，當集氣瓶口有氣泡冒出時，說明氧氣已經收集滿了。

師：現在我們已經掌握實驗的原理和制取裝置，接下來，讓我們觀看完整的實驗視頻。

（教師播放實驗視頻）

師：觀看完視頻后，哪位同學能總結出用高錳酸鉀制取氧氣的步驟？

生：檢查裝置的氣密性；裝入藥品；固定儀器；點燃酒精燈，給試管加熱；收集氣體；撤離試管；熄滅酒精燈。

（2）實驗演示

師：第一步，檢查裝置的氣密性。這是制取任何氣體前都需要的步驟，視頻中的方法是怎樣的？

生：安裝好試管，雙手捂住試管，可以看到試管冷卻后導管內有水柱出現，說明氣密性良好。

師：第二步，裝入藥品。將高錳酸鉀裝入干燥的試管中，并在試管口放一團棉花。為什么要在試管口塞棉花呢？

生：防止高錳酸鉀粉末進入試管，堵塞試管。

師：第三步，固定儀器。將試管固定在鐵架臺上，試管口略向下傾斜，鐵夾夾在距試管口處，用玻璃片蓋住盛滿水的集氣瓶口，然后一起倒立在盛滿水的水槽中。誰知道為什么試管口要略向下傾斜呢？

生：防治冷凝水倒流使試管炸裂。

師：第四步，點燃酒精燈，給試管加熱。先對試管進行預熱，再集中加熱。

師：第五步，收集氣體。現在氣泡剛剛冒出來，要立即收集嗎？

生：不要。

師：那等什么時候開始收集呢？

生：要等氣泡連續均勻冒出才收集。

師：為什么呢？

生：剛加熱產生的氣泡中混有空氣，氣體不純。

師：是的，要等氣泡連續均勻冒出后才能開始收集，收集滿后將集氣瓶正放在桌面上，并用毛玻璃片蓋上。

師：氣體收集完畢后，先把試管移出水面，再熄滅酒精燈。這時，會有學生問可以先熄滅酒精燈，再將試管移出水面嗎？答案是不能，誰知道為什么？

生：先熄滅酒精燈會使試管內溫度降低，氣體體積縮小，水被倒吸入灼熱的試管內，導致試管破裂。

師：真棒，現在我們檢測生成的氣體是否為氧氣？（教師實驗，學生觀察現象）帶火星的小木條？

生：復燃了。

師：是的，收集到的氣體是氧氣。用高錳酸鉀制取氧氣的步驟你都記住了嗎？我們可以通過諧音記憶：茶莊定點收利息。

2.學生分組，實踐操作

師：剛剛老師示范了用高錳酸鉀制取氧氣的整個過程，下面請同學們以小組為單位進行實驗。（課件展示實驗注意事項）

學生小組合作完成分組實驗，教師巡視指導。

師：在實驗過程中，你們遇到了哪些問題，能分析出原因嗎？

生：……

師：失敗并不可怕，關鍵是要在實驗中獲取經驗和教訓。

◆環節四：課堂總結

師：通過這節課的學習，你有什么收獲呢？

生1：我學會了如何用高錳酸鉀制取氧氣，知道了制取氣體時如何選擇氣體的發生和收集裝置。

生2：我體會到了合作的重要性，知道了實驗需要嚴謹的科學態度。

氧氣的制法 第2課時

◆環節一：復習舊知，導入新課

師：上節課，我們學習了用高錳酸鉀加熱制取氧氣，它的實驗操作步驟是什么呢？

生：查—裝—定—點—收—離—熄。

師：同學們很棒，除了用高錳酸鉀加熱制取氧氣，還有其他方法制取氧氣嗎？

（教師播放醫生用雙氧水處理傷口的視頻）

師：為什么傷口上抹雙氧水會有氣泡？

生：產生氣體。

師：我們能利用實驗證明這是什么氣體嗎？今天這節課的內容就是通過實驗證明放出的氣體是否為氧氣。

◆環節二：分解過氧化氫溶液制取氧氣

1.探索新知，提出設想

實驗原理：

師：雙氧水是過氧化氫的水溶液，為無色液體，過氧化氫的化學式為H2O2，本實驗中所使用的過氧化氫溶液濃度為10%；二氧化錳的化學式為MnO2，是黑色粉末。

思考：為什么分解過氧化氫溶液制取氧氣時要加入二氧化錳？它起到了什么作用？

學生小組討論，提出設想。

生1：二氧化錳可以產生氧氣，加入它可以制取更多的氧氣。

生2：二氧化錳有某種特殊的作用，可以加快過氧化氫溶液的分解效率。

生3：二氧化錳和過氧化氫溶液反應放出氧氣。

師：基于此，我們該如何設計實驗來驗證呢？

學生小組討論，發言。

教師整理歸納：實驗1：加熱二氧化錳用帶火星的木條檢驗；實驗2：在試管中加入5 mL 10%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃。實驗3：在另一支試管中加入5 mL 10%的過氧化氫溶液，然后加入少量二氧化錳粉末，再將帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃。實驗4：在實驗3反應后的剩余液體中再加入過氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管，觀察木條是否復燃。

2.動手實驗，解決問題

師：接下來請同學們和老師一起進行實驗操作，大家要認真觀察實驗現象，并做好實驗記錄。

基于實驗，提出催化劑的定義和作用。

師：除了二氧化錳，還有沒有其他物質對過氧化氫分解有催化作用？

學生查資料。

生：硫酸銅溶液、氧化鐵等。

師：同學們真棒，現在翻開教材P34拓展閱讀，認真讀一遍。

師：催化劑的催化作用是改變化學反應速率，可以加快，也可以減慢。我們要牢記催化劑的特點，改變化學反應的速率而自身的質量和化學性質在反應前后均不發生變化，簡稱“一變而不變”。

◆環節三：課堂總結

師：通過這節課的學習，你收獲了什么？

生1：實驗室里可用分解過氧化氫制取氧氣。

生2：了解了催化劑的定義和作用。

【案例反思】

這節課的整體效果較好，學生的積極性很高，但存在一些不足需要改進。在整個教學過程中，學生初步了解了實驗室制取氧氣的主要方法和原理，并通過親自動手實驗，培養了實驗操作技能和觀察能力，激發了對化學學習的興趣和探究熱情。不足是一些化學知識和實驗步驟有一定的難度，需要教師更加細致地講解和示范。

（作者單位：甘肅省蘭州市第十一中學）

編輯：趙文靜