【矩道化学虚拟实验室】制取氧气

（人教版 九年级上册 第二单元 课题3）

课程简介：

本课题主要包含两部分内容，从前边已学内容“氧气的用途”入手，自然引出航空、医疗所用氧气是如何获得的问题，带领学生了解工业制取氧气的过程。然后作为对比，提出在实验室里如何获得氧气的问题，并借助矩道化学虚拟实验室进行虚拟实验探究：先对加热高锰酸钾制氧气的实验原理、实验过程和注意事项进行详细地学习；然后探究分解过氧化氢制取氧气实验中二氧化锰的催化作用；最后学生根据加热高锰酸钾制氧气的过程，自由练习加热氯酸钾制取氧气的过程。

教学目标：

1.了解实验室制取氧气的主要方法和原理，初步了解通过化学实验制取新物质的方法。

2.了解分解反应。

3.初步了解催化剂和催化作用。

重点难点：

教学重点：

氧气的制法及实验操作。

教学难点：

对催化剂概念的理解。

教学流程设计

新课导入：

我们已经知道了氧气在生产生活中起着非常重要的作用，那么同学们知道航天或医疗中使用的氧气是如何制得的吗？实际上，工业上是通过分离液态空气的方法制取氧气的。

环节一：工业制取氧气

观看工业制取氧气的短片，请学生简述工业制氧气原料、流程和原理。
      原理：分离液态空气。
      原料：空气。
      流程：先对空气降温加压，使空气转变为液态，然后升高温度，当温度达到-196℃，氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧了。

教师：那我们在实验室中，采取什么方法制氧气呢？（在实验室里，常采用加热高锰酸钾、分解过氧化氢或加热氯酸钾的方法制取氧气）

1. 加热高锰酸钾制取氧气

     教师演示加热高锰酸钾制取氧气的实验过程，边演示实验，边讲解实验原理、实验步骤及注意事项。

A.实验原理：高锰酸钾→锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气

B.实验步骤：仪器组装→检查装置气密性→装入药品→加热药品→收集气体→验满→拆卸仪器

C.注意事项：

①检查装置气密性 

②试管口略微向下倾斜 

③试管口塞一团棉花

④待导管口有连续均匀的气泡时再收集气体

⑤实验完成后先将导管移出水面，再熄灭酒精灯

学生利用矩道VR/3D虚拟仿真实验室进行“加热高锰酸钾制取氧气”实验：

（1）加热试管，用排水法收集一瓶氧气。

（2）把带火星的木条伸入集气瓶中，观察现象。

（3）记录实验现象、分析原因并进行交流讨论。

2.分解过氧化氢制取氧气

       教师：在实验室里还常常用分解过氧化氢的方法制取氧气。过氧化氢溶液在常温下可以分解放出氧气，但是，在利用过氧化氢而已分解制取氧气时，通常还要加入少量二氧化锰，这是为什么呢？接下来我们通过一组实验来研究二氧化锰一下二氧化锰的作用。

       学生利用矩道VR/3D虚拟仿真实验室进行“分解过氧化氢制氧气的反应中二氧化锰的作用”实验：

       （1）在试管中加入5mL 5%过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察现象。

       （2）向上述试管中加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察现象。

       （3）待上述试管中没有现象发生时，重新加入过氧化氢溶液，并把带火星的木条伸入试管，观察现象。

       （4）待试管中又没有现象发生时，再重复上述操作，观察现象。

       记录实验现象并交流讨论：

       ①在实验（1）和（2）中木条是否复燃？发生这种现象的原因可能是什么？

       ②在实验（3）的重复实验中，反应后二氧化锰有误变化？ 

       ③综合分析（1）~（3）中所观察到的现象，你认为二氧化锰在过氧化氢分解的反应中起了什么作用？

       在化学反应力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叫做催化剂。催化剂在化学反应中所起的作用叫做催化作用。

3.加热氯酸钾制取氧气

       教师：在实验室里还可以通过加热混油二氧化锰的氯酸钾固体制取氧气，除生成氧气外，同时还有一种叫氯化钾的物质生成。二氧化锰在这一反应中也是催化剂。

       学生利用矩道VR/3D虚拟仿真实验室进行“加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气”实验，借鉴加热高锰酸钾制氧气的实验，巩固加热固体制取气体和排水法收集气体的实验操作和注意事项。

环节三：什么是分解反应

       教师组织学生分析三个制取氧气的反应，它们有什么共同特征？与化合反应有什么不同？

        （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。）

板书设计：

1. 工业制取氧气

2. 实验室制取氧气

3.催化剂：

在化学反应力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叫做催化剂。

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，叫做分解反应。

总结：

       本文从前边已学内容“氧气的用途”入手，自然引出航空、医疗所用氧气是如何获得的问题，带学生了解工业制取氧气的过程。然后作为对比，提出在实验室里如何获得氧气的问题。并分别对加热高锰酸钾制氧气和分解过氧化氢制氧气的方法进行深入学习。其中，在学习利用高锰酸钾制取氧气的过程中，教师先通过演示实验将实验要点交代清楚，然后学生利用矩道VR/3D融合创新实验室自由练习，巩固操作要点。在学习分解过氧化氢制取氧气的实验中二氧化锰的作用时，学生利用矩道VR/3D融合创新实验室进行自主探究，记录实验现象并分析原因。整个过程既充分体现了学生的学习主体地位，又保证了学生顺畅、安全地进行实验探究。