資源簡介

第四單元　我們周圍的空氣
第一節　空氣的成分
設計說明 空氣學生并不陌生，在了解空氣組成的基礎上通過設計實驗測定空氣中氧氣含量，學生結合壓強方面的知識，理解測定空氣中氧氣含量的實驗原理，通過實驗了解實驗注意事項和引起誤差的原因。空氣污染對于人類的危害也是學生經常見聞的，自己親手做實驗來比較通風不暢的環境與通風良好的環境的空氣的質量，會帶給學生從未有過的體驗，當學生真正認識了空氣的成分，了解了空氣中各種成分的重要用途，他們自然就會把空氣當成一種重要的自然資源來對待。 教學目標 【知識與技能】 1.能說出空氣的主要成分及各主要成分占空氣總體積的體積分數。 2.學會用實驗探究空氣中氧氣的體積含量。 3.認識空氣質量報告。 4.在分析空氣組成的基礎上，初步認識混合物、純凈物的概念。 【過程與方法】 1.通過測定空氣中氧氣含量的探究活動的設計，了解科學探究的程序，培養科學探究、自主學習以及交流與合作的能力和意識。 2.通過實驗探究和閱讀,培養求異思維、創新思維的能力和意識。 【情感、態度和價值觀】 1.通過實驗探究體驗到實驗是化學學習的重要手段，樹立科學探究意識和實事求是的科學精神。 2.結合社會生活了解空氣是一種重要的資源，增強關愛自然的意識和責任。 重點難點 教學重點 1.探究空氣中氧氣的含量。 2.讓學生認識空氣對人類和自然界中動植物的重要意義。知道空氣是自然資源。 3.空氣的污染和危害。 教學難點 1.初步理解測定空氣中氧氣含量的實驗原理及相關誤差分析。 2.設計實驗方案，測定不同環境中空氣的成分。 教學方法 1.主要采用問題探究來設計教學，始終貫穿“設置主題——分析思考——實驗探究——總結交流”的教學流程，積極引導學生進行自主學習、合作學習和探究學習，努力培養學生的動手能力和探索精神。 2.通過實例講解和學生閱讀的方式讓學生了解空氣是一種重要的資源以及空氣污染問題。 教具、學具 計算機多媒體教學系統、CAI課件等。 銅粉、硬質玻璃管（相同規格2支）、橡皮塞（帶玻璃導管及不帶玻璃導管各2個）、量筒、酒精燈、鐵架臺（帶鐵夾）、氣球、注射器。 酒精燈、注射器、玻璃管（內有細銅絲）、火柴、塑料瓶、澄清石灰水。 授課時數 2課時 第一課時　空氣的組成 教學過程 導入新課 光合作用，通常是指綠色植物（包括藻類）吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機物，同時釋放氧氣的過程。 由此我們知道空氣中含有氧氣、二氧化碳和水，小學的時候我們學過空氣的主要成分是氮氣和氧氣，那它們各自的含量是多少呢？今天我們就具體學習一下。 講授新課 一、認識空氣的組成 1.空氣成分及含量 氮氣 約78% 氧氣 約21% 氬氣 約0.934% 二氧化碳 約0.034% 其他氣體 約0.002% 空氣的成分一般來說是比較固定的，但由于空氣污染改變了空氣的成分，所以空氣成分隨地區的差異而不盡相同。 由于空氣是無色、無味的氣體，人類對空氣成分的認識經歷了一個漫長的過程。后來人們經過大量的實驗得出了空氣是一種混合物，例如法國著名化學家拉瓦錫的實驗。 讓學生閱讀76頁多識一點　空氣成分的發現 拉瓦錫的實驗證明了什么，其中涉及哪兩個化學變化？ 學生討論、交流，再解答提出的問題。 （1）拉瓦錫的實驗證明了空氣是由氧氣和氮氣組成的，其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。 （2）汞和氧氣在加熱的條件下生成氧化汞；氧化汞在加熱條件下生成汞和氧氣。 通過課件展示拉瓦錫發現氧氣的裝置。 二百多年前，法國化學家拉瓦錫用定量的方法研究了空氣的組成。他把少量汞放在密閉的容器里連續加熱12天，發現有一部分銀白色的液態汞變成紅色粉末，同時容器里空氣的體積差不多減少了1/5。他研究了剩余4/5體積的氣體，發現這部分氣體既不能供給呼吸，也不能支持燃燒，他誤認為這些氣體全部都是氮氣。通過實驗，拉瓦錫得出了空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5的結論。 討論：下列事實說明空氣中含有什么成分？ 1.利用空氣制造氮肥。 2.小白鼠在裝有空氣的密閉容器中可存活一段時間。 3.夏天盛放冰棒的杯子外壁上面附有一層水珠。 拉瓦錫通過實驗得出氧氣約占空氣總體積的1／5，那么我們能否通過實驗證明呢？思路是什么？ 教師提示 思路1：將其他氣體除去，只剩下氧氣，測定氧氣體積。 思路2：將氧氣除去，然后通過減少的體積來測定氧氣的體積。 藥品的選擇： A.銅+氧氣→氧化銅（黑色固體） B.碳+氧氣 →二氧化碳（無色氣體） C.鎂+氧氣→氧化鎂（白色固體） D.蠟燭+氧氣→二氧化碳+水 E.磷+氧氣→五氧化二磷（白色固體） 學生思考、教師歸納：可以用銅粉、磷粉，選擇只能與氧氣反應，而不與其他氣體反應且生成物為固體的物質。 實驗探究4-1　測定空氣中氧氣的含量 【講述】我們來分析一下思路2的實驗原理、實驗裝置、實驗步驟、實驗現象、實驗結論等。 實驗原理：銅受熱時與空氣中的氧氣發生反應，導致密閉容器內氣體減少，壓強減小，從而測出實驗后裝置內減少的氣體的體積，即為空氣中氧氣的體積。 實驗裝置：銅粉、硬質玻璃管（相同規格2支） 、橡皮塞（帶玻璃導管及不帶玻璃導管各2個）、量筒、酒精燈、鐵架臺（帶鐵夾）、氣球、注射器。 實驗步驟： ①測量玻璃管的容積。 ②在另一相同容積的干燥硬質玻璃管中裝入足量銅粉，兩端塞上橡皮塞，其中一端用小氣球密封玻璃管口。 ③移動注射器活塞，在注射器中留下一定體積的氣體，記錄體積后插入橡皮塞中。 ④根據酒精燈的高度，將玻璃管固定在鐵架臺上。 ⑤點燃酒精燈，先預熱，后對準有銅粉的部位加熱，同時不斷推拉注射器活塞。 ⑥停止加熱后，待玻璃管冷卻至室溫，將氣球內的氣體全部擠出。待注射器活塞穩定后，記錄注射器中氣體的體積。 實驗現象：玻璃管內的銅粉由紅色逐漸變為黑色，待裝置冷卻后，觀察到注射器活塞向內移動。 實驗結論： ①空氣中，O2約占空氣總體積的五分之一。 ②該實驗證明剩余的氣體（主要是N2）化學性質穩定，不能與銅粉反應。 ③該實驗證明空氣是多種物質的混合物。 組織討論：請同學們根據剛才的實驗仔細分析下面幾個問題。 （1）實驗時銅為什么要足量？ （2）加熱時為什么溫度要高、時間要長？ （3）為什么要等裝置冷卻后再讀數？ 教師總結：任何實驗都可能會有誤差，我們實驗時一定要盡最大可能縮小實驗誤差，如果銅的量不足，溫度不夠高或加熱時間不夠長以及沒等裝置冷卻后再讀數都可能對實驗造成誤差，下面我們來具體分析一下。 ①裝置漏氣，結果偏小。 ②銅粉用量不足，結果偏小。 ③加熱溫度達不到反應溫度，結果偏小。 ④加熱時間太短，反應不充分，結果偏小。 ⑤反應結束后，沒有冷卻到室溫就開始讀數，結果偏小。 我們還可以采用紅磷燃燒法來測定空氣中氧氣含量，下面請同學們看一下利用紅磷燃燒法測定空氣中氧氣含量的裝置。 實驗現象：紅磷燃燒，冒出大量白煙，燒杯中的水倒流進集氣瓶，液面約為集氣瓶剩余容積的1/5。 實驗結論： ①氧氣約占空氣總體積的1/5。 ②氮氣不能燃燒，也不支持燃燒（不與紅磷反應），且不溶于水。 實驗注意點： ①裝置必須密封好，不能漏氣；否則，引起測定結果偏小。 ②紅磷必須過量，完全消耗掉集氣瓶內的氧氣；否則，引起測定結果偏小。 ③不能用木炭、硫粉等代替紅磷。木炭和硫粉燃燒產生氣體，占據氧氣的體積。 ④實驗前，要夾緊彈簧夾；否則，引起測定結果偏大。 請同學們課下分析，這種方法測定空氣中氧氣含量與我們剛才測定空氣中氧氣含量有什么不同？各自的優缺點是什么？ 當堂達標 1.空氣中按體積計算，含量最多的氣體是（　　） A. 氧氣　　　　 B. 氮氣　　　 C. 二氧化碳　　　 D. 稀有氣體 答案：B 2.在100 L空氣里氧氣的體積大約是（　　） A. 78 L　　　　 B. 78%　　　　C. 21 L　　　　　 D. 21% 答案：C 3.欲除去密閉容器中空氣中的氧氣，且不產生其他氣體，可選用的物質是（　　） A. 紅磷　　　　 B. 鋁粉　　　 C. 鐵絲　　　　　 D. 木炭 答案：A 4.用如圖所示的實驗測定空氣中氧氣的含量，下列操作會使測定結果偏大的是（　　） A. 裝置漏氣 B. 藥匙中放入的紅磷量不足 C. 點燃紅磷伸入瓶中時，沒有立即塞緊瓶塞 D. 紅磷燃燒結束后，沒等裝置冷卻就打開彈簧夾 答案：C 5.（2019 淄博）以下四個實驗裝置，可用于“測定空氣中氧氣的含量”。請認真分析，回答下列問題。 　　　　 A　　　　　　　　　　　　　　　　　B 　　　　　 C　　　　　　　　　　 D （1）拉瓦錫用裝置_____（填寫字母）定量研究了空氣的成分，在密閉容器中，空氣中的氧氣與__________反應，生成固態物質。人們沿著科學家的足跡，對反應物進行了優化，分別用銅粉、紅磷等進行實驗，其原理都是采用______（填“物理”或“化學”）方法，從混合氣體中除去某種氣體，從而達到實驗目的。 （2）實驗過程中，需要不斷推拉注射器活塞的裝置是________（填寫字母），利用此裝置進行實驗，可能造成實驗誤差的因素是______________________（答一條）。 （3）裝置C、D的實驗都用到了紅磷，寫出反應的文字表達式__________ ____________________________；反應結束后，待裝置冷卻至室溫，打開彈簧夾，裝置D（試管容積為40 mL）中，注射器活塞從10 mL刻度處緩慢移動至約____________mL刻度處停止（誤差忽略不計）。 答案：（1）A　汞　化學　（2）B　反應前后氣球的體積不相等（合理即可）　（3）磷+氧氣五氧化二磷　2 板書設計 第一節　空氣的成分 第一課時　空氣的組成 一、空氣的成分 氮氣　約78% 氧氣　約21% 氬氣　約0.934% 二氧化碳　約0.03% 其他氣體　約0.002% 二、空氣中氧氣含量測定的實驗 藥品：銅 實驗現象：銅由紅色逐漸變為黑色，冷卻后，注射器活塞向內移動 文字表達式：銅+氧氣氧化銅 結論：氧氣約占空氣總體積的五分之一 第二課時　空氣是一種重要資源　關注空氣質量 教學過程 導入新課 提問: 1.通過上節課的學習，我們已經了解了空氣的主要成分。請回憶一下，總結空氣的成分及其含量。 2.金屬絲可做導線因為金屬能導電，金剛石硬度大可以做玻璃刀。物質的用途由什么決定？ 總結:物質的性質決定物質的用途，物質的用途體現物質的性質。 講授新課 一、空氣中各成分的分離 空氣不僅是生命賴以存在的物質基礎，還是人類生產活動的重要資源，空氣中的各種成分具有廣泛的用途。在工業上，通過降溫加壓使空氣液化，然后加熱液態空氣，利用空氣中氧氣、氮氣、稀有氣體的沸點不同，使它們在不同溫度下氣化，逐一從空氣中分離出來。 我們已經知道了空氣是一種重要的資源，我們從空氣中分離出氮氣、氧氣、稀有氣體等就是為了滿足我們人類日常生活中的應用。那么氮氣、氧氣、稀有氣體到底有哪些用途呢？ 我們通過閱讀課本來一起了解一下。 二、空氣是一種重要的資源 【組織討論】請同學們閱讀課本，總結氧氣、氮氣、稀有氣體的用途。 1.氧氣 （1）供給呼吸，可用于醫療、潛水、登山、航空等。 （2）支持燃燒，可用于氣焊、煉鋼等。 2.氮氣 （1）物理性質：沒有顏色，沒有氣味的氣體，在標準狀況下密度比空氣略小，難溶于水。 （2）化學性質：不活潑，一般情況下它不支持燃燒也不供給呼吸。 （3）用途：①用氮氣做燈泡（經久耐用）或食品包裝（延長食品的保質期）的填充氣。 ②液態氮氣用于醫療手術（冷凍細胞，殺傷細胞，防止癌細胞擴散）。 ③用氮氣制氮肥、人工固氮，工業制氨氣。 3.稀有氣體 稀有氣體包括氦、氖、氬、氪、氙、氡等。通常狀況下，稀有氣體是沒有顏色，沒有氣味的氣體，難溶于水。化學性質很不活潑，但在一定條件下也能與某些物質發生化學反應。稀有氣體的用途可歸結為以下兩個方面。 ①作為保護氣：焊接金屬時用來隔絕空氣，燈泡中充稀有氣體使燈泡耐用。 ②制成多種電光源，如航標燈、強照明燈、閃光燈、霓紅燈等。 三、關注空氣質量 展示潔凈的空氣和被污染的空氣的圖片。 同學們對比這兩幅圖片，有何感想或啟示嗎？ 通常情況下，空氣中各成分的含量保持相對穩定，但隨著人類活動的增加，特別是工業生產和交通運輸產生的廢氣源源不斷地排放，使空氣中有害氣體和煙塵含量不斷升高，導致空氣質量下降。那么空氣污染物的來源和種類有哪些呢？ 1. 空氣污染物的種類及來源 凡是能使空氣質量變差的物質都是大氣污染物。二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、可吸入顆粒物等是常見的空氣污染物。空氣污染的來源有： 工業污染、生活污染、交通污染、農業污染等。其實不同地區可能污染物的種類是不同的。 空氣污染物隨時間和地點的不同而發生變化。 現在我們以無毒的二氧化碳來探究不同地區二氧化碳含量的差別。 【實驗探究4-2】 （1）利用課余時間，用氣球、塑料袋或塑料瓶收集至少 3 種氣體樣本，如田野或樹林中的空氣、久未開啟的地窖或人流密集商場中的空氣、自己或他人呼出的氣體、機動車尾氣等，留作課堂實驗時使用。 注意：收集氣體樣本的過程中一定要注意安全，切不可讓自己置身于危險中。 （2）將課前收集的各種樣本氣體中分別通入盛有澄清石灰水的試管中，觀察現象。 序號樣本氣體來源實驗現象實驗結論1田野幾乎不渾濁含二氧化碳少2久未開啟的地窖渾濁含二氧化碳多3汽車尾氣非常渾濁含二氧化碳較多
思考： ①你是如何控制實驗條件、保證對照實驗的可比性？ ②實驗結果對我們有哪些啟示？ 注意： ①收集到的氣體樣品要體積相同；保證澄清石灰水的濃度、質量相同；保證通入澄清石灰水中氣體的速率一致。 ②在人員少和現代技術應用少的區域空氣的質量好，很多區域的空氣受到了污染，我們應還自然潔凈的空氣。 目前，有關部門通過各種媒體向社會發布空氣質量報告，以使民眾及時了解當地和全國各主要城市的空氣質量狀況。空氣質量日報包括空氣污染指數、首要污染物、空氣質量級別和空氣質量狀況。 2.空氣污染指數 空氣污染指數（API）是將幾種空氣污染物的含量按照一定的方法處理，變成0～500之間的數字。目前計入空氣污染指數的污染物有：二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物等。 組織討論：請同學們仔細閱讀表格，分析空氣污染指數和空氣質量的關系。那不同空氣質量級別對人體健康造成的影響有哪些呢？ 空氣污染指數空氣質量級別對健康的影響標志顏色0～50Ⅰ空氣質量優。不存在空氣污染問題，對公眾的健康沒有任何危害綠色51～100Ⅱ空氣質量良。除極少數對某種污染物特別敏感的人以外，對公眾健康沒有危害黃色101～150Ⅲ（1）輕微污染。對污染物較敏感的人群，如兒童和老年人、呼吸道疾病或心臟病患者，健康會受到影響，對其他健康人群基本沒有影響橙色150～200Ⅲ（2）輕度污染。幾乎所有人的健康都會受到影響，對敏感人群的不利影響尤為明顯紅色201～300Ⅳ中度污染或中度重污染。所有人的健康都會受到比較嚴重的影響紫色>300Ⅴ重度污染。所有人的健康都會受到嚴重影響。甚至出現危急情況栗色
總結：空氣污染指數越小，空氣質量越好。 既然空氣污染會不同程度地對我們的身體健康造成危害，那我們如何防治空氣污染呢？ 4. 防治空氣污染的措施 總結：（1）減少污染物排放量；（2）合理規劃工業區與非工業區；（3）加大植樹造林力度。 保護空氣的直接、有效的方法是植樹造林。 當堂達標 1.空氣是人類的寶貴資源，下列有關空氣的說法中錯誤的是（　　） A. 空氣的成分按體積計算，含量最多的氣體是氮氣 B. 空氣是混合物 C. 氧氣具有可燃性 D. 稀有氣體的化學性質不活潑 答案：C 2.下列關于氮氣用途的說法錯誤的是（　　） A. 制造硝酸和氮肥的重要原料 B. 食品包裝中充入防腐 C. 燈泡中充氮氣延長壽命 D. 氮氣支持燃燒 答案：D 3.空氣是一種寶貴的自然資源，下列氣體不可直接從空氣分離獲得的是（ ） A. 用作醫療急救的氧氣 B. 用作焊接保護氣的稀有氣體 C. 用作食品防腐劑的氮氣 D. 用作清潔燃料的氫氣 答案：D 4.霓虹燈能發出五顏六色的光是由于充入了哪種氣體（　　） A. 氧氣 B. 氮氣 C. 稀有氣體 D. 二氧化碳 答案：C 5.為了使燈泡經久耐用，常向燈泡里面充的氣體是（　　） A. 二氧化碳 B. 氧氣 C. 氮氣或稀有氣體 D. 氮氣和氧氣 答案：C 6. 空氣中能供給動植物呼吸的氣體是（　　） A. N2 B. O2 C. H2O D. CO2 答案：B 7. 噴霧除塵車利用噴霧系統向空中噴射出水霧凈化空氣，其主要作用是（　） A. 減少粉塵污染 B. 治理水污染 C. 防治酸雨 D. 緩解溫室效應 答案：A 8.下列物質不屬于空氣污染物的是（　　） A. 二氧化硫 B. 一氧化碳 C. 二氧化碳 D. 可吸入顆粒物 答案：C 9. 小明和小紅對市場上銷售的一種充氣包裝的小面包產生了興趣，在這種小面包的塑料袋內氣體充的鼓鼓的，像一個個“小枕頭”。他們認為這樣包裝主要是為了食品能長時間保鮮。那么，這是什么氣體呢？小明猜是二氧化碳，小紅猜是氮氣。于是兩位同學設計了實驗進行驗證，請完成下表。 實驗操作實驗現象實驗結論用注射器抽取包裝內氣體，并緩緩注入_____ _______中____________________________________________________________小明猜想正確____________________________________________________________小紅猜想正確
答案：澄清石灰水　澄清石灰水變渾濁　無明顯現象 板書設計 第一節　空氣的成分 第二課時　空氣是一種重要資源　關注空氣質量 空氣是一種重要的資源 1.分離空氣的方法（氧氣的工業制取過程）： 2.空氣中主要成分的性質、用途 氧氣： 氮氣： 稀有氣體： 關注空氣質量 1.空氣質量報告內容： 2.空氣污染物： 教學反思

展開更多......

收起↑