資源簡介

課題1 空氣
一、教材分析
本課題包含三部分內容，即“空氣是由什么組成的”“空氣是一種寶貴的資源”和“保護空氣”。這三部分內容相互密切聯系，并逐步深入。第一部分通過化學史和實驗探究使學生得到氧氣約占空氣總體積五分之一的結論，注意引導學生領悟科學家真實的科學探究，對學生進行科學素養的教育。第二部分和第三部分可把主動權交給學生，通過閱讀、討論、查閱資料等方式獲取知識，教學重在對學生進行解決問題的思路方法指導。
二、學情分析
學生通過小學科學的學習和日常積累對空氣已經有了一些常識性的了解，但從化學學習要求的角度看，學生僅知道這些常識是不夠的，需要系統地掌握空氣的組成和重要性質，需要系統地學習對物質進行研究的方法和思路。教師在教學中要從學生已有知識出發，讓學生循序漸進，逐步形成完整的空氣的知識結構。但由于學生尚不完全具備相應的化學知識和實驗技能，獨立設計并完成“測定空氣里氧氣含量”的實驗有一定困難，所以還需要在教師的指導下進行。
三、課時安排
本課程共分為二課時：課時1 空氣的組成
課時2 空氣是一種寶貴的資源、保護空氣
課時1 空氣的組成
一、教學目標
1.了解空氣的主要成分和各成分的含量 。
2.初步認識純凈物和混合物的概念，能區分一些常見的純凈物和混合物。
3.通過對“測定空氣里氧氣含量”實驗的觀察和記錄，初步學習科學實驗的方法和分析實驗現象。二、教學重難點
重點：空氣中氧氣含量的測定實驗。
難點：空氣中氧氣含量的測定實驗，混合物和純凈物的區分。
三、教學過程
【引入】空氣是我們最熟悉的物質之一，空氣是看不見、摸不著的，但轉動的風車、晃動的樹葉和動植物的呼吸都能證明空氣的存在，這節課就讓我們一起探究有關空氣的知識吧！
【學生活動】 交流討論：根據對人體吸入空氣與呼出氣體不同的探究，結合你的知識積累，說一說空氣中有哪些成分？
【總結】空氣中有氧氣、二氧化碳和水蒸氣，另外根據研究資料可知，空氣中還含有氮氣和稀有氣體等。
【過渡】空氣不是一種單一的物質，它是由多種成分組成的，但古人很長一段時間都認識空氣是一種單一的物質，人類對空氣的認識及空氣組成的探究經歷了一個漫長的過程。
【板書】 一、空氣的組成
【講解】空氣成分的研究史
17世紀中葉以前，人們一直把空氣看作是一種單一成分的物質，到了18世紀，科學家通過對燃燒和呼吸的研究，才開始認識到空氣成分的復雜性。
英國化學家丹尼爾·盧瑟福發現空氣中存在氮氣，科學界普遍認為是舍勒和普利斯特里各自獨立發現了氧氣，他們都是氧氣的發現者。但由于他們墨守陳舊的燃素學說，并沒有定量的測定出空氣中氮氣和氧氣的含量。
法國化學家拉瓦錫擺脫了傳統的燃素說的束縛，用定量實驗測定了空氣的組成，揭示了燃燒是物質與空氣里的氧氣發生了反應，即提出燃燒的氧化學說，使近代化學取得了革命性的勝利。
【過渡】下面我們一起回顧下拉瓦錫的實驗吧！
【課件展示】 拉瓦錫研究空氣成分所用的裝置圖。
【講解】實驗藥品是圖中銀白色的液體汞，儀器有汞槽、玻璃鐘罩和曲頸甑。此裝置處于密閉狀態，將汞連續加熱12天，有一部分銀白色的液態汞變成了紅色粉末，停止加熱后冷卻至室溫，玻璃鐘罩內汞的液面上升。其反應原理是汞 + 氧氣氧化汞。拉瓦錫又把在汞表面上所生成的紅色粉末收集起來，放在另一個較小的容器里再加強熱，得到了汞和氧氣，而且氧氣的體積恰好等于密閉容器里所減少的體積，反應原理是氧化汞汞 + 氧氣。
【學生活動】交流討論：1.曲頸甑中和汞槽中的汞分別起什么作用？
2.為什么玻璃鐘罩內汞的液面會上升？
3.什么現象能說明空氣中氧氣的含量？
【講解】1. 曲頸甑中的汞：與密閉體系中的氧氣反應，將其耗盡；汞槽中的汞：形成密閉體系；通過汞槽中汞的液面變化情況進而判斷密閉體系中氧氣的體積。
2. 汞和密閉體系中的氧氣反應，生成固體氧化汞，密閉體系中氣體的量減少，氣壓變小，小于大氣壓，因此大氣壓將汞壓入到玻璃鐘罩內，鐘罩內汞的液面上升。
3. 容器內空氣的體積差不多減少了1/5。
【總結】拉瓦錫根據這兩個實驗得出的結論是：空氣由氮氣和氧氣組成，其中氧氣約占空氣總體積1/5。
【過渡】仿照這個歷史上著名的實驗的原理，我們來測定空氣中氧氣的含量。
【閱讀教材】實驗2-1，然后回答總結下列問題：
1．說出有關儀器的名稱。
2．說出有關實驗的藥品。
【總結】實驗儀器：集氣瓶、燃燒匙、燒杯、導管等；實驗藥品：紅磷和水。
【講解】實驗原理：利用紅磷燃燒消耗密閉容器內空氣中的氧氣，使密閉容器內壓強減小，在大氣壓的作用下，水進入容器，進入容器內水的體積即為減少的氧氣的體積 。
紅磷+氧氣五氧化二磷
【講解】實驗操作
①連接裝置并檢查裝置的氣密性；
②在集氣瓶內裝入少量的水，再把剩余的容積分成五等份，并用橡皮筋做上記號；
③用彈簧夾夾緊乳膠管，點燃燃燒匙內的紅磷，立即伸入瓶中，并把塞子塞緊；
燃燒結束并冷卻至室溫后，打開彈簧夾。
【學生活動】觀看實驗視頻《測定空氣里的氧氣含量》，觀察并記錄實驗現象。
【總結】實驗現象：①紅磷燃燒，發出黃色火焰，有大量白煙生成，放出熱量；
②冷卻后，打開彈簧夾，水沿導管進入集氣瓶，進入集氣瓶 內水的體積約占集氣瓶內空氣總體積的1/5。
實驗分析：紅磷過量，基本耗盡集氣瓶內的氧氣，使瓶內氣壓降低。
打開彈簧夾后，大氣壓將燒杯內的水壓進集氣瓶中，集氣瓶內被消耗的氧氣的體積就是進入集氣瓶中水的體積。
實驗結論：空氣中氧氣約占空氣總體積的1/5。
【討論】對比分析拉瓦錫實驗和教材實驗，兩實驗在原理、裝置和操作方面有哪些共同點？
原理：選擇合適的反應，如：只與空氣中的O2反應，且生成物不是氣體等。
裝置：密閉裝置連接體現氣壓變化的液體裝置。
操作：氣密性好、充分消耗氧氣、減少溫度影響等。
【學生活動】交流討論：集氣瓶中的水上升到約1/5后，不能繼續上升，說明剩余氣體有什么性質？
【總結】集氣瓶中水上升至約1/5后，不再上升說明剩余的氣體不能燃燒也不支持燃燒，且不易溶于水。
【過渡】在19世紀以前，人們深信空氣中僅含有氧氣和氮氣。但隨著科學技術的不斷發展和實驗儀器的精密化，空氣中的其他成分也一一被發現。
【講解】1892年，英國物理學家雷利發現，從含氮化合物中制得的氮氣每升質量為1.2505g，而從空氣中分離出來的氮氣在相同情況下每升質量為1.2572g，所以他懷疑空氣中含有尚未被發現的較重的氣體。雷利和英國化學家拉姆塞經過多方面實驗斷定：空氣中含有另一種化學性質極不活潑的物質，定名為氬。經過不斷的探究，空氣中氦、氪、氖和氙等稀有氣體相繼被發現。
【總結并板書】空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣78%，氧氣21%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體和雜質0.03%。
【補充】稀有氣體共有7種，分別是氦氣（He）、氖氣（Ne）、氬氣（Ar）、氪氣（Kr）、氙氣（Xe）、氡氣（Rn）、奧氣（Og）。
【提問】從組成物質的成分看，空氣和氮氣、氧氣等物質有什么不同？
【總結并板書】像空氣一樣，這種由兩種或兩種以上的物質混合而成的物質叫做混合物，組成混合物的各種成分保持著它們各自的性質。而氮氣、氧氣、二氧化碳、紅磷等物質都是由一種物質組成的，這屬于純凈物。
【學生活動】交流討論：判斷下列常見的物質中，哪些屬于純凈物？哪些屬于混合物？
①潔凈的空氣；②五氧化二磷；③氧化汞；④冰水混合物；⑤稀有氣體；⑥液氧；⑦澄清石灰水；⑧二氧化碳；⑨河水。
【總結】①潔凈的空氣；⑤稀有氣體；⑦澄清石灰水；⑨河水都是混合物。②五氧化二磷；③氧化汞；④冰水混合物；⑥液氧；⑧二氧化碳都是純凈物。混合物無固定的物理性質，各成分保持各自的化學性質。而純凈物有固定的物理性質和化學性質，可以用化學符號表示。如氮氣可以用N2來表示，氧氣、二氧化碳、紅磷可以分別用O2、CO2、P來表示。
【課堂小結】
【課堂練習】略
【板書設計】
課題1 空氣
課時1 空氣的組成
空氣成分的探究
1.空氣成分的發現史
2.空氣中氧氣含量的測定：紅磷+氧氣五氧化二磷
空氣的組成
氮氣78%
氧氣21%
稀有氣體0.94%
二氧化碳0.03%
其他氣體和雜質0.03%
物質的分類：
混合物：空氣、河水
純凈物：氧氣、氮氣

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