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第一節(jié) 空氣的成分
第1課時
奇妙奇妙真奇妙，看不見來摸不著，
無孔不入變化多，動物植物都需要。
猜謎
空氣
1.通過分析空氣餅狀圖，了解空氣的主要成分；
2.通過空氣中氧氣含量的測定實驗過程及誤差分析，掌握實驗原理、裝置、及結(jié)論，學(xué)會從混合氣體中除去某種氣體進(jìn)而測定其含量的方法
一、認(rèn)識空氣的組成
氮氣： ；氧氣： ；氬氣： ；二氧化碳： ；其他氣體： 。
約78%
約21%
約0.934%
約0.034%
約0.002%
氮氣
78%
氧氣
21%
氬氣（約0.934%）
二氧化碳（約0.034%）
其他氣體（約0.002%）
二、測定空氣中氧氣的含量
原理：在加熱的條件下， 和空氣中的 反應(yīng)，生成黑色的 。
文字表達(dá)式為 。
銅粉
氧氣
氧化銅
銅+氧氣 氧化銅
加熱
實驗過程：
①測量硬質(zhì)玻璃管內(nèi)空氣的體積。
②組裝儀器，檢查氣密性，使注射器中留下一定體積的空氣并做好記錄。
③給玻璃管加熱，同時不斷推拉注射器。
④停止加熱冷卻至室溫，將氣球內(nèi)的氣體全部擠入注射器中，待注射器活塞穩(wěn)定后，讀數(shù)。
三、空氣成分的發(fā)現(xiàn)史
最早通過實驗得出空氣是由氧氣和氮氣組成的科學(xué)家是 。
拉瓦錫
探究一：空氣的成分
[情景展示]
實驗4-1 測定空氣中氧氣的含量
①Cu粉由紅色逐漸變成黑色
②冷卻后，注射器活塞向內(nèi)移動
實驗現(xiàn)象：
實驗結(jié)論:
氧氣約占空氣總體積的1/5
[思考交流]
1.上述實驗的原理是什么？
在加熱的條件下，銅粉跟空氣中的氧氣完全反應(yīng)，生成固體氧化銅，而又不產(chǎn)生新的氣體，從而使密閉裝置內(nèi)空氣的體積減少，減少的體積即為空氣中氧氣的體積。
[思考交流]
2.小氣球在這個實驗中起到了什么作用呢？
在實驗過程中，為什么要不斷推拉注射器活塞？
可以起到緩沖玻璃管內(nèi)壓強的作用
這是為了確保銅絲與空氣充分接觸，將密閉裝置中的氧氣完全消耗，保證了實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
在測定空氣中氧氣含量的實驗中，氧氣消耗完后，剩余的4/5主要為氮氣，剩余的氣體不能和銅反應(yīng)，說明氮氣______________________________。
[思考交流]
3.實驗結(jié)束后
性質(zhì)不活潑
⑴實驗結(jié)束后，密閉裝置中剩余氣體具有怎樣的化學(xué)性質(zhì)？
⑵反應(yīng)結(jié)束停止加熱后，為什么要冷卻至室溫再讀取剩余氣體的體積數(shù)值？
防止氣體因受熱膨脹而造成剩余氣體體積偏大，導(dǎo)致測量結(jié)果偏小。
[思考交流]
4.小明同學(xué)通過實驗測定空氣中氧氣含量，但發(fā)現(xiàn)結(jié)果不是1/5，請你幫他解釋可能的原因。
①銅粉的量偏少；
②加熱時間（反應(yīng)時間）太短；
③加熱溫度太低；
④沒有冷卻至室溫；
⑤裝置漏氣
[思考交流]
5.思考本實驗選擇銅粉的原因？能否選擇蠟燭或碳？說明理由。
因為銅粉燃燒時只消耗空氣中的氧氣而不消耗空氣中的其它氣體，并且產(chǎn)物是氧化銅固體而不是氣體。
不能，蠟燭和碳燃燒會產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w，影響實驗結(jié)果。
[歸納總結(jié)]
測定空氣中氧氣含量而運用化學(xué)方法除去氧氣時，應(yīng)注意：
①所選的反應(yīng)物在空氣中能夠燃燒；
②所選的反應(yīng)物只能與空氣中的氧氣反應(yīng)；
③反應(yīng)后生成物必須為固體。
探究二：空氣成分發(fā)現(xiàn)史
科學(xué)史話·空氣成分發(fā)現(xiàn)史
　1772年盧瑟福在密閉容器中燃燒磷，除去尋常空氣中可助燃和可供動物呼吸的氣體，對剩下的氣體進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這種氣體不被堿液吸收，不能維持生命和具有可以滅火的性質(zhì)，因此他把這種氣體叫做“濁氣”或“毒氣”。
科學(xué)史話·空氣成分發(fā)現(xiàn)史
1774年普利斯特里加熱汞煅灰（即氧化汞），發(fā)現(xiàn)蠟燭在這種氣體中以極強的火焰燃燒。可以說，普利斯特里發(fā)現(xiàn)了氧。遺憾的是他堅信當(dāng)時的“燃素說”，從而錯誤地認(rèn)為：這種氣體不含燃素，但是有特別強的吸收燃素的能力，因而能夠助燃，當(dāng)時他把氧氣稱之為“脫燃素空氣”，把氮氣稱之為“被燃素飽和了的空氣”。
科學(xué)史話·空氣成分發(fā)現(xiàn)史
拉瓦錫測定空氣組成的實驗
拉瓦錫研究空氣裝置圖
1775年，法國化學(xué)家拉瓦錫重做了普利斯特的實驗，第一次用實驗證明了空氣中有氧氣和氮氣。
火爐
曲頸甑
玻璃鐘罩
汞槽
液態(tài)汞
科學(xué)史話·空氣成分發(fā)現(xiàn)史
1783年，拉瓦錫向法國科學(xué)院提交了劃時代的《燃燒概論》，系統(tǒng)地闡述了燃燒的氧化學(xué)說。這本書后來被翻譯成多國語言，逐漸掃清了燃素說的影響。化學(xué)自此切斷與古代煉丹術(shù)的聯(lián)系，揭掉神秘和臆測的面紗，取而代之的是科學(xué)實驗和定量研究?；瘜W(xué)由此也進(jìn)入定量化學(xué)（即近代化學(xué)）時期。
科學(xué)史話·空氣成分發(fā)現(xiàn)史
1785年英國化學(xué)家卡文迪許用電火花和紅熱的銅除去空氣中氧氣和氮氣，但始終殘余有1%的氣體不進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)時就認(rèn)為可能是一種新的氣體，但這種見解卻沒有受到化學(xué)家們應(yīng)有的重視。
百余年后，英國物理學(xué)家瑞利于1892年發(fā)現(xiàn)從含氮的化合物中制得氮氣與空氣中分離出來的氮氣的密度存在微小的差異，所以他懷疑空氣中的氮氣中一定含有尚未被發(fā)現(xiàn)的較重的氣體。他與英國化學(xué)家拉姆齊合作，仔細(xì)除去CO2、H2O、N2和O2，用分光鏡觀察殘余氣體的光譜線，終于發(fā)現(xiàn)空氣中還存在著另一種氣體。經(jīng)過多方面試驗斷定它是一種極不活潑的新元素，定名為氬，是“不活動”的意思。
在以后的幾年里，拉姆齊又通過分離液態(tài)空氣和光譜法陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了氪、氖、氬、氙。
[思考交流]
瑞典化學(xué)家舍勒早在普利斯特里之前就已經(jīng)制取過氧氣，可是為什么他和普利斯特里都沒能取得具有更大意義的突破？
固執(zhí)地相信“燃燒學(xué)說”，并沒有意識到這種氣體就是燃燒的必需物質(zhì)——氧氣，不敢打破現(xiàn)有觀念，同時燃素說認(rèn)為：在物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，有某種東西從一種物質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種物質(zhì)中去了，燃素說能解釋大量化學(xué)現(xiàn)象。
1、大山深處空氣清新，空氣中氮氣的體積分約為（ ）
A. 78% B. 21% C. 11% D. 58%
A
2.最早通過實驗得出空氣是由氮氣和氧氣組成這一結(jié)論的科學(xué)家是（　　）
A.拉瓦錫 B.侯德榜 C.門捷列夫 D.道爾頓
A
3.通過燃燒除去密閉容器中的氧氣，且不生成其他氣體，可選用的物質(zhì)是（ ）
A.白磷 B.蠟燭
C.木炭 D.硫
A
認(rèn)識空氣的組成
空氣的組成
實驗測定空氣中氧氣的含量
按體積計算，氮氣約占78%、氧氣約占21%、其他成分約占1%
銅+氧氣 氧化銅
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