資源簡介

第二單元 空氣、物質的構成與組成
2.1 空氣的成分
第1課時 空氣的成分
素養目標
1.了解空氣的組成。
2.了解空氣中各成分在生產、生活中的用途。
3.培養學生實驗設計的能力。
4.培養實事求是的態度。
教學重點
1.空氣的組成的測定。
2空氣的各成分的含量。
3.氮氣和稀有氣體的性質和用途。
教學難點
混合物、純凈物的區別。
中考熱點
空氣的組成的測定。
教學工具
多媒體課件
教學過程
[課前預習]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0.03%。
[情景導入]同學們在前面的課程學習中曾經學習過空氣的常識。這一單元，我們將從測定空氣成分的實驗開始，認識這種和地球上生命現象息息相關的氣體空氣，再進一步探究物質構成與組成的奧秘。
[過 渡]空氣中有哪些成分呢？科學家是怎樣發現空氣的成分的？
[閱 讀]指導學生閱讀課本P32知識視窗，了解科學家發現空氣成分的歷程。
[提出問題]拉瓦錫研究空氣成分得出了什么結論？
[回 答]空氣中有能支持燃燒的氧氣(O2)和不能支持燃燒的氮氣(N2)。
[討論交流]①汞槽里的汞為什么會升入鐘罩且升入體積約占容器中空氣體積的1/5？
②科學家是通過什么證據推理出剩余氣體中除了氮氣外還有其他成分的
[講 解]曲頸甑與鐘罩連通，曲頸甑里的汞在加熱條件下與容器內空氣中的氧氣反應，并將氧氣消耗完，導致鐘罩內氣體壓強減小，大氣壓將汞壓入鐘罩；升入鐘罩內汞的體積約占容器中空氣體積的1/5，是因為氧氣約占空氣體積的1/5。
科學家發現從空氣中分離出來的氮氣的密度比用化學方法制得的純凈氮氣密度稍大，故推理出剩余氣體中除了氮氣還有其他成分。
[觀察活動]教師演示課本P33【實驗2-1】測定空氣中氧氣含量，講解實驗操作過程并引導學生觀察實驗現象。
[講 解]操作要點：①實驗開始前，應檢查裝置的氣密性，夾緊止水夾；②點燃紅磷后，應迅速將燃燒匙插入集氣瓶中，塞好膠塞；③反應結束后，應待集氣瓶冷卻至室溫，再松開止水夾。
[學生活動]請學生分享自己看到的實驗現象，教師注意引導其他學生進行補充和評價。
[實驗現象]紅磷燃燒時，產生大量白煙，放出大量的熱。松開止水夾后，燒杯里的水倒吸入集氣瓶內，且瓶內的水上升至標記線1處。
[講 解]我們看到的白煙是燃燒產物五氧化二磷形成的固體顆粒，白霧通常用來描述分散在氣體中的小液滴，二者不能混淆。
[提 問]實驗前集氣瓶里裝的是什么？
[學生回答]空氣。
[思 考]紅磷燃燒消耗了瓶內的什么物質
[學生回答]氧氣。
[討論交流]結合以上問題，嘗試對實驗現象進行分析說明。
[分析解釋]紅磷燃燒消耗了集氣瓶內的氧氣，生成了五氧化二磷固體，使瓶內氣壓減小。松開止水夾后，水在外界大氣壓的作用下進入集氣瓶內進入瓶內的水的體積等于消耗的氧氣的體積。
[提 問]根據以上實驗事實和分析，你們能得出什么結論？
[得出結論]空氣中的氧氣能支持燃燒,氧氣約占空氣體積的1/5。
[討論交流]若集氣瓶內的水未上升至1/5處，可能的原因有哪些？請分析實驗產生誤差的原因。
[匯總回答]實驗誤差分析：
結果 原因 誤差分析
偏小 ①裝置漏氣 冷卻過程中，外界空氣進入集氣瓶內，導致進入瓶中的水的體積偏小
②紅磷的量不足 不能將集氣瓶內的氧氣消耗完，導致進入瓶中的水的體積偏小
③未待集氣瓶冷卻至室溫就松開止水夾 集氣瓶中的氣體還處于膨脹狀態，導致進入瓶中的水的體積偏小
偏大 ①紅磷點燃后未迅速插入集氣瓶中或未立即塞上膠塞 集氣瓶內部分空氣受熱逸出導致裝置冷卻至室溫后進入瓶中的水的體積偏大
②實驗前未夾緊止水夾 紅磷燃燒過程中，部分空氣受熱膨脹沿導氣管逸出，導致裝置冷卻至室溫后，進入瓶中的水的體積偏大
[思 考]燃燒法測定空氣中氧氣含量時，能否用蠟燭、木炭代替紅磷進行實驗？
[講 解]該實驗選擇的試劑燃燒后的生成物應為固態或液態，才能使其所占的體積可忽略不計，所以不能選用蠟燭或木炭，因為蠟燭和木炭燃燒后生成氣體，會使集氣瓶內壓強變化不明顯。另外，選用的試劑應在空氣中能燃燒，且只能與氧氣反應。
[學生活動]你還能設計什么樣的裝置來測定空氣中氧氣的體積含量？（鼓勵學生自行設計實驗，提出可能的實驗方案）
[過 渡]上述實驗中剩余的氣體的主要成分是什么？
[學生回答]氮氣。
[講 解]科學家們通過許多科學實驗證明：在空氣的各成分中，能夠支持燃燒的氧氣(O2)約占空氣體積的1/5；剩下不支持燃燒的氣體約占4/5，其成分是氮氣(N2)和少量其他氣體，如稀有氣體、二氧化碳(CO2)和水蒸氣(H20)等。經過許多科學實驗驗證，空氣的成分（用各成分占空氣總體積的百分比表示）是氮氣78%，氧氣21%，稀有氣體0.94%，二氧化碳0.03%，其他氣體0.03%。
[閱 讀]指導學生閱讀課本P35“氮氣”內容。
[交流討論]根據課本內容，總結氮氣的性質和用途。
[總 結]氮氣的性質和用途：
性質 用途
物理性質 通常狀況下為無色、無氣味的氣體，難溶于水，密度比空氣的略小，熔、沸點較低 液氮制冷，可用于冷凍麻醉和超導領域等
化學性質 低溫、常溫條件下化學性質穩定 ①充氮包裝，保存食品；②充氮燈泡等
高溫等條件下可參與化學反應 ①制取氮肥；②合成染料；③制造炸藥等
[內容講解]稀有氣體是氦（He）、氖（Ne）、氬（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）等氣體的總稱，這些氣體一般不與其他物質反應，曾被稱為“惰性氣體”。
[閱 讀]指導學生閱讀課本P36“稀有氣體”內容。
[交流討論]根據課本內容，總結稀有氣體的性質和用途。
[總 結]稀有氣體的性質和用途：
性質 用途
物理性質 通常狀況下為無色、無氣味的氣體、難溶于水
通電時會發出各種顏色的光 用于霓虹燈的制造和激光技術
氦氣密度很小，很穩定 用于填充探空氣球
化學性質 一般不與其他物質反應 用作焊接保護氣
[內容講解]在組成空氣的各種成分中，氮氣含量最多，稀有氣體含量很少，這些氣體都有各自的用途。要認識它們的用途，先要了解它們有什么性質，因為物質的用途是由它們的性質決定的。
課堂板書設計
第1課時 空氣的成分
空氣中氧氣含量的測定
空氣的具體成分：
氣體成分 氮氣 氧氣 稀有氣體 二氧化碳 其他氣體
占空氣體積的百分比/% 78% 21% 0.94% 0.03% 0.03%
課后作業
完成練習冊本課時課后練習。

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