九年级化学上册 空气是由什么组成的(教案)

第二单元我们周围的空气

单元内容概述

空气是人人都离不开的物质，由于看不见，摸不着，学生只知其重要，却并不十分清楚空气到底是什么。本单元选择空气和氧气作为初中化学中学习具体物质知识的开端，不仅因为小学自然课中对空气和氧气的知识已有过介绍，如空气有体积、有质量、形成大气压、空气流动就形成风等，更重要的是因为它们在自然界分布极广，是自然界维持生态平衡的重要条件，是化工生产的廉价资源；它与人类的生活关系最为密切，是人类不可缺少的天然物质；还因为氧气是化学性质比较活泼的元素，它能与多种金属和非金属元素化合形成氧化物或含氧化合物。通过对它们的认识和了解，可以比较顺利地引导学生进入化学世界来探索物质的奥秘。

本单元重点和难点是：

1.了解氧气的化学性质，氧气制取的实验操作。

2.认识化合反应和分解反应以及氧化反应。

3.学会对实验现象的观察与分析。

4.在学习化学的过程中，体验科学方法的奥妙。

单元教学目标

1.了解空气的主要成分。

2.了解氧气、氮气、稀有气体的主要物理性质和用途。

3.初步认识纯净物、混合物的概念。

4.初步了解空气污染的危害，知道空气是一种宝贵的自然资源，养成关注环境、热爱自然的情感。

5.认识氧气能与许多物质发生化学反应。氧气的化学性质比较活泼。

6.认识什么是化合反应，氧化反应，缓慢氧化。

7.了解实验室制取氧气的主要方法和反应原理。

8.掌握氧气的实验室制法，并通过实验掌握氧气的化学性质。

9.认识分解反应，了解催化剂和催化作用。

课题1 空气

本课题包含了三部分，即“空气是由什么组成的”“空气是一种宝贵的资源”“保护

空气”。这三部分内容相互密切联系，并逐步深入。空气是由什么组成的(氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等)、空气是一种宝贵的资源(氧气、氮气、稀有气体的用途)、保护空气(污染与保护)。本课题教学是很容易引起学生学习兴趣的，可以说不存在什么教学难点。本课题主要研究空气的成分及空气污染的有关知识。小学自然课中学过有关空气的知识，学生有一定的知识基础。"从熟悉的事物入手"有利于培养学生的兴趣。把"空气"作为较系统地学习和研究化学的开始，有利于引导学生进入化学殿堂。

第1课时空气是由什么组成的

【教学目标】

1.知识与技能

（1）了解空气的主要成分。

（2）初步认识纯净物、混合物的概念。

2.过程与方法

（1）初步学习科学实验的方法，学会对实验现象进行观察、记录和分析。

（2）通过观察实验、收集资料，从日常生活经验进行总结等方法获取信息。

3.情感、态度与价值观

（1）树立对待任何事物都必须有一个实事求是的科学态度。

（2）保持对生活中化学现象的好奇心和求知欲，充分发展学习化学的兴趣。

【教学重点】

1.空气的组成。

2.空气各组成物质的性质和用途。

【教学难点】

1.培养学生对实验的观察能力和分析思维能力。

2.不断激发学生学习化学的兴趣，以便能很快适应化学课的教学。

【教学准备】

集气瓶、燃烧匙、红磷、烧杯、塞子(带导管)、弹簧夹、火柴。

一、导入新课

我们周围存在一种“看不到摸不着”的物质即空气，它跟我们的生活最密切，你能

用一个简单的实验或实例来说明无色无味不易察觉的空气确实存在吗？（堵住注射器的末端后推动活塞很难推动，可以证明空气的存在。）今天我们就来学习有关空气的知识。

二、推进新课

［过渡］因为空气是一种无色、无味的气体，所以人们对空气的认识比较晚。17世纪中叶以前，人们一直认为空气是一种单一成分的物质，直到18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。

1.空气是由什么组成的

［讲解］为了搞清楚空气的成分，很多科学家都致力于这方面的研究。其中，最有名的是法国的化学家拉瓦锡，他最早运用天平作为研究工具，用液态的金属汞作为研究对象，最终得出了空气的成分。

［设问］那么，拉瓦锡是通过什么方法研究出了空气的成分呢？请学生阅读课本P26拉瓦锡研究空气成分的实验过程，并引导学生观看教材P26图2－2(拉瓦锡研究空气成分所用的装置)

［讲解］其实，拉瓦锡并不是最早研究空气成分的人，在他之前已有很多科学家着手研究空气的组成。如瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特里，他们很早就发现了空气中的氧气。但拉瓦锡最早用实验得出了结论：空气是由氧气和氮气组成的。

［过渡］拉瓦锡的实验是在200多年前做的，由于受到当时条件的限制，他的实验比较麻烦。现在我们已经能用简单的实验来验证拉瓦锡所得出的结论，接下来我们就用红磷作原料来测定一下空气中氧气的含量。

［演示］教材P27实验2-1实验装置：如右图所示

实验步骤：

（1）检查装置的气密性；

（2）在集气瓶内加少量的水，并作上记号，将水面以上的容积划分为5等份，并加以标记；

（3）用弹簧夹夹紧乳胶管，在燃烧匙内放入过量的红磷，点燃后迅速伸入集气瓶，立即塞紧橡皮塞，观察；

（4）待集气瓶冷却到室温时把导管插入到盛水的烧杯中，打开止水夹，观察实验现象及水面的变化情况。

［学生描述实验现象及结果］

实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，生成一种白色固体，水面尽管上升了，但上升

不到1／5。实验结论：集气瓶内水面上升，说明空气中的氧气被消耗了。

［讨论］拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1／5，而在我们的实验中，为什么气体减少的体积小于1/5？

（2）红磷熄灭后瓶内还有没有残余的氧气?

［结论］(1) 我们的实验中引起测定氧气的体积偏小的可能原因有：①红磷量不足，没有将氧气消耗完；②装置漏气；③装置未冷却就打开弹簧夹。(2) 随着燃烧的进行，氧气的含量不断减少，当氧气含量低到一定值时，红磷就可能熄灭了，因此瓶中还可能含有少量残余的氧气。这也是导致测定氧气体积偏小的原因之一。

［讲解］在红磷燃烧这个实验中，红磷与空气中的氧气反应，生成了一种叫做五氧化二磷的白色固体，我们可以用文字的形式把这个反应表示出来：

红磷+氧气点燃五氧化二磷

［小结］该实验成功的关键是：

（1）红磷要过量，避免容器内有剩余氧气；

（2）装置内气密性要好，防止实验过程中空气受热膨胀溢出，或外面的空气进入容器而影响测量结果；

（3）测定进入集气瓶中水的体积要等白烟消失，容器冷却后再进行；

（4）实验完后，导管中会留有水珠，因此实验前导管内应先注满水，这样测定的结果会更准确。

［分析］随着科学技术的不断发展和实验仪器的不断精密化，空气中的其他成分也被科学家通过实验一一发现。

［讲解］随着科学技术的不断发展和实验仪器的不断精密化，空气中的其他成分也被科学家通过实验一一发现。实验表明：

［讲解并板书］空气的成分按体积计算，大约是：氮气78％、氧气21％、稀有气体0.94％、二氧化碳0.03％、其他气体和杂质0.03％。

［投影资料］空气成分的发现史。

［讲解过渡］空气是由多种成分组成的，我们把它叫做混合物。而空气中的氮气或氧气都只由一种物质组成，我们把它们叫做纯净物。

2.纯净物和混合物

［分析］纯净物可以用专门的化学符号表示。如氧气：O2、氮气：N2、红磷：P、五氧化二磷：P2O5。

［注：元素符号和化学式不必做过多的解释，只说明这是一种表示物质的符号就可以了］

［提问］根据你的理解，你能举出一些纯净物和混合物的例子吗？

［学生举例、教师评价］

［讲解并板书］通过刚才的学习，我们可以这样来表示纯净物和混合物。纯净物：由一种物质组成。(可用专门的化学符号表示)混合物：由两种或多种物质混合而成。(没有专门的化学符号表示)

［练习］氮气、二氧化碳、红磷、空气、河水、矿泉水等物质，哪些是混合物，哪些是纯净物?

［补充］纯净物有固定的组成，混合物没有固定的组成。组成混合物的各物质之间不发生化学反应，它们各自保持各自的性质。如空气中的氧气和氮气就各自保持了自己的性质。

三、典例剖析

例1下列物质中，属于纯净物的是（）

A.新鲜空气

B.矿泉水

C.澄清的石灰水

D.冰水共存物

【解析】根据概念分析物质的组成，如果为同种物质则为纯净物，否则为混合物。A新鲜空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等物质组成，即由不同种物质组成，是混合物。B矿泉水中有水和矿物质等多种物质，是混合物。C澄清石灰水中有水和石灰，也是混合物。而D冰是固态水，是水的另一种状态，两者是同一种物质，只是状态不同，所以是纯净物，故选D。

【答案】D

例2 用来测定空气成分的方法有很多，如图1所示是用红磷在空气中燃烧来测定。第一步：将集气瓶的容积分为五等份，并做好标记。第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把塞子塞紧。第三步：待红磷熄灭并冷却后打开弹簧夹，发现水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中的水的体积约为集气瓶总容积的1/5。

图1 图2

请回答下列问题：(1)集气瓶中剩余的气体主要是__________。

(2)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是_______,___________。

(3)某同学对实验过程进行反思后，提出了改进方法如图2所示，你认为改进后的优点是____________。

【解析】空气中氧气约占总体积的1/5，氮气约占4/5，而红磷燃烧时消耗的是集气瓶内的氧气，故剩余气体主要为氮气。燃烧结束后，由于氧气被消耗，集气瓶内压强减小，所以水会沿导管倒流入集气瓶。但如果红磷的量不足，氧气没有被完全消耗；或装置漏气，空气逸出集气瓶；或未冷却到室温就打开弹簧夹，集气瓶中的气体还处于受热膨胀状态，都会使进入集气瓶中水的体积偏小。若用改进装置，实验始终在一个封闭的环境中进行，可避免装置漏气的情况，则实验结果更准确。

【答案】(1) 氮气(2)装置漏气；红磷的量不足；未冷却到室温就打开弹簧夹(任选两点) (3)装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确。

四、课堂检测

完成练习册中本课时对应课堂作业部分.

五、课堂小结

［提问］

1.通过今天的学习，你有哪些收获

（或你学到了哪些知识）？

2.针对本节课的学习，你还有哪些疑问？

［小结］本节课主要学习空气的组成成分，纯净物和混合物的概念。难点是空气中氧气含量测定的实验。要注意理解实验原理，掌握实验步骤和实验现象，学会对实验误差进行分析等。

六、布置作业

1.完成练习册中本课时对应课后作业.

2. 课本P32习题1、2、3、4题。

第二单元我们周围的空气

课题1 空气第1课时空气是由什么组成的

1.空气是由什么组成的

（1）空气中氧气含量的测定

①实验步骤：

②实验现象：红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热。冷却后，打开弹簧夹，进入集气瓶中的水约占瓶内空气总体积的1/5。

③反应的文字表达式：磷+氧气点燃五氧化二磷。

④实验结论：氧气约占空气污染总体积的1/5。

（2）空气的成分按体积计算大约是：氮气(N2)占78%，氧气(O2)占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳(CO2)占0.03%，其他气体和杂质占0.03%。

2.纯净物和混合物

纯净物：由一种物质组成。

混合物：由两种或多种物质混合而成。

在本课题的教学过程中，主要以教师作演示实验及学生观察实验现象的形式进行教学。教师主要是正确演示实验，引导学生发现实验中的问题，学生主要是在教师的启发下自主地分析实验现象、原理。这样的教学方式优点在于能够让学生更清晰地理解实验原理，但不足的是学生不能够亲自动手做实验，学生对实验过程和步骤的记忆也就不够深刻。