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空气是由什么组成的教学设计

彭玲
【课 题】空气
【教学时间】45分钟
【教学对象】初三学生
【教 材】九年级化学上册
【教材分析】
本节课的学习内容是九年级化学上册第二单元课题1《空气》中的第一课时，从人类离不开的空气作为切入点，通过实验探究来测定空气的组成成分。它既巩固了前面所学有关实验的知识，又为学生后面学习物质在空气（或氧气）中燃烧这部分内容提供思路，在教材中起着桥梁作用。
【学情分析】
此时，初三学生对化学实验有浓厚的兴趣，通过实验探究，从而激发学生在实验过程中积极思考和讨论。虽然学生对空气、氧气、二氧化碳等气体有初步的了解，但不清楚从混合物和纯净物的角度如何来对它们进行分类。
【教学目标】
1.知识与技能
（1）了解空气的主要组成成分。
（2）初步认识纯净物和混合物的概念，能区分一些常见的混合物和纯净物。
2.过程与方法
（1）通过对“空气中氧气含量的测定”实验操作的观察、分析，了解空气的主要组成成分。
（2）通过对空气、氧气等几种常见物质的比较，初步了解混合物和纯净物的概念。
3.情感态度与价值观
（1）通过空气中氧气含量的测定实验，培养学生分析思维能力和观察能力。
（2）通过人类研究空气的历史介绍，让学生认识到科学探索，需要严谨认真、实事求是的科学精神和态度。
【教学重点】
用实验探究的方法测定空气中氧气的体积分数。
【教学难点】
了解纯净物和混合物的概念及区分；空气中氧气含量的测定实验中的误差分析。
【教学方法】
教法：创设情境、启发探究、点评释疑、提出问题、讲授法
学法：实验探究、自主学习、合作学习、讨论交流
【教学准备】
集气瓶、燃烧匙、酒精灯、火柴、弹簧夹、胶皮管、烧杯、玻璃导管；水、红磷等。
【教学过程】

教师活动
学生活动
设计
意图

一、新课引入

在紧张的学习氛围中，我们一起来做个深呼吸，大家都感受到了空气的存在吧。今天，我们就来研究空气到底是由什么组成的？
时下最流行的是穿越，今天我们也来玩一把穿越，一起来穿越到两百多年前，看看科学家们是如何研究空气的组成的。
通过自学，同学们有什么疑问呢？既然你们不说，那我要问大家：（1）如何得知容器气体体积减少了五分之一？（2）如何得知氧气约占空气的五分之一？你们都有过喝牛奶的经历吧，牛奶只剩半瓶时，用吸管吸了半天才喝到牛奶，你们想一想这是为什么呢？
对了，我们刚开始用吸管吸走的是空气，使得瓶内空气减少，于是压强就会减小，从而大气压就将瓶内的牛奶压入吸管，这样我们就喝到牛奶了。

现在，我们再来回顾一下拉瓦锡做的实验。拉瓦锡将汞加热，汞消耗了容器内的气体大约五分之一，于是容器内压强减小，因此钟罩内汞上升。那这种气体又是什么呢，接着拉瓦锡做了一个逆向实验，将上述生成的红色粉末继续加强热，得到了汞（化学符号Hg）和氧气（化学符号O2）而且氧气的体积恰好等于容器内消耗气体的体积。

通过这些实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气的五分之一。
同学们大胆猜想一下：两百多年过去了，空气中氧气的含量还是五分之一吗？
这三个猜想到底哪个是正确的呢？下面，我们通过实验来验证。

[自学]：拉瓦锡的实验

因为瓶子里有空气

大于五分之一；小于五分之一；等于五分之一

建立在前人的研究和发现的基础上，学习这种科学探究方法为自己所用

提出问题，学生大胆猜想

二、探究新知

现在，我手里有一瓶空气，我怎样才能测定空气中氧气的含量？大家想一想：我只是单纯地从瓶中取走氧气，而其他气体都不取走，这样能做到吗？
老师在这里告诉你们是一定不能。诶，有同学说通过物质燃烧，不仅人长得帅，思维能力还很丰富。这是可以的，因为物质在空气中燃烧时需要消耗氧气。那么问题来了，我们该来讨论应该要燃烧什么样的物质，是不是所有的物质都可以呢？同学们都说得非常对！
因此，所选药品能且只能和空气中的氧气发生反应，且不生成其他气体。比如说，我们今后会学习镁不仅和空气中的氧气反应，还会和氮气发生反应。

点燃
下面有一些药品，我们应该选用哪一个呢？
（1）碳+氧气 二氧化碳（气）
点燃

（2）红磷+氧气 五氧化二磷（固）
点燃

（3）铁+氧气 四氧化三铁（固）
需在纯氧气中进行
为什么不选铁，因为铁在空气中不能燃烧。

那又有什么办法可以看到消耗掉氧气的体积呢？

实验前的准备我们都做足了，下面就正式开始做实验了。首先，为了准确测量空气中氧气的含量，我来检查装置的气密性，由于集气瓶面积较大，所以用热毛巾捂着集气瓶，若导气管口有气泡冒出说明装置不漏气。然后我在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份。同学们注意了，我用弹簧夹夹紧胶皮管。大家思考过没有，不夹紧胶皮管会怎样呢？
XXX，说得很到位。是的，这会使得反应过程中瓶内的空气从导管溢出，造成实验误差。
我将燃烧匙内的红磷点燃后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，同学们仔细观察集气瓶内有什么变化呢？在书上记录好实验现象。不知道大家仔细观察到了没，老师刚刚将燃烧匙放入瓶内的速度如何？
如果我将红磷点燃后，慢慢地伸入瓶中，会对实验产生影响吗？
同学们的答案不一致哦。我是慢慢地伸入瓶中，此时红磷还在燃烧，放出热量使得集气瓶膨胀，部分气体溢出，也会造成实验误差。
大家看到集气瓶还在冒白烟，等到红磷燃烧完毕后，可以立即打开止水夹吗？仅仅是这个原因吗？红磷刚熄灭，此时集气瓶受热膨胀，于是瓶内压强大，以致大气压压入瓶内的水少于冷却之后的体积。所以正确的操作应该是，待红磷熄灭并冷却后，再打开弹簧夹。可以观察到集气瓶内水面上升到大约五分之一处。
回到之前同学们对空气中氧气含量的猜想：有说小于五分之一，也有说大于五分之一的。这有没有可能呢？
其实，在操作实验的时候，我也提过哪些不当的操作会引起误差。再者同学们也说了不少影响实验准确性的因素。

接下来，我们一起来总结和分析误差。
大于五分之一的情况：
（1） 实验前没有夹紧止水夹，导致空气泄漏；
（2）点燃红磷后没有立即伸入集气瓶。

小于五分之一的情况：
（1） 红磷量不足；
（2） 红磷熄灭后没有冷却，就打开止水夹；
（3） 气密性不好；
（4） 导管中残留水。

在这一反应中，红磷（化学符号P）与空气中的氧气反应，生成一种叫做五氧化二磷（化学符号P2O5）的新物质。
集气瓶内水平面上升约五分之一，说明空气中的氧气被消耗了，消耗的氧气约占空气的五分之一。
目前，人们已能用实验方法精确地测定空气的成分，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％。
我们把像空气这样由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫做混合物。比如说糖水、湖水等。而像氮气、氧气、二氧化碳等分别只由一种物质组成，叫做纯净物。纯净物可以用化学符号表示，上面实验中使用的红磷（P）和生成的五氧化二磷（P2O5）就是纯净物。

应该不能

要和氧气反应；不能生成其他气体；只能和氧气反应等等

选用红磷

利用水倒吸

气体会跑掉

冒白烟

迅速

会或不会

不可以，会炸裂集气瓶

如果红磷不够的话，测得的氧气含量会小于五分之一；还有导管中残留了一部分水，也会小于五分之一

通过实验探究的方法，得出结论，从而培养学生严谨和务实的科学态度

利用问题阶梯，循序渐进，环环相扣

三、课堂小结

通过这节课的学习，我们应该知道：
1. 空气的成分按体积计大约是：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％。
2. 纯净物由一种物质组成；混合物由两种或多种物质组成。

四、随堂检测

1. 空气的成分以（ ）和（ ）为主，其中按体积计，（ ）约占空气体积的78％，（ ）约占空气体积的21％。
2.下列物质：（1）氧气；（2）人体呼出的气体；（3）液氧；（4）二氧化碳；（5）洁净的空气。其中属于纯净物的是 ；请选出一种混合物并说明其中的成分 。

3. 下列物质中，属于纯净物的是（ ）
A. 洁净的空气
B. 汽水
C. 液态氧
D. 水泥砂浆

及时
巩固
五、课后作业

做完课后习题

【板书设计】

空气是由什么组成的
一、 空气的组成
1.拉瓦锡与空气成分的发现
2.空气中氧气含量的测定
（1）实验内容
（2）实验现象及解释
二、 物质的分类
纯净物：一种物质组成。
混合物：两种或多种物质组成。