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《我们周围的空气》教学设计
课题 课题1第1课时 单元 第二单元 学科 化学 年级 九年级
课标分析 1.本单元分为三个课题,课题1介绍了空气成分、用途、污染及防治,并借助空气的组成引出物质分类知识中的纯净物、混合物。 2.本课题内容属于《义务教育化学课程标准》(2022年版)中学习主题“2.物质的性质与应用”中的“物质的多样性”“常见的物质”。课标要求了解空气的主要成分,通过实验探究认识氧气的主要性质,认识物质的性质与用途的关系。
素养目标 了解空气的组成及各组分的含量。 初步学习分析科学家研究空气的实验，并通过仿照实验探究空气中氧气的含量。 初步认识物质的分类，能区分一些常见的纯净物和混合物。 通过在自主设计实验探究的过程中，体验探究的乐趣，发展学习化学的兴趣。
重点 难点 理解空气中氧气含量测定的实验方法及原理；空气里氧气含量的测定试验误差的分析。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 【教师】 提出问题： 你能通过实验或实例证明你身边确实有空气存在吗？ 学生思考回答。 ①扇子朝脸扇 ———有风 ②给车胎打气 ———涨起来 ③将一个空的塑料瓶倒放在盛满水的水槽中， 并向下压—水无法上升到顶部，倾斜后有气泡冒出 激发学生学习的兴趣,引起学生对知识的思考,增加学生的人文情怀。
讲授新课 一、空气主要是由什么组成的？ 【教师】讲述空气的发展史 【提出问题】 1.拉瓦锡研究空气成分的实验中,化学变化的原理是什么 2.拉瓦锡研究空气成分的实验装置原理是什么 【教师】提出问题： 拉瓦锡实验的优缺点是什么？ 1.通过阅读教科书并分析,可得出汞+氧气→氧化汞和氧化汞→汞+氧气。 2.当氧气被消耗后,气体总体积减小,减小的体积就是氧气的体积,氧化汞分解生成氧气后,气体总体积增加,增加的体积就是氧气的体积,从而可以得出空气中氧气的含量。 学生讨论 优点： 01.汞只和氧气反应； 02.汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来观察反应器内空间体积的变化； 03.汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽 缺点： 01.实验时间较长； 02.操作装置比较复杂； 03.实验过程对环境有污染。 通过介绍人类认识空气的简史,使学生认识到对待任何事物都必须有实事求是的科学态度。同时又为实验室测氧气含量的实验带来启发。
【教师】提出问题： 用什么办法看到消耗掉氧气所占的体积 【教师】给出小资料： 红磷：在空气中燃烧只与氧气反应生成五氧化二磷固体 蜡烛：在空气中燃烧只与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气，还可能产生黑烟和一氧化碳气体。 镁：在空气中燃烧时既可与氧气反应，也可与氮气、二氧化碳、水蒸气发生反应 铁丝：在空气中不能燃烧 【教师演示实验】 实验步骤： 实验步骤： ①装置如图，在集气瓶内加入少量水，（为什么？）并做好记号。 ②用弹簧夹夹紧乳胶管。 ③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧的现象。 ④待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。 学生讨论：为了确保试验成功所选药品能够和空气中的氧气发生反应，且不产生其它气体。 【学生观察现象并分析】： 水为什么可以进入集气瓶？ 学生讨论：实验中所涉及的问题 1.为什么红磷要足量或过量？集气瓶底为什么放水？ 2.点燃的红磷为何要迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞？ 3.红磷燃烧后生成的“大量白烟”可以说“大量白雾”吗？ 4.集气瓶剩余的气体是什么？集气瓶剩余气体有哪些物理性质和化学性质？ 5.我们实验中气体减少的体积小于1/5，请你分析有可能是哪些原因所引起的？ 6.用石蜡替代该实验中的红磷，能否可行？ 学生讨论： 1.实验成功的关键 2.实验所用的器材 使学生形成对猜想进行验证的意识,培养学生的实验操作能力、观察能力及对实验的总结归纳能力。
课堂小结 空气中氧气含量的测定(原理、现象、结论）
板书设计
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课题2 我们周围的空气
第1课时
第二单元 空气和氧气
（人教版）九年级
上
01
素养目标—明确要求
02
激趣导入—提高兴趣
03
要点精讲—典例精析
04
知识总结—加强记忆
05
练习应用—巩固提升
素养目标
01
01
02
03
04
了解空气的组成及各组分的含量。
初步学习分析科学家研究空气的实验，并通过仿照实验探究空气中氧气的含量。
通过在自主设计实验探究的过程中，体验探究的乐趣，发展学习化学的兴趣。
初步认识物质的分类，能区分一些常见的纯净物和混合物。
激趣导入
02
空气的发现史
典例精析
要点精讲
要点精讲
03
空气的发现史
18世纪70年代，瑞典科学家舍勒和英国化学家普利斯特里分别制得了氧气，但他们并没有意识到自己发现了氧气。
1774年法国化学家拉瓦锡第一次用实验证明了空气中有氧气和氮气。
19世纪末英国物理学家瑞利发现了稀有气体氩气，之后各个稀有气体陆续被发现。
要点精讲
03
一、拉瓦锡测定空气主要是由什么组成的？
原理
汞 +
氧化汞
银白色 液体
氧气 加热
无色 气体
红色 固体
Hg
O2
HgO
反应物
标示物
（1）曲颈甑中和汞槽中的汞分别起什么作用？
曲颈甑中的汞是反应物，汞槽中的汞是标示物。
要点精讲
03
装置
原理
汞 +
氧化汞
银白色 液体
氧气 加热
无色 气体
红色 固体
Hg
O2
HgO
（2）为什么玻璃钟罩内的汞液面会上升？
汞与氧气反应生成氧化汞固体，密闭体系的气体减少， 压强降低。
一、拉瓦锡测定空气主要是由什么组成的？
要点精讲
03
装置
原理
汞 +
氧化汞
银白色 液体
氧气 加热
无色 气体
红色 固体
Hg
O2
HgO
（3）什么现象能说明空气中氧气的含量？
玻璃钟罩内上升的汞量。（氧气减少的体积=钟罩内汞增加的体积）
一、拉瓦锡测定空气主要是由什么组成的？
要点精讲
03
优点：
01.汞只和氧气反应；
02.汞为液态，在汞槽中起到液封的作用，并能直接用来观察反应器内空间体积的变化；
03.汞的沸点较低，汞蒸气与氧气反应比较充分，能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽
缺点：
01.实验时间较长；
02.操作装置比较复杂；
03.实验过程对环境有污染。
拉瓦锡实验的优缺点是什么？
要点精讲
03
密闭装置内气压减小
密闭装置内气压减小
物质燃烧
水
用什么办法看到消耗掉氧气所占的体积
一定量的密闭空气
除去该气体
通过显性替代物（如水等）显示并测得该气体的体积
除去其他气体
通过显性替代物（如水等）显示并测得其他气体的体积
要点精讲
03
根据下列资料，请谈谈为什么选择红磷做此实验？
资料： ①硫(固) + 氧气(气)→二氧化硫(气)
②木炭(固)+氧气(气)→二氧化碳(气)
③磷(固) + 氧气(气)→五氧化二磷(固)
④铁(固) + 氧气(气)→四氧化三铁(固)
（铁能和高浓度氧充分反应）
（1）选红磷原因？
只消耗 O2 ，生成固体，容器内外有明显的压强差。
要点精讲
03
测定空气中氧气的含量
1.实验步骤：
①检查装置的气密性
②将集气瓶做五等份记号，弹簧夹夹紧胶皮管
③在燃烧匙内放入足量的红磷
④点燃红磷快速伸人瓶中并立即塞住塞子
⑤冷却至室温,打开止水夹
要点精讲
03
红磷燃烧，放热，产生__________；冷却到室温后打开弹簧夹，烧杯内的水____________,集气瓶中的水面上升，约占瓶内原有空气总体积的 。
大量白烟
1/5
倒流入集气瓶
2.实验现象：
测定空气中氧气的含量
要点精讲
03
氧气约占空气体积的1/5。
3.实验结论：
4.实验原理：
红磷 + 氧气 五氧化二磷
点燃
P + O2 P2O5
点燃
烟：
雾：
固体小颗粒
小液滴
测定空气中氧气的含量
要点精讲
03
1.红磷为什么要过量？
尽可能使瓶内空气中的 O2 消耗完。
2.为什么要在集气瓶里放少量的水？
（2）吸收热量，加速降温。
（1）吸收生成的固体 P2O5 ，减少空气污染；
3. 实验成功的关键因素有哪些？
装置不漏气；红磷足量；要冷却至室温才打开弹簧夹；
点燃红磷后要迅速伸入集气瓶中；
测定空气中氧气的含量
问题思考：
要点精讲
03
4.用石蜡替代该实验中的红磷，能否可行？
教师强调：蜡烛、镁、铜丝、铁丝都不能代替红磷！
01.蜡烛在空气中燃烧只与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气。
02.镁很活泼，在空气中燃烧时既可与氧气反应，也可与氮气、二氧化碳发生反应。
03.铜丝、铁丝在空气中不能燃烧。
问题思考：
要点精讲
03
测定空气中氧气的含量
5.根据教材中测定空气里氧气含量的实验结果,剩余气体主要是什么 试着推测氮气具有哪些性质 你的依据是什么
物理性质：无色、不易溶于水；
化学性质：不支持燃燃、不与水反应。
依据：
从红磷在氮气中不能继续燃烧的事实，说明氮气不支持燃烧。从倒吸水的体积占集气中空气体积的 1/5左右，说明氮气不易溶于水且不与水反应。
问题思考：
要点精讲
03
6.我们实验中气体减少的体积小于1/5或大于1/5，请你分析有可能是哪些原因所引起的？
操作步骤 操作不当可能导致的误差
①检查装置气密性
②将集气瓶做五等份记号，弹簧夹夹紧胶皮管
③在燃烧匙内放入足量的红磷
④点燃红磷快速伸人瓶中并立即塞住塞子
⑤冷却至室温,打开止水夹
偏小
偏大
偏小
偏大
偏小
要点精讲
03
实验中用到的实验器材：
燃烧匙
集气瓶
胶塞
弹簧夹
导气管
烧杯
燃烧匙
胶塞
集气瓶
弹簧夹
导气管
烧杯
测定空气中氧气的含量
要点精讲
03
实验装置改进
改进目的：减少 ；减少误差；操作简便。
污染
要点精讲
03
测定空气中氧气含量的数字化实验
实验步骤如下:
(1)将氧气传感器与数据采集器、计算机连接;
(2)把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据;
(3)通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。
加强记忆
知识总结
知识总结
04
巩固提升
练习与应用
练习应用
05
2.用如图装置测定空气中氧气的含量，下列说法正确的是（ ）
A．点燃白磷后缓慢将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞
B．若装置漏气，会使测定结果偏大
C．不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，实验效果更好
D．若实验过程中，没有将弹簧夹夹紧，不会影响实验结果
1.下列物质能在空气中燃烧，且产生大量白烟的是（ ）
A、木炭 B、硫粉 C、红磷 D、铁丝
C
C
练习应用
05
3.教材中介绍了拉瓦锡用定量的方法研究空气的成分(实验装置如图)。该实验中选择汞进行实验的优点不包括( )
A.在加热的条件下,汞只和氧气反应
B.汞无毒,不会对人体造成危害
C.汞为液态,能起到液封的作用,并能直接用
来测量密闭装置内气体体积的变化
D.生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气,把得到的氧气加到剩下的一体积的气体中,所得气体跟空气的性质完全一样。
B
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人教版化学九年级上册
《我们周围的空气》第1课时同步分层练习
【基础篇】
1.关于拉瓦锡研究空气成分实验的表述，存在科学性错误的是
A．实验中汞需要足量 B．曲颈甑中的汞可以换成硫粉
C．曲颈甑中汞的作用是消耗氧气 D．钟罩内液面上升推测钟罩内气体压强减小
2.如图所示为探究空气中氧气含量的实验，其中没有用到的仪器是
A．集气瓶 B．试管 C．燃烧匙 D．烧杯
3.仿照法国化学家拉瓦锡定量研究空气成分的原理，利用如图装置测定空气中氧气的含量，燃烧匙中应盛放的药品是
A．铁丝 B．木炭 C．红磷 D．硫粉
4．如图为测定空气中氧气含量的实验装置，下列有关说法正确的是（ ）
A．燃烧匙中的红磷可用木炭代替
B．红磷点然后，慢慢伸入瓶中并塞紧橡皮塞
C．红磷燃烧停止后，立即打开铁夹
D．测定氧气的体积分数低于 1/5，可能是红磷量不足
5.探究空气中氧气含量的实验中,下列做法不正确的是( )
A.应检查装置的气密性
B.可以用蜡烛代替红磷进行实验
C.应取用过量的红磷
D.应等集气瓶冷却到室温再打开弹簧夹
【能力篇】
一、单选题：
1.拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量，如图所示，下列判断正确的是
A．a点时容器内氮气体积分数为85% B．容器内物质总质量：b点大于c点
C．物质燃烧时氧气必须达到一定浓度 D．此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
2.某化学兴趣小组的同学在老师的指导下完成如下图所示实验。
关于该实验，有如下说法
①红磷熄灭并冷却到室温才能打开弹簧夹
②燃烧足量的红磷可使进入集气瓶中水的体积约占集气瓶体积的4/5
③点燃红磷缓慢插入集气瓶会导致结果小于1/5
④此实验反应后集气瓶内剩余的气体，既不易溶于水，也不支持燃烧
⑤该实验能证明空气是混合物
其中正确说法的个数有
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个
3.拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。后人仿照其实验原理测定空气中氧气含量（如图）。实验过程中，逐渐减少的气体和逐渐增多的物质是( )
A．O2、P2O5 B．P、P2O5 C．O2、P D．N2、P2O5
4.利用如图装置验证了空气中氧气的含量。下列叙述不正确的是（ ）
A．实验前需检查装置气密性 B．白磷的作用是消耗试管中的氧气 C．白磷熄火、试管冷却后再打开止水夹 D．最终量筒中液面约降至40mL刻度线处
5.测定空气里氧气含量的实验装置和步骤如下：（已完成装置气密性检查）
①在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份；
②用弹簧夹夹紧胶皮管；
③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，观察现象；
④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象。
其中有错误的实验步骤是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
二、填空探究题：
1.图中乙装置是测定空气中氧气含量的改进装置（电热丝通电引燃红磷），与甲装置相比，改进后的优点是____________________。实验结束后观察到从烧杯中进入集气瓶内的水的体积仍明显小于瓶内原空气体积的1/5，请分析可能的原因___________________（至少答出两点）。
2.下图是实验验证空气中氧气含量的装置。红磷与氧气反应后生成固体五氧化二磷，该固体极易溶于水，而木炭与氧气反应后生成气体二氧化碳，该气体在水中溶解性不大。下图为两个同学设计的测定空气中氧气含量的实验示意图。
图Ⅰ 图Ⅱ
(1)图Ⅰ实验时，燃烧匙里为什么要盛过量的红磷？
(2)图Ⅰ实验除了可以得出氧气约占空气体积1/5的结论外，还可以得出有关氮气性质的哪些结论？
(3)图Ⅱ装置燃烧匙中放点燃的木炭，可以得到氧气约占空气体积1/5的结论吗？为什么？
【拔高篇】
1.某同学设计了测定空气中氧气含量的实验，实验装置如图。该同学的实验步骤如下：
①将图1中的集气瓶分为5等份，并作好标记。
②在带橡皮塞和导管的燃烧匙内装入足量的红磷，将导管上的止水夹夹紧，在酒精灯上点燃红磷，并立即伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。
③充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。
请回答下列问题：
(1)该实验中红磷燃烧的现象是 。
(2)该实验中红磷需稍过量，目的是 。
(3)步骤②集气瓶中反应的文字表达式为 ；步骤②③中打开止水夹后观察到的现象，由此可得出氧气约占空气总体积的 ；若实验测得结果偏小，则可能的原因为 。（写一条即可）
(4)若将红磷换成铁粉，该实验是否能获得成功？为什么？ ，原因是 。
(5)某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示），你认为改进后的优点是： 。
2. 实验小组用下图装置测定空气中氧气的含量。
(1)该实验中红磷燃烧的现象为 。
(2)能说明空气中氧气含量的现象是，打开弹簧夹后水上升至 刻度。
(3)下列操作可能导致测定结果偏低的是___________。(填字母序号，下同)
A．红磷的量不足
B．点燃红磷，慢慢伸入瓶中
C．未冷却至室温就打开了弹簧夹
(4)若用硫粉来替红磷测空气中氧气含量是否可以？若不可，请说明原因 。
(5)反应完后集气瓶中剩余主要气体是 ，该气体的物理性质是 ，化学性质是 。(均写一条即可)
同步分层练习答案
【基础篇】：
1.B 2.B 3.B 4.D 5.B
【能力篇】：
一、选择题：
1.C 2.B 3.A 4.D 5.D
二、填空探究题：
1.提高测量结果的准确度；操作简便；减少污染（答出一点，答案合理即可）； 装置的气密性差；红磷量不足；装置未冷却到室温就打开止水夹（至少答出两点，答案合理即可）
2.(1)红磷过量，才能把氧气消耗完全。
(2)氮气不支持燃烧，也不溶于水。
(3)不可以；因为碳燃烧产生二氧化碳气体或一氧化碳，气体体积没有减少，无法判断氧气的量。
【拔高篇】：
1.(1)红磷剧烈燃烧，产生大量白烟，放出热量
(2)使集气瓶中的氧气完全反应
(3) 红磷+氧气五氧化二磷 红磷不足/没有冷却到室温读数/装置漏气
(4) 不能 因为铁粉在空气中不能燃烧
(5)实验结果更准确，更环保
2.(1)产生大量白烟，放出大量的热
(2)1
(3)AC
(4)不可以，硫在空气中燃烧生成二氧化硫气体，化学反应前后，装置内压强变化不大，无法测定空气中的氧气含量
(5) 氮气/N2 无色无味的气体 不支持燃烧
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