4.1空气的成分
教学目标
【知识与能力】
1.通过测定空气中氧气的含量认识空气的组成，学习从混合气体中除去某种气体进而测定其含量的方法。
2.结合社会生活了解空气是一种重要的资源。
3.通过验证通风不畅环境中空气与新鲜空气的区别和认识空气质量日报，增强关爱自然的意识和责任。
【过程与方法】
1.认识科学探究的意义和基本方法，在进行“空气中氧气含量测定实验”的探究过程中，能提出问题，并设计简单实验解决问题。
2.初步学会用观察、实验的方法获取信息，并从实验信息中得出科学的结论。www..中考资源网
【情感态度与价值观】
1.通过对“测定空气中氧气的含量”实验的设计，体验实验探究的乐趣，培养学生自主的探究精神。
2.通过对科学史的研究，了解人类对事物的曲折的认知过程；认识到科学发现是经过艰难探索得到的，任何成功都不是偶然的，培养从前人经验中获得知识、方法和经验教训的兴趣和愿望，体会科学发展和科学研究的重要性。
教学重难点
【教学重点】
空气的组成，探究空气中氧气含量的测定。
【教学难点】
空气成分的实验思路设计及分析实验现象。
课前准备
仪器：酒精灯、注射器、硬质玻璃管、气球、塑料瓶等。
药品：铜粉、澄清石灰水等。
教学过程
【情境引入】空气是我们非常熟悉的物质，我们每时每刻都生活在空气的“海洋”里，离开了空气，一切生命就无法生存。那么，你认识空气吗？你知道空气中含有那些物质？请你结合生活经验用事实进行说明。
一、认识空气的组成
【自主学习】空气成分的发现史
【讲解】空气中含有氧气、氮气、稀有气体、二氧化碳和极少量的其他气体。
【过渡】我们认识了空气的组成，在小学科学课程中，我们已经知道空气中约含有1//5体积的氧气。你知道怎样通过实验测定空气中氧气的含量吗？
介绍测定气体含量的两种思路：
思路一：除去空气中的氧气，测其余气体的体积
思路二：除去其余的气体，测氧气的体积
拉瓦锡探究空气中氧气含量的是思路______，测定原理是_____________________________。
【问题过渡】沿着科学家的足迹，你能否在实验室设计一个简单的实验也来测定一下空气中氧气的含量？
【实验探究4-1】测定空气中氧气的含量
实验步骤 1.将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住）。然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒内，记录体积。 2.按照组装好的装置，移动注射器活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃另一端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃试管固定在铁架台上。 3.用酒精灯在铜粉部位加热，加热时不断推拉注射器。 4.停止加热后，待玻璃管冷却到室温，将气球内的气体全部挤出。待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积
观察到的现象 铜丝表面的现象_____________________
硬质玻璃管的 容积 反应前注射器中气体的体积 反应后注射器中气体的体积 反应消耗掉氧气的体积
______________ ______________ ______________ ______________
实验结论 __________________________________________
【反思思考】在这个实验中，有的小组实验结果差别较大，你认为在哪些环节上可能造成误差？如何避免或减小这些误差？
二、空气是一种重要的资源
【情景引入】空气不仅是生命赖以生存的物质基础，还是人类生产活动的重要资源，空气中的各种成分具有广泛的用途。
1.氧气的用途
供给呼吸、支持燃烧。氧气易跟其他物质反应，放出热量，因此用于炼钢、焊接、切割金属，也可作火箭燃料的氧化剂等。利用氧气可供给呼吸的性质，医疗时急救病人、高空、潜水、登山等缺氧环境中供给所需的氧气。
2.氮气的用途
氮气是工业上生产硝酸和氮肥（如碳酸氢铵、尿素等）的重要原料；食品包装袋中充入氮气可延长食品的保质期；液态氮气是很好的制冷剂，可用于冷藏血液等。
3.稀有气体的用途
稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称。稀有气体虽然“懒”，但它也有许多广泛的用途。
稀有气体也可以作保护气。氖气、氪气、氙气可用于激光技术等方面。氦气在原子反应堆技术中可用作冷却剂。氙气可以作为麻醉剂。稀有气体在通电时，还会发出有色的光，因此它在电光源中有特殊的应用，在灯管里充入不同的稀有气体，就能制得五光十色的各种霓虹灯。机场的灯标；氙灯发光强度高，被誉为“人造小太阳”。
三、关注空气的质量
1.【实验探究】通风不畅环境中的空气与新鲜空气的区别。
教师要引导学生明确：采集气体样品的方法，让学生学会检验二氧化碳。
初步学习通过对比实验获得结论的方法。学生用自己想到的方法或用书上的方法课前采集操场上空气样品，课上采集教室内空气样品，利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的性质进行对比实验，通过观察到现象的不同而亲身感受到通风不畅环境中的空气与新鲜空气的区别，增强环保意识。通过验证通风不畅环境中的空气中含有较多的二氧化碳及一些有害气体，让学生增强环境意识。
2.【活动天地】认识空气质量日报
这一活动可采用学生自学的方式进行，使学生明确空气质量日报的内容，并引导学生在日常生活中关注空气的指量。
学生自学，认识空气质量日报。
四、板书
（一）认识空气的组成
空气中含有氧气、氮气、稀有气体、二氧化碳和极少量的其他气体
测定空气中氧气的含量
（二）空气是一种重要的资源
1.氧气的用途
2.氮气的用途
3.稀有气体的用途
（三）关注空气的质量
五、课堂习题
1.下列对空气的认识正确的是 ( )
A. 没有颜色、没有气味的气体一定是空气
B．空气不仅是人类和一切动植物生命的支柱，也是一种重要的自然资源
C．空气组成中各成分气体及含量总是保持不变的
D．最早通过实验得出空气是由氮气和氧气组成结论的科学家是拉瓦锡
2.小林从冰箱里拿出冰冻的饮料，用干布擦净瓶外壁的水，放置于桌面片刻，发现瓶外壁又挂满水珠。这说明空气中有( )
A．氮气B．水蒸气
C．二氧化碳D．氧气
3.若将1L空气中的氧气全部除去，余下的气体体积与下列数值最接近的是 ( )
A．0.2L B．0.21L C．0.78L D．0.79L
4.节日期间的商场里顾客很多，有人会感觉闷热缺氧，测定出氧气的体积分数可能是( )
A．1% B．19% C．25% D．78%
5.用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，对该实验认识错误的是( )
A．铜粉用量的多少，会影响实验结果
B．实验结束后冷却到室温才能读数
C．气球的作用是调节气压，使氧气完全反应
D．在正常操作情况下，反应结束后消耗氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的1/5
- 1 -4.2物质组成的表示
教学目标
【知识与能力】
1.认识溶解现象，知道溶液、溶剂、溶质的概念；了解物质溶解时溶液温度的变化。
2.熟知常见元素和根的化合价，能依据化合价写出物质的化学式，并能依据化学式推求某元素的化合价。
3.知道认识物质有三大领域：宏观组成—符号表征（化学式）—微观结构，理解其内在联系。
4.学会利用化学式和相对原子质量计算化学式量及相对分子质量、化合物中各元素的质量比，以及某元素的质量分数。
【过程与方法】
1.学习科学研究和科学实验的方法，练习观察、记录、分析实验现象。
2.培养定量处理问题的能力。www..中考资源网
【情感态度与价值观】
了解溶液在生产、生活中的重要意义，增强学习化学的兴趣，树立勇于创新的信念。
教学重难点
【教学重点】
1.化学式的意义。
2.利用元素和根的化合价进行化学式的书写。
3.根据化学式进行化学式量及相对分子质量、化合物中各元素的质量比，以及某元素的质量分数的计算。
【教学难点】
1.初步建立三重表征的思维方式。
2.根据化学式进行化学式量及相对分子质量、化合物中各元素的质量比，以及某元素的质量分数的计算。
课前准备
多媒体课件。
教学过程
【情境引入】我们已经知道，用元素符号可以表示某种元素以及该元素的一个原子。那么，怎样用元素符号来表示由元素组成的各种单质和化合物呢？
【教师引导】展示铜、水、食盐等物质的微观构成图。微观构成图体现了宏观物质——微观构成——化学符号之间的联系。
关于化学式教师可以启发学生从以下几个方面来思考：
1.从宏观角度看，根据化学式我们可以知道它是一种什么物质，这种物质由什么元素组成。
2.从微观角度看，化学式反应了物质由什么样的微观粒子构成，微粒间的数量关系如何。
3.从量的角度，根据化学式可以计算分子的相对质量。
一、化学式及其意义
1.化学式：用元素符号和数字表示物质组成的式子。
【强调】化学式并不是凭空写出来的，而是前人经过多次的精密实验，测定物质的组成，然后再经过推算得出来的。一种物质只能用一个化学式来表示，如可以用O2、H2O、MgO、NaCl来表示氧气、二氧化碳、水、氧化镁、氯化钠的组成。
【设问】“H2O”除了能表示这种物质外，还可以表示什么意义
【学生活动】阅读教材，归纳总结化学式的意义。
【小结】（1）表示水。
（2）表示水由氢元素和氧元素组成。
（3）表示一个水分子。
2.化学式的意义
（1）表示一种物质。
（2）表示组成这种物质的元素。
（3）表示构成物质的一个分子。
（4）表示构成这种分子的原子。
二、化合价
【情景引入】听写一些物质（MgO、KCl、CuO、MgCl2、H2O、Ca(OH)2、O2、Fe）的化学式。由此介绍各种化合物中组成元素的原子个数比是一定的，从而提出能体现化合物中不同元素原子数目比值关系的数值——化合价。
【教师介绍】观察课本第83页表格中的常见元素的化合价。
介绍化合价口诀，让学生进行记忆，并标出以上几种物质中各元素的化合价。
【交流讨论】再观察课本第83页表格，你有什么发现？
1.化合价的一般规律
（1）在化合物中，金属元素一般显正价，非金属元素既可显正价，亦可显负价。
（2）在化合物中，元素化合价的代数和为零；在单质中，元素化合价为零。
（3）许多元素具有可变价。
【过渡】有了元素的化合价，我们可根据元素的化合价方便地写出化合物的化学式。
2.化学式的书写
【活动天地4-2】根据化合价写化学式
已知铝元素为+3价，氧元素为-2价，写出铝的这种化合物的化学式。
书写步骤：
（1）写出化合物中各元素的符号，通常把正价元素写在左边，负价元素写在右边：
Al O
（2）求出两种元素的正、负化合价绝对值的最小公倍数：
3×2=6
（3）求各元素的原子数：原子数=
Al：6÷3=2 O：6÷2=3
（4）把原子数写在各元素符号的右下角，即得化学式（如果原子数为1，则省略不写）：
Al2O3
（5）检查化学式。计算正价总数跟负价总数的代数和是否等于零。
三、物质组成的定量表示
【情景引入】投影三聚氰胺毒奶粉有关的信息。要想了解不法商贩的不法动机，我们还必须学习有关化学式的简单计算。
【过渡】组成物质的各元素之间存在着固定的质量关系，而化学式就反映了物质中的这种质量关系。利用化学式，不仅可以推算出组成物质的各元素的质量比，还可以计算出该物质中某种元素的质量分数。
1.计算组成物质的各种元素的质量比
【计算探究】投影并引导完成水中氢元素与氧元素的质量比的计算探究。
2.计算物质中某元素的质量分数
【计算探究】投影并引导完成水中氢元素的质量分数的计算探究。
3.化学式量、相对分子质量
（1）化学式量：某物质化学式中各原子的相对原子质量的总和，就是该物质的化学式量。
（2）相对分子质量：对于由分子构成的物质，其化学式量也叫相对分子质量。
四、板书
（一）化学式及其意义
化学式
分子式
（二）化合价
（三）物质组成的定量表示
1.计算组成物质的各种元素的质量比
2.计算物质中某元素的质量分数
3.化学式量、相对分子质量
五、课堂习题
1. 钛铁矿主要成分的化学式为FeTiOx，其中铁元素和钛元素的化合价均显+3价。则x为（）
A．2 B．3 C．4 D．6
2. 下列物质化学式书写完全正确的一项是（）
A. 氧化钠：Na2O B. 氯化镁：Mg（Cl）2
C. 二氧化硫：SO2 D. 一氧化碳：CO1
3. 食用豆腐能获得人体所需的多种氨基酸，其中含量最多的是亮氨酸（化学式：C6H13ON2）。下列有关亮氨酸的说法正确的是（ ）
A. 亮氨酸由碳、氢、氧、氮四个元素组成 B. 亮氨酸中碳、氢元素的质量比为6︰13
C. 亮氨酸中氢元素的质量分数最低 D. 一个亮氨酸分子由21个原子构成
4.写出下列微粒的化学符号。
①人体中含量最多的元素________ ；
②氢氧化铁________；
③3个碳酸分子________ ；
④导电性最好的金属________；
⑤氧化铜中铜元素的化合价________ ；
⑥铵根离子 ________。
5. 指出下列符号中数字“2”的意义：
①2N________；②SO2________；
③ O________；④CO2________。
- 1 -4.3氧气
教学目标
【知识与能力】
1.学习氧气的实验室制取方法，并理解实验室制取气体的一般思路。
2.知道催化剂对化学反应的重要作用。
3.能结合实例说明氧气的主要性质，知道氧气能跟许多物质发生氧化反应。并能从元素组成上认识氧化物。
4.了解自然界中的氧循环和碳循环，感悟氧循环对人类的重要意义。
【过程与方法】
通过本节内容的学习，能从微观角度分析化学反应现象的不同。
【情感态度与价值观】
培养学生学习自然科学的兴趣和探索自然的精神。
教学重难点
【教学重点】
1.实验探究氧气的实验室制法。
2.实验探究氧气的化学性质。
【教学难点】
初步掌握氧气的化学性质及对实验现象的准确描述。
课前准备
仪器：试管、锥形瓶、分液漏斗、带导管的橡皮塞、乳胶管、集气瓶、水槽、毛玻璃片等。
药品：30%的过氧化氢溶液、二氧化锰、木炭、铁丝、蜡烛、火柴等。
教学过程
【情境引入】氧气，人们曾经把它称作“养气”，是因为氧气能够供给呼吸，氧气能支持燃烧。有了氧气，人类就可以“下五洋”探索海底的奥秘；有了氧气，人类就可以乘上神州五号“上九天揽月”。氧气是怎样制取的？它又有哪些性质呢？现在就让我们一起来探索吧！提问：1.关于氧气，你已经知道了什么？
2.你知道有哪些方式可以得到氧气
3.在实验室里你怎样制取一瓶氧气？
一、氧气的实验室制法
【活动天地4-3】实验室制取气体物质的思路分析
在实验室里制取一种气体时，首先要选择反应物，知道如何控制反应条件，然后要确定气体发生和收集装置，最后要审查整个反应体系是否符合环保、安全的要求。
请认真思考以下问题：
（1）你认为下列哪些物质不能作为实验室制取氧气的反应物？依据是什么？
①水（H2O）②二氧化碳（CO2）③氯化钠（NaCl）④高锰酸钾（KMnO4）
⑤过氧化氢（H2O2）⑥甲烷（CH4）
（2）某同学认为：确定实验室制取气体的化学反应时，应考虑以下几方面因素。你是否同意他的观点？你还考虑到了哪些因素？
A.原料是否容易获得
B.实验条件是否容易控制
C.实验装置是否容易装配
D.实验操作是否安全可靠
（3）选择气体发生装置和收集装置的依据分别是什么？
【归纳小结】（1）必须含有氧元。
（2）ABCD 原理、装置、步骤等（实验室制取气体的药品选择、仪器组装、气体收集和检验、验满）
【过渡】在实验室里，通常采用30%的过氧化氢溶液来制取氧气。在什么条件下可制取氧气呢？请同学们探究过氧化氢制取氧气条件。
1.【活动天地4-4】实验室制取氧气的方法
（1）实验内容：取A、B两支试管，分别加入3～5mL过氧化氢溶液。观察下列实验并描述实验现象。
①将带火星的木条伸入A试管的管口。
②在B试管中加入少量二氧化锰粉末，将带火星的木条伸入试管口。
（2）实验现象
①产生气泡慢，不能使带火星的木条复燃。
②产生气泡快，能使带火星的木条复燃。
（3）实验结论
过氧化氢和二氧化锰适合在实验室制取。
【思考讨论】将反应后的二氧化锰过滤、干燥、称量，发现二氧化锰的质量不发生改变；将称量后的二氧化锰再次放入过氧化氢溶液中，发现有大量气泡冒出，该气泡能使带火星的木条复燃。这是为什么？
2.实验室制取氧气的原理
过氧化氢 二氧化锰→水+氧气
H2O2H2O O2
3.制取气体的实验步骤
组装仪器；检验装置的气密性；装药品；检验气体；收集气体。
4.催化剂
能够改变其他物质的化学反应速率，本身的质量和化学性质在反应前后不变的物质叫做催化剂。催化剂的特点为：“一变二不变”。
5.实验室制取氧气的其他方法
加热高锰酸钾和氯酸钾制氧气。
二、氧气的性质
【情景导入】物质的用途是由其性质决定的。这节课我们就来探究氧气的性质。
【教师引导】在化学上，当我们要认识某种物质的性质时，一般要从这种物质的物理性质和化学性质两个方面进行研究。
1.氧气的物理性质
颜色 气味 状体 密度 溶解性 沸点 熔点
无色 无味 气态 比空气大 不易溶于水 -183℃ -218℃
【过渡】物质的化学性质是该物质在发生化学变化的过程中表现出来的。根据组成物质的元素种类，我们把纯净物分为单质和化合物。让我们从这两类物质中选取几种物质，看看它们能否与氧气发生化学反应。
2.氧气的化学性质
【实验探究4-3】木炭、铁丝、石蜡等在氧气中燃烧
（1）实验现象
在空气中 在氧气中
木炭 持续红热，放出热量 发出白光，放出大量的热，并生成一种能使澄清石灰水变浑浊的气体
铁丝 发红，不燃烧 剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体
蜡烛 黄白色火焰，放出热量 火焰明亮，发出白光，放出热量，内壁有水雾生成，同时生成一种气体能使澄清石灰水变浑浊
（2）文字表达式
碳 + 氧气二氧化碳
C O2 CO2
铁 +氧气四氧化三铁
Fe O2 Fe3O4
石蜡 +氧气二氧化碳 + 水
（3）实验结论
在一定条件下，氧气能与许多物质发生反应，是一种化学性质比较活泼的气体。
3.氧化物、氧化反应
（1）氧化物
由两种元素组成的化合物，如果其中一种元素是氧，这样的化合物叫氧化物。
（2）氧化反应
物质跟氧气发生的反应都属于氧化反应。
三、自然界中的氧循环
【思考交流】空气中氧气的含量约为21%，相对稳定。你知道氧气在自然界中是如何维持相对恒定的大气含氧量的吗？
1.氧气的产生与消耗
（1）产生：主要通过植物的呼吸作用。
（2）消耗：动植物的呼吸作用、燃料的燃烧等。
2.氧循环的意义
维持了相对恒定的大气含氧量，构建了陆地、海洋和大气等环境的物质和能量平衡，为生态系统的正常运转提供可靠的资源保证。
3.缓慢氧化
进行得非常缓慢，甚至不容易被察觉，称为缓慢氧化。
四、板书
（一）氧气的实验室制法
（二）氧气的性质
（三）自然界中的氧循环
五、课堂习题
1.某气体既能用排水法又能用向下排空气法收集，则该气体的性质为（）
A. 易溶于水，密度比空气小 B. 难溶于水，密度比空气小
C. 易溶于水，密度比空气大 D. 难溶于水，密度比空气大
2.实验室用双氧水制取氧气的主要步骤有：①锥形瓶中装二氧化锰②旋紧胶塞③分液漏斗中加双氧水④连接仪器，检查装置的气密性⑤用排水法收集⑥打开活塞其操作顺序正确的是（）
A．①②③④⑥⑤B．②③①④⑥⑤
C．④①②③⑥⑤ D．④①②⑥⑤③
3.下列不属于氧化物的是（ ）
A.氧气 B.氧化镁 C.水 D.二氧化碳
4.下列有关氧气的性质的说法中正确的是（ ）
A.氧气是无色无味的气体
B.通常情况下氧气不易溶于水
C.氧气性质很活泼，跟所有物质都能发生剧烈的氧化反应
D.氧气的性质是由它的组成和结构决定的
5.过氧化氢溶液在二氧化锰作催化剂的条件下能迅速分解成氧气和水，试回答下列问题：
（1）要收集一瓶比较纯净的氧气应选择上图中的装置是__________；（填字母）
收集一瓶比较干燥的氧气应选择上图中的装置是__________；（填字母）
（2）装置A中分液漏斗的作用是______________________________；
（3）实验室常用高锰酸钾或者过氧化氢与二氧化锰来制取氧气，你觉得其中相对比较好的方法是：_______，其理由是____________________________；
（4）装置A中反应十分剧烈，据此提出该实验安全注意事项是__________。
A．控制液体的滴加速度B．用体积小的锥形瓶 C．加热反应物
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