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第二单元 课题1
我们周围的空气
（人教版）九年级
上
（第1课时）
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
06
分层作业
核心素养目标
通过了解空气主要由氮气、氧气等组成及其体积分数。
01
02
通过分析实验现象，学生能够进行逻辑推理，培养科学推理能力。
03
学生通过参与实验，学习如何观察和记录实验现象，培养实验技能和探究能力。
04
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，感受自己也是创作的天才。
化学观念：
科学思维：
科学探究与实践：
科学态度与责任：
新知导入
我们知道空气是无色无臭的，虽然看不见，但可以通过呼吸体会它的存在。
那么，如何通过实验来测定空气的组成呢
探究新知
一、拉瓦锡测定空气的组成
空气的发现史：
探究新知
拉瓦锡探究空气成分的实验：
拉瓦锡研究空气成分的实验装置
实验步骤：
实验现象：
实验原理：
将少量汞放在密闭容器中连续加热12天。
部分银白色的液态汞变成红色粉末
容器里空气的体积差不多减少了1/5
汞（Hg) + 氧气(O2) 氧化汞
加热
一、拉瓦锡测定空气的组成
探究新知
拉瓦锡探究空气成分的实验：
拉瓦锡研究空气成分的实验装置
实验步骤：
实验现象：
实验原理：
将得到的红色粉末放在另外一个容器中加强热
红色粉末变成银白色的液态物质；
汞槽中液面下降，得到的气体体积等于原密闭容器里减少的体积。
氧化汞 汞 + 氧气
高温
一、拉瓦锡测定空气的组成
探究新知
实验分析：
汞与氧气反应消耗氧气，生成氧化汞固体使密闭装置内的气体减少，压强减小，大气压将汞压入钟罩，钟罩内上升汞的体积即为消耗氧气的体积。
实验结论：
空气由氧气和氮气组成；
其中氧气约占空气总体积的1/5
一、拉瓦锡测定空气的组成
优点：
缺点：
拉瓦锡实验的优缺点是什么？
1.汞只和氧气反应；
2.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；
3.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
1.实验时间较长；
2.操作装置比较复杂；
3.实验过程对环境有污染。
二、实验测定空气的组成
探究新知
仿照拉瓦锡实验的原理，我们也可以粗略测定空气中氧气的含量。
测定空气中氧气的含量
实验药品：
实验器材：
红磷
集气瓶、导气管、燃烧匙、烧杯、弹簧夹
实验原理：
红磷 + 氧气 五氧化二磷
点燃
P + O2 P2O5
点燃
测定空气中氧气的含量
实验步骤：
①在集气瓶内加入少量水，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（P）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。
测定空气中氧气的含量
实验现象：
实验结论：
①红磷燃烧，发出黄白色火焰，产生大量的白烟；
②冷却后打开弹簧夹，水沿导管流入集气瓶，约占瓶内空气体积的1/5。
氧气约占空气体积的1/5。
1.烟和雾的区别
① 红磷燃烧生成大量白烟
② 红磷燃烧生成大量白雾
③ 红磷燃烧生成大量烟雾
2.结论不能代替现象
现象：红磷燃烧生成大量白烟
结论：红磷燃烧生成五氧化二磷
测定空气中氧气的含量
实验原理：
红磷燃烧消耗氧气，使瓶内气压减小，内外形成了压强差，大气压将水压入瓶内的，进入瓶内水的体积即为消耗的氧气的体积。
红磷燃烧消耗O2
因为V进水=1/5空气 所以V氧气=1/5空气
瓶内压强变小
水被压入
测定空气中氧气的含量
药品要求：
1.在空气中只消耗氧气；
2.生成物一般不为气体(固体或液体）。
【问题】1.若红磷还能与空气中的其它成分反应，还能选红磷吗？
不能，进入的水会偏多，结果会大于1/5
【问题】2.若红磷与氧气反应后生成物是气体，还能选红磷吗？
不能，气体会填补消耗氧气的体积
测定空气中氧气的含量
1.能选碳吗
2.能选镁吗
3.能选铁吗
①碳+氧气→二氧化碳(气)
②镁+ 氧气（氮气、二氧化碳）→(固)
③铁+氧气→四氧化三铁(固)(铁在空气中不能燃烧)
④磷+氧气→五氧化二磷(固)
不能，碳燃烧消耗氧气生成CO 气体，压强不变
不能，镁还会消耗氮气、二氧化碳;
不能，铁在空气中不能燃烧。
测定空气中氧气的含量
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？
充分消耗氧气。
防止集气瓶内的空气逸散到空气中。
不能，烟是固体小颗粒；雾是液体小液滴。
剩余气体主要成分是氮气。氮气既不能燃烧也不能支持燃烧，不易溶于水。
吸收五氧化二磷防止污染空气。
5、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？
体积小于1/5原因：
（1）红磷不足量；
（2）装置漏气；
（3）红磷熄灭后未等冷却到室温，就打开弹簧夹；
体积大于1/5原因：
点燃的红磷没有迅速伸入集气瓶中；
红磷在集气瓶燃烧过程中，弹簧夹没有夹紧。
测定空气中氧气的含量
探究新知
实验创新
①点燃方式的改进：实验过程中不打开装置，使装置始终保持密闭，如图①、②所示。
②测量方式的改进：利用量筒或注射器等测量仪器，减小实验误差，使测定结果更加精确，如图③所示。
图① 图② 图③
改进优点：
装置始终密闭减小测量误差且环保
探究新知
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。
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
2.某同学利用如图装置测定空气中氧气的含量,红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入集气瓶内液体的液面高度小于集气瓶容积的1/5，造成这一现象的原因可能是（ ）
A.实验时未夹紧弹簧夹,红磷燃烧时瓶内部分空气受热逸出
B.将燃烧匙插入集气瓶时速度太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内部分空气受热逸出
C.实验装置可能漏气
D.实验中所取的红磷量太多
课堂练习
C
C
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。
课堂练习
B
课堂总结
测定空气中氧气的含量
原理：
现象：①红磷燃烧，发出黄白色火焰，产生大量的白烟；
②冷却后打开弹簧夹，水沿导管流入集气瓶，约占瓶内空气体积的1/5。
结论：氧气约占空气体积的1/5
课题1（第1课时）
我们周围的空气
分层作业
【基础培优】：
1.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
分层作业
【能力提升】：
1.用如图1所示装置,分别进行足量的红磷或木炭在空气中燃烧的实验(装置冷却至室温后结束实验)，测定集气瓶内的压强变化如图2所示。
(1)图2曲线①数据表明，红磷燃烧后集气瓶内的压强低于起始压强，原因是 。
(2)某同学根据图2曲线②推断：不能用木炭测定空气中的氧气含量，其实验依据是 。
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《我们周围的空气》第1课时教学设计
课题 我们周围的空气第1课时 单元 第二单元 学科 化学 年级 九年级
教材分析 本课为第二单元课题1我们周围的空气的教学内容。空气是人人都离不开的最重要的化学物质，由于看不见，摸不着，学生只知道其重要，却不十分清楚空气到底是什么。本单元选择我们周围的空气作为初中化学接触具体物质知识的开端，不仅是小学自然课曾对空气有过介绍，更重要的是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，还是人类须臾离不开的天然物质。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。
核心素养目标 化学观念：通过了解空气主要由氮气、氧气组成及其体积分数。科学思维：通过分析实验现象，学生能够进行逻辑推理，培养科学推理能力。科学探究与实践：学生通过参与实验，学习如何观察和记录实验现象，培养实验技能和探究能力。科学态度与责任：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，感受自己也是创作的天才。
重点 理解空气中氧气含量测定的实验方法及原理。
难点 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 我们知道空气是无色无臭的，虽然看不见，但可以通过呼吸体会它的存在。那么，如何通过实验来测定空气的组成呢 讨论思考 通过学生的认知引入新课，使学生认识到化学就在身边，提高学生学习兴趣。
讲授新课 一、拉瓦锡测定空气的组成讲述空气的发展史，让学生知道很早以前科学家九开始研究空气的成分。拉瓦锡实验：把少量的汞放在密闭的容器里连续加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成红色粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了1/5。拉瓦锡实验的优缺点是什么？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。 讨论思考 通过分析实验现象，学生能够进行逻辑推理，培养科学推理能力。
实验测定空气的组成实验药品：红磷实验器材：集气瓶、导气管、燃烧匙、烧杯、弹簧夹实验原理：P+O2点燃P2O54.实验步骤：①在集气瓶内加入少量水，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。5.实验现象：①红磷燃烧，发出黄白色火焰，产生大量的白烟；②冷却后打开弹簧夹，水沿导管流入集气瓶，约占瓶内空气体积的1/5。实验结论：氧气约占空气体积的1/5。实验原理：红磷（P）燃烧消耗氧气（O2），气体减少压强变小，小于外界大气压，水由烧杯流入集气瓶。药品要求：（1）在空气中只消耗氧气；（2）生成物一般不为气体(固体或液体）。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。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：实验成功的关键（1）装置不能漏气；（2）红磷应足量或过量；（3）点燃红磷前必须把弹簧夹夹紧；（4）点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子；（5）待红磷燃烧完集气瓶冷却后，打开弹簧夹； 学生讨论分析 学生通过参与实验，学习如何观察和记录实验现象，培养实验技能和探究能力。
课堂练习 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2.某同学利用如图装置测定空气中氧气的含量,红磷燃烧后恢复到室温，打开弹簧夹发现进入集气瓶内液体的液面高度小于集气瓶容积的1/5，造成这一现象的原因可能是（ ）A.实验时未夹紧弹簧夹,红磷燃烧时瓶内部分空气受热逸出B.将燃烧匙插入集气瓶时速度太慢,塞紧瓶塞之前,瓶内部分空气受热逸出C.实验装置可能漏气D.实验中所取的红磷量太多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。
课堂小结 拉瓦锡测定空气中氧气的含量实验测定空气中氧气含量
板书
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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人教版化学九年级上册
《课题1我们周围的空气》第1课时同步分层练习
【基础培优】
1.小明用如图所示的装置来测定空气中氧气的含量,对该实验认识正确的是( )
A.使用红磷的量多或少,都不会影响实验结果
B.燃烧足够的红磷可使进入容器的水占容器的4/5
C.红磷燃烧消耗空气中的氧气,使容器内气体压强下降,水面上升
D.红磷燃烧完全,要立即打开弹簧夹观察,并记录水进入容器的刻度
下图是测定空气中氧气含量的实验。对该实验的认识正确的是( )
A.该实验中的铜粉可以换成碳粉
B.停止加热后,趁装置未冷却马上读数
C.正确操作情况下,反应结束后,消耗的氧气的总体积应该是反应前注射器内气体体积的1/5
D.实验结束后,硬质玻璃管内剩余的气体主要是氮气
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
【能力提升】
1．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
2.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
3.为测定空气中氧气的含量，某同学将教材实验进行改进，实验装置如图所示（部分夹持装置已省略），实 验时引燃红磷后便熄灭酒精灯。下列有关改进实验的方法不正确的是（ ）
A．红磷燃烧的文字表达式可以表示为：红磷+氧气 点燃 五氧化二磷
B．待红磷熄灭并冷却至室温，打开弹簧夹，注射器活塞向右移动
C．实验结束后试管内气体的主要成分为氮气
D．改进后的装置能减小测量误差，且对环境更友好
4.小鲁同学使用红磷通过课本实验探究空气中氧气含量时，最不可能用到的仪器是（ ）
A．集气瓶 B．燃烧匙 C．玻璃棒 D．酒精灯
5.医学上常用“冷冻法”治疗咽喉炎，其冷冻剂是下列物质中的（ ）
A．液态氮 B．液态氧 C．液态空气 D．液态二氧化碳
6.某兴趣小组要一瓶（100mL）含氧气的体积分数约为 80%的气体，收集气体的装置如图。方法是：在100mL集气瓶里装满水，塞紧胶塞并关闭止水夹 b，打开止水夹 a 通入氧气，把瓶里的一部分水排入量筒，当量筒内的水达到设定的体积后立即关闭止水夹a，然后打开止水夹b通入空气，把瓶里剩下的水全部排入量筒，通入氧气的体积和空气的体积大约是（ ）
A．60mL和40mL B．75mL和25mL C．80mL和20mL D．68mL和32mL
已知在空气中，温度超过40℃，白磷就可以自燃，即和氧气反应生成五氧化二磷。用下图装置测定空气中氧气的体积分数。实验步骤为：集气瓶里先装a体积的水，在酒精灯灯焰上把玻璃棒下端加热， 装置如图密封。用力把玻璃棒按下与白磷接触，白磷燃烧。燃烧停止后，稍振荡，完全冷却后，量出集气瓶中水的体积(b)和整个集气瓶体积(c)。下列说法错误的是（ ）
反应过程中集气瓶内液面的变化是先下降后上
该实验测得氧气与空气的体积比为(b-a)：(c-a)
燃烧匙中的白磷不可以换成细铁丝或木炭粉
集气瓶中预先放的a体积水仅有液封导管，防止气体受热膨胀逸出的
二、填空与探究
1.小组用图1所示装置测定空气中氧气的含量，图2是图1中压强传感器所测数据。
(1)检查装置气密性的方法是打开止水夹，用手捂住集气瓶，若观察到______，则说明装置气密性良好。
(2)图2中 CD段压强下降，原因是______（填序号）。
a．瓶内温度升高 b．瓶内氧气的含量降低
(3)图2中气压变化至D点时，进行的实验操作是______。
2. 用右图的装置来测定空气中氧气的体积分数。
（1）盛放在燃烧匙内的物质可用_____________。
（2）实验中观察到的现象是_____________，同时水进入广口瓶，水的体积约占广口瓶容积的_____________。
（3）如果实验步骤是：①先用夹子夹紧橡皮管；②点燃燃烧匙内的固体物质；③将燃烧匙插入广口瓶，并塞紧橡皮塞；④燃烧完毕后，打开橡皮管上的夹子，结果发现测定的氧气体积分数低于21％。问：这可能是由哪几种原因引起的
同步分层练习答案
【基础培优】：
1.C 2.D 3.A 4.D 5.D
【能力提升】：
D 2.B 3.B 4.C 5.A 6.B 7.D
二、填空与探究
1. (1) 烧杯中的导管口产生气泡；(2) b；(3) 打开止水夹
2. (1)红磷 ；(2)广口瓶内产生大量白烟 ；?1/5（或21％）
(3)①红磷用少了，瓶内氧气没有反应完；
②装置漏气，瓶外的空气进入瓶内；
③瓶内未冷却到室温使压强变大。
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