课题1 我们周围的空气 第1课时 空气的组成（教学设计）2025-2026学年人教版九年级化学上册
文档属性
| 名称 | 课题1 我们周围的空气 第1课时 空气的组成（教学设计）2025-2026学年人教版九年级化学上册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-08-14 16:15:43 | ||
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文档简介
课题1 我们周围的空气
第1课时 空气的组成
一、知识目标
1.了解空气的主要成分，能准确说出空气中主要成分所占的大致比例，如氮气约占、氧气约占等。
2.掌握测定空气中氧气含量的实验原理和操作步骤，能够解释实验现象。
3.知道物质的组成，明确混合物和纯净物的概念，能区分混合物和纯净物。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识空气的组成成分及各成分的含量；从微观角度理解混合物和纯净物的区别。
2.证据推理与模型认知：通过对拉瓦锡实验及实验室测定空气中氧气含量实验的分析，建立实验探究的基本模型，依据实验现象进行推理得出结论。
3.科学探究与创新意识：通过对拉瓦锡实验的改进探究，体会科学探究的过程和方法，培养创新意识和实践能力。
一、教学重点
掌握测定空气中氧气含量的实验原理和操作步骤，能够解释实验现象；明确混合物和纯净物的概念，能区分混合物和纯净物。
二、教学难点
理解测定空气中氧气含量实验的误差分析；准确判断物质是混合物还是纯净物。
本节教学内容源于人教版（2024年版）初中化学九年级上册第二单元《我们周围的空气》课题 1《我们周围的空气》第 1 课时《空气的组成》。
空气是学生在化学课上系统学习的第一种物质，它与人类的生活息息相关，也是后续学习氧气、二氧化碳等物质的基础，在教材中具有承前启后的重要作用。 本课时内容主要包括空气组成的探究和物质的分类两部分。通过介绍拉瓦锡测定空气成分的实验，引导学生了解空气的主要成分及含量，并在此基础上学习实验室测定空气中氧气含量的实验，培养学生的实验探究能力和科学思维。物质的分类部分则是在学生对空气成分有了一定了解的基础上，引入混合物和纯净物的概念，帮助学生从化学的角度认识物质，为后续学习物质的性质和变化奠定基础。教材通过实验探究、思考讨论、典型范例等多种形式，引导学生积极参与学习过程，培养学生的科学素养和综合能力。
教学对象是九年级的学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，好奇心强，具有一定的自主探究能力，但在逻辑思维和实验操作技能方面还有待提高。 在知识储备方面，学生在生活中对空气有一定的感性认识，但对于空气的具体成分和组成并不清楚。
在之前的化学学习中，学生已经掌握了一些基本的化学实验操作技能和化学用语，这为学习本课时内容提供了一定的基础。然而，学生对于实验探究的方法和思路还不够熟悉，对于科学探究的严谨性和规范性认识不足。 在学习能力方面，九年级的学生已经具备了一定的自主学习能力和合作交流能力，但在分析问题、解决问题的能力以及归纳总结的能力方面还有所欠缺。在学习过程中，学生可能会对一些抽象的概念和复杂的实验现象理解困难，需要教师进行适当的引导和启发。 在学习兴趣方面，化学实验对于学生具有很大的吸引力，学生对探究空气的成分和性质充满了好奇心。教师可以充分利用学生的这一特点，设计有趣的实验和活动，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。同时，教师还应关注学生的个体差异，根据学生的实际情况进行有针对性的教学，使每个学生都能在原有基础上得到发展。
教学环节一 新课导入
【提问】同学们，在我们的日常生活中，周围存在一种看不到摸不着”的物质——空气，它跟我们的生活联系密切，你能用一个简单的实验或实例来说明空气确实存在吗？
【学生回答】给气球充气等
【讲解】大家的想法都很有创意。其实，为了弄清楚空气的成分，历史上有很多科学家都致力于这方面的研究。其中，有一位法国化学家做出了非常重要的贡献，他就是拉瓦锡。拉瓦锡生活在18世纪，他是近代化学的奠基人之一，被尊称为“近代化学之父”。当时的化学研究还处于相对模糊的阶段，对于空气的组成更是一无所知。拉瓦锡凭借着他的智慧和勇气，设计了一系列严谨的实验来探究空气的成分。让我们一起走进今天的学习——空气的组成。
【设计意图】
激发学生兴趣：先让学生思考并举例说明空气的存在，能充分调动学生的生活经验和思维能力，激发他们对课堂的参与热情，使学生迅速融入到课堂氛围中。
引入化学史：讲述拉瓦锡探究空气成分的故事，将化学知识与历史事件相结合，让学生感受到科学研究的艰辛和魅力，培养学生对化学学科的敬畏之心和探索精神。同时，拉瓦锡作为近代化学的重要人物，他的故事能增加课堂的趣味性和文化底蕴。
自然导入新课：从学生对空气存在的认识，到拉瓦锡对空气成分的探究，再到提出关于空气其他成分及比例的疑问，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习目标，带着问题去学习，提高学习的针对性和主动性。
教学环节二 空气组成的探究
活动一：课堂思考引入
【引入】拉瓦锡是法国著名化学家、近代化学的奠基人之一、近代化学之父。下面我们来了解拉瓦锡测定空气成分的实验。
设计意图
通过问题和视频激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫。
活动二：拉瓦锡空气成分的测定
【展示实验】播放拉瓦锡测定空气成分的实验视频1，将少量的汞放在密闭的容器里连续加热12天。
【提问】通过视频总结实验现象有哪些？
【学生回答】实验现象是部分汞变成红色粉末，容器里空气的体积减小了。
【讲解】银白色的液体汞与氧气在加热条件下发生反应生成了红色的固态氧化汞，反应消耗了容器中的气体，所以容器中的空气的体积减小了。
【展示实验】播放拉瓦锡测定空气成分的实验视频2，将红色粉末收集，再加强热。
【提问】通过视频总结实验现象有哪些？
【学生回答】红色粉末又消失了，容器里的空气的体积又增大了。
【讲解】红色粉末氧化汞加强热又生成了银白色的汞，同时生成了氧气，并且得到的气体体积恰好等于密闭容器里减少的体积，所以我们看到容器里的空气又增多了。拉瓦锡测定空气组成实验的结论是空气由氧气（）和氮气（）组成。其实验原理是在密闭容器里，汞在加热条件下与容器里的氧气反应生成氧化汞，使密闭容器里的气体体积减小，压强降低，外界大气压将汞槽中的水银压入密闭容器，根据水银进入密闭容器的体积，判定密闭容器中氧气的体积。
【设计意图】通过介绍拉瓦锡的实验，让学生了解科学家探究空气成分的过程，培养学生的科学探究精神和历史责任感，同时引出后续对空气成分的深入学习。
活动三：空气中各成分的含量
【提问】通过拉瓦锡的实验，我们知道了空气由氧气和氮气组成。那么，空气中各成分具体占比是多少呢？请同学们阅读教材，说出空气中各成分按体积计算的大致比例。
【学生回答】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%。
【讲解】我们要牢记这些比例，这有助于我们进一步了解空气的组成和性质。同时可以用一个饼状图来直观表示各成分的比例关系。
【设计意图】让学生明确空气中各成分的含量，为后续学习空气的性质和用途等知识打下基础，培养学生的定量意识。
活动四：实验室测定空气中氧气含量
【提问】拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验虽然得出了重要结论，但存在一些不足之处。你能说出有哪些不足吗？
【学生回答】实验时间较长，实验操作及实验装置比较复杂，且实验过程对环境有污染。
【提问】如何改进拉瓦锡的实验并在实验室快速的验证拉瓦锡的实验结论呢？
【学生回答】找一种反应只消耗氧气的物质，还要没有污染的。
【讲解】反应物角度：只与空气中的氧气反应。生成物角度：生成物不能是气体，最好是固体，能产生压强差。我们可以选择红磷这种物质，利用红磷消耗密闭容器内空气中的氧气，生成固态五氧化二磷，使密闭容器内的气压减小，小于外界大气压。
【演示实验】进行红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验，连接仪器，检查装置气密性；在集气瓶内装少量水，剩余容积分成五等份；用弹簧夹夹紧乳胶管；点燃红磷，迅速伸入瓶中，塞紧瓶塞；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹。让学生观察并记录实验现象。
【提问】打开弹簧夹前后的实验现象分别是？能够得到什么实验结论？
【学生回答】红磷先燃烧后熄灭，又黄色火焰，冒白烟，打开弹簧夹后水进入了集气瓶。
【讲解】总结实验现象：打开弹簧夹之前，红磷燃烧，发出黄色火焰，产生大量白烟，放出大量的热；打开弹簧夹之后，装置冷却后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。实验结论：空气中氧气约占空气总体积的1/5。
【提问】我们看到实验前集气瓶底放了一些水，这些水有什么作用？
【学生回答】吸热。
【讲解】集气瓶底放少量的水的原因有三个：吸收热量，缩短冷却至室温的时间；吸收有毒的五氧化二磷；防止燃烧物溅落瓶底，使瓶底炸裂。
【问题】引导学生填写一下表格，并总结实验注意事项。
操作 原因 结果
红磷量少 若红磷不足，氧气不能耗尽，导致进入瓶中的水的体积偏小，测量结果偏低。 实验中进入水的体积小于空气总体积的1/5
装置漏气 装置漏气会使装置外的空气进入，导致进入瓶中的水的体积偏小，测量结果偏低。
集气瓶未冷却到室温后，就打开止水夹 此时装置内的气体温度偏高，压强偏大，导致进入瓶中的水的体积偏小，测量结果偏低。
点燃红磷后没有立即伸入集气瓶，并塞紧塞子 伸入过慢会使装置内的气体受热逸出，导致进入瓶中的水的体积偏大，测量结果偏高。 实验中进入水的体积大于空气总体积的1/5
橡皮管的弹簧夹未夹紧 装置内气体受热膨胀逸出，导致进入瓶中的水的体积偏大，测量结果偏高。
【讲解】在做该实验时一定注意①红磷要足量；②实验前检查装置是否漏气③集气瓶未冷却到室温后再打开止水夹；④点燃红磷后立即伸入集气瓶，并塞紧塞子；⑤橡皮管的弹簧夹要夹紧。
【展示视频】观看视频：了解数字化实验测定空气中氧气的含量。
【讲解】通过气体或压强传感器也可以测定空气中氧气的含量。
【设计意图】通过对实验室测定空气中氧气含量实验的学习，培养学生的实验设计和分析能力，让学生理解实验原理和操作要点，同时学会分析实验误差。
活动五：典例精讲
【展示题目】例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在集气瓶内加人少量水,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( )
① B.② C.③ D.④
【学生回答】D
【详解】①在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份，是正确的操作；
②用弹簧夹夹紧胶皮管，以防止装置漏气，是正确的操作；
③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，以防止空气受热膨胀逸出，是正确的操作；
④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，会导致测定结果偏小，是错误的操作；故有错误的实验步骤是④，故选：D。
【展示题目】例2.我国航天员在中国“天和号”空间站进行“天宫课堂”第一课，水球光学实验中打入的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同。“人造空气”中氧气含量约为（ ）
A．78% B．0.94% C．21% D．1%
【学生回答】C
【详解】“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，空气中氧气含量约为21%，则“人造空气”中氧气含量约为21%。故选C。
【展示题目】例3.某校化学兴趣小组用图A的装置测定空气中氧气含量。
(1)B装置与A装置相比，优点是 。
(2)用B装置进行实验后发现测定出的空气中氧气的体积分数大于1/5，可能的原因是 。
【学生回答】(1)环保；(2)红磷不足或装置漏气或没有冷却至室温就打开止水夹
【讲解】(1)实验C是在装置内点燃，这样红磷不会在装置外的空气中燃烧，也就是红磷燃烧的产物有毒的五氧化二磷不会散失到空气造成环境污染，也节约了红磷，即C装置的优点是，环保、操作简便、防止五氧化二磷污染空气、实验结果更准确等;(2)实验后发现测定出的空气中氧气的体积分数低于1/5，这可能是红磷不足或装置漏气或没有冷却至室温。
教学环节三 物质的分类
活动一：课堂思考引入
【引入】同学们，我们已经了解了空气的组成，空气是由多种物质混合而成的。在化学中，根据物质的组成，我们可以对物质进行分类。下面我们来学习混合物和纯净物的概念。
活动二 混合物和纯净物的概念
【提问】请同学们观察图片，说一说什么是混合物、什么是纯净物，如何区分它们？
【学生回答】混合物是由两种或两种以上的物质混合而成的物质；纯净物是只由一种物质组成的物质。“新鲜、洁净、清洁、混合”不是判断物质是否纯净的依据，比如冰水混合物其实是纯净物。
【讲解】非常好，我们要准确理解混合物和纯净物的概念，不能被一些表面的描述所迷惑。
【设计意图】通过图片展示和问题引导，让学生自主思考混合物和纯净物的概念，培养学生的观察和分析能力。
活动三 混合物和纯净物的区别和联系
【提问】我们已经知道了混合物和纯净物的概念，那么它们之间有什么区别和联系呢？请同学们阅读教材，完成混合物和纯净物区别和联系的表格。
【学生回答】完成表格：
纯净物 混合物
特性 有固定的组成和性质，如熔点、沸点等
表示方法 可用化学符号表示
举例 氧气（）、硫（）、一氧化碳（）、冰水混合物（）等
联系 混合物分离、提纯纯净物；纯净物混合混合物
【讲解】通过表格我们可以清晰地看到混合物和纯净物的区别和联系。在判断物质是混合物还是纯净物时，要根据它们的定义和特点进行分析。
【设计意图】通过表格对比，让学生更清晰地掌握混合物和纯净物的区别和联系，提高学生的归纳总结能力。
活动四：典例精讲
【展示题目】例1.下列物质中属于纯净物的是（ ）
A. 空气中分离出来的稀有气体
B .部分结冰的蒸馏水
C .食盐水
D. 75%的医药酒精
【学生回答】B
【详解】A、空气中分离出来的稀有气体中含有氦氖氩氪氙等气体，
属于混合物，故选项错误。
B、冰是固态的水，部分结冰的蒸馏水中只含有一种物质，
属于纯净物，故选项正确。
C、食盐水中含有食盐、水等物质，属于混合物，故选项错
D、75%的医药酒精中含有酒精、水，属于混合物，故选项
错误。故选:B。
【展示题目】例2．用下列物质的序号填空。
①食盐水②蒸馏水③新鲜的牛奶④净化后的空气⑤液氧⑥二氧化碳⑦食醋⑧白酒⑨臭氧⑩红磷
(1)属于混合物的是 。
(2)属于纯净物的是 。
【学生回答】(1)①③④⑦⑧；(2)②⑤⑥⑨⑩
【详解】（1）混合物由不同种物质组成，属于混合物的是食盐水（含有食盐和水）、新鲜牛奶（含有蛋白质和水）、净化后的空气（含有氮气、氧气等物质）、食醋（含有醋酸和水等）、白酒（含有酒精和水等），序号为①③④⑦⑧，故填：①③④⑦⑧。
（2）纯净物由一种物质组成，属于纯净物的是蒸馏水、液氧、二氧化碳、臭氧、红磷，序号为②⑤⑥⑨⑩，故填：②⑤⑥⑨⑩。
一、空气组成的探究
1.拉瓦锡空气成分的测定
汞加热 → 氧化汞分解（HgO → Hg + O ）
结论：空气含O （21%）和N （78%）
2.空气中各成分的体积分数：
N 78% | O 21% | 稀有气体 0.94% | CO 0.03% | 其他 0.03%
3.实验室测定空气中氧气含量
原理：红磷燃烧消耗氧气（O ），压强差使水进入集气瓶
实验操作：装水→五等分 → 点燃红磷→密封 → 冷却读数
实验现象：水面上升约1/5 → O 占1/5体积
注意事项：禁用铁/镁/木炭（反应复杂或产气）
二、物质的分类
特性 混合物 纯净物
组成 ≥2种物质混合 单一物质
性质 无固定组成/性质 有固定组成/性质
符号 无法用化学式 可写化学式
实例 空气、海水、糖水 O 、S、CO
转化 分离→纯净物 混合→混合物
1.用来测定空气成分的方法有很多，小梅用如下图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中，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钟罩的水占钟罩容器的4/5
C．红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度
D．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升
2.测定空气中氧气含量的改进实验装置如图，对该实验认识正确的是
A．现象：实验中红磷燃烧，产生大量白雾
B．推论：实验后玻璃管中剩余的气体难溶于水
C．分析：红磷的量不会影响实验结果
D．反思：燃烧匙可以伸入到液面与刻度1之间的位置
3.新风系统是指能将室外的空气经过净化处理后送到室内的系统。送入室内的空气中体积分数最大的是
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体
4.下列含“水”的物质中，属于纯净物的是
A．冰水共存物 B．汽水 C．雨水 D．矿泉水
5．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 。(均写一条即可)
在本节课的教学中，通过拉瓦锡实验引入空气组成的探究，激发了学生的学习兴趣。在讲解实验室测定空气中氧气含量的实验时，详细介绍了实验原理、步骤、现象及误差分析，学生对重点知识有了较好的掌握。但在教学过程中，发现部分学生对实验误差分析理解不够深刻，可能是因为缺乏实际操作体验。在物质分类的教学中，通过举例让学生区分混合物和纯净物，学生基本能掌握概念，但在一些特殊物质的判断上还存在疑惑。在今后的教学中，应增加实验操作环节，让学生亲身体验，加深对知识的理解，同时加强对特殊物质的讲解，提高学生的判断能力。
第1课时 空气的组成
一、知识目标
1.了解空气的主要成分，能准确说出空气中主要成分所占的大致比例，如氮气约占、氧气约占等。
2.掌握测定空气中氧气含量的实验原理和操作步骤，能够解释实验现象。
3.知道物质的组成，明确混合物和纯净物的概念，能区分混合物和纯净物。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识空气的组成成分及各成分的含量；从微观角度理解混合物和纯净物的区别。
2.证据推理与模型认知：通过对拉瓦锡实验及实验室测定空气中氧气含量实验的分析，建立实验探究的基本模型，依据实验现象进行推理得出结论。
3.科学探究与创新意识：通过对拉瓦锡实验的改进探究，体会科学探究的过程和方法，培养创新意识和实践能力。
一、教学重点
掌握测定空气中氧气含量的实验原理和操作步骤，能够解释实验现象；明确混合物和纯净物的概念，能区分混合物和纯净物。
二、教学难点
理解测定空气中氧气含量实验的误差分析；准确判断物质是混合物还是纯净物。
本节教学内容源于人教版（2024年版）初中化学九年级上册第二单元《我们周围的空气》课题 1《我们周围的空气》第 1 课时《空气的组成》。
空气是学生在化学课上系统学习的第一种物质，它与人类的生活息息相关，也是后续学习氧气、二氧化碳等物质的基础，在教材中具有承前启后的重要作用。 本课时内容主要包括空气组成的探究和物质的分类两部分。通过介绍拉瓦锡测定空气成分的实验，引导学生了解空气的主要成分及含量，并在此基础上学习实验室测定空气中氧气含量的实验，培养学生的实验探究能力和科学思维。物质的分类部分则是在学生对空气成分有了一定了解的基础上，引入混合物和纯净物的概念，帮助学生从化学的角度认识物质，为后续学习物质的性质和变化奠定基础。教材通过实验探究、思考讨论、典型范例等多种形式，引导学生积极参与学习过程，培养学生的科学素养和综合能力。
教学对象是九年级的学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，好奇心强，具有一定的自主探究能力，但在逻辑思维和实验操作技能方面还有待提高。 在知识储备方面，学生在生活中对空气有一定的感性认识，但对于空气的具体成分和组成并不清楚。
在之前的化学学习中，学生已经掌握了一些基本的化学实验操作技能和化学用语，这为学习本课时内容提供了一定的基础。然而，学生对于实验探究的方法和思路还不够熟悉，对于科学探究的严谨性和规范性认识不足。 在学习能力方面，九年级的学生已经具备了一定的自主学习能力和合作交流能力，但在分析问题、解决问题的能力以及归纳总结的能力方面还有所欠缺。在学习过程中，学生可能会对一些抽象的概念和复杂的实验现象理解困难，需要教师进行适当的引导和启发。 在学习兴趣方面，化学实验对于学生具有很大的吸引力，学生对探究空气的成分和性质充满了好奇心。教师可以充分利用学生的这一特点，设计有趣的实验和活动，激发学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性。同时，教师还应关注学生的个体差异，根据学生的实际情况进行有针对性的教学，使每个学生都能在原有基础上得到发展。
教学环节一 新课导入
【提问】同学们，在我们的日常生活中，周围存在一种看不到摸不着”的物质——空气，它跟我们的生活联系密切，你能用一个简单的实验或实例来说明空气确实存在吗？
【学生回答】给气球充气等
【讲解】大家的想法都很有创意。其实，为了弄清楚空气的成分，历史上有很多科学家都致力于这方面的研究。其中，有一位法国化学家做出了非常重要的贡献，他就是拉瓦锡。拉瓦锡生活在18世纪，他是近代化学的奠基人之一，被尊称为“近代化学之父”。当时的化学研究还处于相对模糊的阶段，对于空气的组成更是一无所知。拉瓦锡凭借着他的智慧和勇气，设计了一系列严谨的实验来探究空气的成分。让我们一起走进今天的学习——空气的组成。
【设计意图】
激发学生兴趣：先让学生思考并举例说明空气的存在，能充分调动学生的生活经验和思维能力，激发他们对课堂的参与热情，使学生迅速融入到课堂氛围中。
引入化学史：讲述拉瓦锡探究空气成分的故事，将化学知识与历史事件相结合，让学生感受到科学研究的艰辛和魅力，培养学生对化学学科的敬畏之心和探索精神。同时，拉瓦锡作为近代化学的重要人物，他的故事能增加课堂的趣味性和文化底蕴。
自然导入新课：从学生对空气存在的认识，到拉瓦锡对空气成分的探究，再到提出关于空气其他成分及比例的疑问，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习目标，带着问题去学习，提高学习的针对性和主动性。
教学环节二 空气组成的探究
活动一：课堂思考引入
【引入】拉瓦锡是法国著名化学家、近代化学的奠基人之一、近代化学之父。下面我们来了解拉瓦锡测定空气成分的实验。
设计意图
通过问题和视频激发学生的学习兴趣，引导学生主动思考，为后续学习做铺垫。
活动二：拉瓦锡空气成分的测定
【展示实验】播放拉瓦锡测定空气成分的实验视频1，将少量的汞放在密闭的容器里连续加热12天。
【提问】通过视频总结实验现象有哪些？
【学生回答】实验现象是部分汞变成红色粉末，容器里空气的体积减小了。
【讲解】银白色的液体汞与氧气在加热条件下发生反应生成了红色的固态氧化汞，反应消耗了容器中的气体，所以容器中的空气的体积减小了。
【展示实验】播放拉瓦锡测定空气成分的实验视频2，将红色粉末收集，再加强热。
【提问】通过视频总结实验现象有哪些？
【学生回答】红色粉末又消失了，容器里的空气的体积又增大了。
【讲解】红色粉末氧化汞加强热又生成了银白色的汞，同时生成了氧气，并且得到的气体体积恰好等于密闭容器里减少的体积，所以我们看到容器里的空气又增多了。拉瓦锡测定空气组成实验的结论是空气由氧气（）和氮气（）组成。其实验原理是在密闭容器里，汞在加热条件下与容器里的氧气反应生成氧化汞，使密闭容器里的气体体积减小，压强降低，外界大气压将汞槽中的水银压入密闭容器，根据水银进入密闭容器的体积，判定密闭容器中氧气的体积。
【设计意图】通过介绍拉瓦锡的实验，让学生了解科学家探究空气成分的过程，培养学生的科学探究精神和历史责任感，同时引出后续对空气成分的深入学习。
活动三：空气中各成分的含量
【提问】通过拉瓦锡的实验，我们知道了空气由氧气和氮气组成。那么，空气中各成分具体占比是多少呢？请同学们阅读教材，说出空气中各成分按体积计算的大致比例。
【学生回答】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%。
【讲解】我们要牢记这些比例，这有助于我们进一步了解空气的组成和性质。同时可以用一个饼状图来直观表示各成分的比例关系。
【设计意图】让学生明确空气中各成分的含量，为后续学习空气的性质和用途等知识打下基础，培养学生的定量意识。
活动四：实验室测定空气中氧气含量
【提问】拉瓦锡测定空气中氧气含量的实验虽然得出了重要结论，但存在一些不足之处。你能说出有哪些不足吗？
【学生回答】实验时间较长，实验操作及实验装置比较复杂，且实验过程对环境有污染。
【提问】如何改进拉瓦锡的实验并在实验室快速的验证拉瓦锡的实验结论呢？
【学生回答】找一种反应只消耗氧气的物质，还要没有污染的。
【讲解】反应物角度：只与空气中的氧气反应。生成物角度：生成物不能是气体，最好是固体，能产生压强差。我们可以选择红磷这种物质，利用红磷消耗密闭容器内空气中的氧气，生成固态五氧化二磷，使密闭容器内的气压减小，小于外界大气压。
【演示实验】进行红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验，连接仪器，检查装置气密性；在集气瓶内装少量水，剩余容积分成五等份；用弹簧夹夹紧乳胶管；点燃红磷，迅速伸入瓶中，塞紧瓶塞；待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹。让学生观察并记录实验现象。
【提问】打开弹簧夹前后的实验现象分别是？能够得到什么实验结论？
【学生回答】红磷先燃烧后熄灭，又黄色火焰，冒白烟，打开弹簧夹后水进入了集气瓶。
【讲解】总结实验现象：打开弹簧夹之前，红磷燃烧，发出黄色火焰，产生大量白烟，放出大量的热；打开弹簧夹之后，装置冷却后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。实验结论：空气中氧气约占空气总体积的1/5。
【提问】我们看到实验前集气瓶底放了一些水，这些水有什么作用？
【学生回答】吸热。
【讲解】集气瓶底放少量的水的原因有三个：吸收热量，缩短冷却至室温的时间；吸收有毒的五氧化二磷；防止燃烧物溅落瓶底，使瓶底炸裂。
【问题】引导学生填写一下表格，并总结实验注意事项。
操作 原因 结果
红磷量少 若红磷不足，氧气不能耗尽，导致进入瓶中的水的体积偏小，测量结果偏低。 实验中进入水的体积小于空气总体积的1/5
装置漏气 装置漏气会使装置外的空气进入，导致进入瓶中的水的体积偏小，测量结果偏低。
集气瓶未冷却到室温后，就打开止水夹 此时装置内的气体温度偏高，压强偏大，导致进入瓶中的水的体积偏小，测量结果偏低。
点燃红磷后没有立即伸入集气瓶，并塞紧塞子 伸入过慢会使装置内的气体受热逸出，导致进入瓶中的水的体积偏大，测量结果偏高。 实验中进入水的体积大于空气总体积的1/5
橡皮管的弹簧夹未夹紧 装置内气体受热膨胀逸出，导致进入瓶中的水的体积偏大，测量结果偏高。
【讲解】在做该实验时一定注意①红磷要足量；②实验前检查装置是否漏气③集气瓶未冷却到室温后再打开止水夹；④点燃红磷后立即伸入集气瓶，并塞紧塞子；⑤橡皮管的弹簧夹要夹紧。
【展示视频】观看视频：了解数字化实验测定空气中氧气的含量。
【讲解】通过气体或压强传感器也可以测定空气中氧气的含量。
【设计意图】通过对实验室测定空气中氧气含量实验的学习，培养学生的实验设计和分析能力，让学生理解实验原理和操作要点，同时学会分析实验误差。
活动五：典例精讲
【展示题目】例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在集气瓶内加人少量水,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( )
① B.② C.③ D.④
【学生回答】D
【详解】①在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为5等份，是正确的操作；
②用弹簧夹夹紧胶皮管，以防止装置漏气，是正确的操作；
③点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，以防止空气受热膨胀逸出，是正确的操作；
④红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，因为此时剩余的气体在受热状态下，处于膨胀状态，占据了部分水的体积，会导致测定结果偏小，是错误的操作；故有错误的实验步骤是④，故选：D。
【展示题目】例2.我国航天员在中国“天和号”空间站进行“天宫课堂”第一课，水球光学实验中打入的“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同。“人造空气”中氧气含量约为（ ）
A．78% B．0.94% C．21% D．1%
【学生回答】C
【详解】“人造空气”与我们身边的空气成分含量基本相同，空气中氧气含量约为21%，则“人造空气”中氧气含量约为21%。故选C。
【展示题目】例3.某校化学兴趣小组用图A的装置测定空气中氧气含量。
(1)B装置与A装置相比，优点是 。
(2)用B装置进行实验后发现测定出的空气中氧气的体积分数大于1/5，可能的原因是 。
【学生回答】(1)环保；(2)红磷不足或装置漏气或没有冷却至室温就打开止水夹
【讲解】(1)实验C是在装置内点燃，这样红磷不会在装置外的空气中燃烧，也就是红磷燃烧的产物有毒的五氧化二磷不会散失到空气造成环境污染，也节约了红磷，即C装置的优点是，环保、操作简便、防止五氧化二磷污染空气、实验结果更准确等;(2)实验后发现测定出的空气中氧气的体积分数低于1/5，这可能是红磷不足或装置漏气或没有冷却至室温。
教学环节三 物质的分类
活动一：课堂思考引入
【引入】同学们，我们已经了解了空气的组成，空气是由多种物质混合而成的。在化学中，根据物质的组成，我们可以对物质进行分类。下面我们来学习混合物和纯净物的概念。
活动二 混合物和纯净物的概念
【提问】请同学们观察图片，说一说什么是混合物、什么是纯净物，如何区分它们？
【学生回答】混合物是由两种或两种以上的物质混合而成的物质；纯净物是只由一种物质组成的物质。“新鲜、洁净、清洁、混合”不是判断物质是否纯净的依据，比如冰水混合物其实是纯净物。
【讲解】非常好，我们要准确理解混合物和纯净物的概念，不能被一些表面的描述所迷惑。
【设计意图】通过图片展示和问题引导，让学生自主思考混合物和纯净物的概念，培养学生的观察和分析能力。
活动三 混合物和纯净物的区别和联系
【提问】我们已经知道了混合物和纯净物的概念，那么它们之间有什么区别和联系呢？请同学们阅读教材，完成混合物和纯净物区别和联系的表格。
【学生回答】完成表格：
纯净物 混合物
特性 有固定的组成和性质，如熔点、沸点等
表示方法 可用化学符号表示
举例 氧气（）、硫（）、一氧化碳（）、冰水混合物（）等
联系 混合物分离、提纯纯净物；纯净物混合混合物
【讲解】通过表格我们可以清晰地看到混合物和纯净物的区别和联系。在判断物质是混合物还是纯净物时，要根据它们的定义和特点进行分析。
【设计意图】通过表格对比，让学生更清晰地掌握混合物和纯净物的区别和联系，提高学生的归纳总结能力。
活动四：典例精讲
【展示题目】例1.下列物质中属于纯净物的是（ ）
A. 空气中分离出来的稀有气体
B .部分结冰的蒸馏水
C .食盐水
D. 75%的医药酒精
【学生回答】B
【详解】A、空气中分离出来的稀有气体中含有氦氖氩氪氙等气体，
属于混合物，故选项错误。
B、冰是固态的水，部分结冰的蒸馏水中只含有一种物质，
属于纯净物，故选项正确。
C、食盐水中含有食盐、水等物质，属于混合物，故选项错
D、75%的医药酒精中含有酒精、水，属于混合物，故选项
错误。故选:B。
【展示题目】例2．用下列物质的序号填空。
①食盐水②蒸馏水③新鲜的牛奶④净化后的空气⑤液氧⑥二氧化碳⑦食醋⑧白酒⑨臭氧⑩红磷
(1)属于混合物的是 。
(2)属于纯净物的是 。
【学生回答】(1)①③④⑦⑧；(2)②⑤⑥⑨⑩
【详解】（1）混合物由不同种物质组成，属于混合物的是食盐水（含有食盐和水）、新鲜牛奶（含有蛋白质和水）、净化后的空气（含有氮气、氧气等物质）、食醋（含有醋酸和水等）、白酒（含有酒精和水等），序号为①③④⑦⑧，故填：①③④⑦⑧。
（2）纯净物由一种物质组成，属于纯净物的是蒸馏水、液氧、二氧化碳、臭氧、红磷，序号为②⑤⑥⑨⑩，故填：②⑤⑥⑨⑩。
一、空气组成的探究
1.拉瓦锡空气成分的测定
汞加热 → 氧化汞分解（HgO → Hg + O ）
结论：空气含O （21%）和N （78%）
2.空气中各成分的体积分数：
N 78% | O 21% | 稀有气体 0.94% | CO 0.03% | 其他 0.03%
3.实验室测定空气中氧气含量
原理：红磷燃烧消耗氧气（O ），压强差使水进入集气瓶
实验操作：装水→五等分 → 点燃红磷→密封 → 冷却读数
实验现象：水面上升约1/5 → O 占1/5体积
注意事项：禁用铁/镁/木炭（反应复杂或产气）
二、物质的分类
特性 混合物 纯净物
组成 ≥2种物质混合 单一物质
性质 无固定组成/性质 有固定组成/性质
符号 无法用化学式 可写化学式
实例 空气、海水、糖水 O 、S、CO
转化 分离→纯净物 混合→混合物
1.用来测定空气成分的方法有很多，小梅用如下图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量。下列对该实验的认识中，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钟罩的水占钟罩容器的4/5
C．红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度
D．红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升
2.测定空气中氧气含量的改进实验装置如图，对该实验认识正确的是
A．现象：实验中红磷燃烧，产生大量白雾
B．推论：实验后玻璃管中剩余的气体难溶于水
C．分析：红磷的量不会影响实验结果
D．反思：燃烧匙可以伸入到液面与刻度1之间的位置
3.新风系统是指能将室外的空气经过净化处理后送到室内的系统。送入室内的空气中体积分数最大的是
A．氮气 B．氧气 C．二氧化碳 D．稀有气体
4.下列含“水”的物质中，属于纯净物的是
A．冰水共存物 B．汽水 C．雨水 D．矿泉水
5．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 。(均写一条即可)
在本节课的教学中，通过拉瓦锡实验引入空气组成的探究，激发了学生的学习兴趣。在讲解实验室测定空气中氧气含量的实验时，详细介绍了实验原理、步骤、现象及误差分析，学生对重点知识有了较好的掌握。但在教学过程中，发现部分学生对实验误差分析理解不够深刻，可能是因为缺乏实际操作体验。在物质分类的教学中，通过举例让学生区分混合物和纯净物，学生基本能掌握概念，但在一些特殊物质的判断上还存在疑惑。在今后的教学中，应增加实验操作环节，让学生亲身体验，加深对知识的理解，同时加强对特殊物质的讲解，提高学生的判断能力。
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