鲁教版九年级化学上册4.1 空气的成分(1)

课题：第四单元
我们周围的空气
第一空气的成分（第1课时）
【教材分析及教学目标的确定】
空气的成分对于学生来说，不是陌生的内容，
( http: / / www.21cnjy.com )空气污染对于人类的危害也是学生经常见闻的，而采用科学的方法测定空气的组成，自己亲手做实验来比较通风不畅的环境与通风良好的环境的空气的质量，会带给学生从未有过的体验，当学生真正认识了空气的成分，了解了空气中各种成分的重要用途，他们自然就会把空气当成一种重要的自然资源来对待。
通过对空气的认识和了解，可以比较顺利地进一
( http: / / www.21cnjy.com )步引导学生进入化学世界来探索物质的奥秘。同时，本节内容也承担着相应方法教育的重要使命，对学生情感态度价值观的提升也起着至关重要的作用。
【教学理念】
本课题主要采用问题探究来设计教学，始终贯穿
( http: / / www.21cnjy.com )“设置主题──分析思考──实验探究──总结交流”的教学流程，积极引导学生进行自主学习、合作学习和探究学习，努力培养学生的动手能力和探索精神。
【教学内容教育价值分析】
（1）空气中氧气含量测定部
( http: / / www.21cnjy.com )分，即学会从性质不同的混合物中测定某一成分的含量，利用这一科学探究环节可以培养学生定量研究化学问题，以及科学认识和控制误差的意识。
（2）分离液态空气这部分知识充分体现了方法教育的意义。在进一步强化物质分类观的同时，培养学生分离提纯混合物可以更好地为人类社会服务的思想。
（3）通过关注空气质量，有效地进行学生的情感态度价值观培养。
【学情分析】
初中三年级的学生认识能力已有了较
( http: / / www.21cnjy.com )大的发展，他们的认识由感性向理性深化，因此对于空气成分的认识，已不再满足于小学自然课上“知道空气是物质，空气是由多种成分组成的混合物，空气可供给人和动物呼吸、可供燃料燃烧、空气污染的危害严重”等常识，他们将在更高的层次上认识空气，要思考空气的成分是怎样测定出来的 空气中的这些成分是哪里来的 有什么作用 什么原因会导致空气成分的改变 空气成分改变会产生什么后果
【学习目标】
1、知识与技能：
（1）认识身边最常见的物质──空气，并了解空气的组成,知道各成分的体积分数；
（2）能从生活经验出发，对空气的成
( http: / / www.21cnjy.com )分进行合理的推测，并能利用提供的仪器和药品，对空气的成分进行科学的探究。在探究过程中初步学会简单的实验设计、学会观察实验现象并加以描述，对相关实验现象能给出合理的解释；
（3）在分析空气组成的基础上，初步认识混合物、纯净物的概念。
2、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；
（3）在探究过程中，能主动与人交流、讨论，清晰的表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和科学的学习方法。
3、情感态度价值观：
（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）增强学生关心环境、关爱自然的意识和责任。
（3）通过对科学史的研究，了解人类
( http: / / www.21cnjy.com )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，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，培养学生勇于探讨，不畏困难，敢于质疑和创新的科学品质。
【知识点】（重点、难点）：
重点 空气的组成，探究空气中氧气含量的测定。
难点 空气成分的实验思路设计及分析实验现象。
【实验准备】
1、多媒体素材——教学课件
分组实验：铜粉、水、相同规格的具支试管2只、相同规格的橡胶塞2个、量筒、酒精灯、铁架台、气球、注射器
演示实验：红磷、水、燃烧匙、集气瓶、烧杯、酒精灯、弹簧夹
【教学方法】自主实验探究法、自学指导法、分组实验法、讨论法
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
【新课导入】
猜谜语：一物到处有，用棒赶不走；眼睛看不见，手摸也没有；咀嚼无滋味，没它活不久。【揭示课题】这节课我们一起来进一步研究有关空气的成分【板书】第一节
空气的成分【实验探究一】空气的成分问题设置：我们生活的环境中有空气，人类的生活
( http: / / www.21cnjy.com )离不开空气，空气是一种重要的自然资源。那么空气是由一种物质组成的？还是由多种物质组成的？如果空气是由多种物质组成的，则空气中含有哪些物质？空气，看不见也摸不着，你能证明它的存在吗？或者能捕捉到它吗？提出假设：学生根据生活经验提出空气是由多种物质组成的假设。收集证据：根据已有知识，联
( http: / / www.21cnjy.com )系生活经验，收集到的证据可能有：①动物进行呼吸作用需要氧气，并放出二氧化碳；②植物进行光合作用要吸收水和二氧化碳，并放出氧气；③煤等燃料燃烧需要消耗氧气并放出二氧化碳；④夏天，从冰箱里拿出冰矿泉水，片刻后，矿泉水瓶外壁就会有水珠凝结；⑤酥脆的饼干在空气中长时间放置会受潮变软……做出结论：空气中含有氧气、二氧化碳、水蒸气和其他杂质（如尘埃）等多种物质。思维延伸：空气中还有其他成分吗？【实验探究二】空气的成分发现史自主学习：引导学生学习科学家对空气成分的研究过程。1、通过对拉瓦锡研究空气成分的实验过程，你有何感想？2、拉瓦锡通过这一实验得出了什么结论？3、拉瓦锡得出的结论有无不足 开拓视野：稀有气体的发现史。获得结论：空气中含有氧气、氮气、稀有气体、二氧化碳等多种成分。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_____________________________。背景资料：测定空气中氧气
( http: / / www.21cnjy.com )含量的方法很多，其原理都是利用某些物质在一定量的空气中完全消耗其中的氧气而又不产生其他气体，导致密闭容器内的压强减小，减少的体积即为空气中氧气的体积。即VO2=V减少=V反应前—V反应后【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？【实验探究三】测定空气中氧气的含量提出问题：如何测定空气中氧气的含量？信息链接：氧气是化学性质比较活泼的气体
( http: / / www.21cnjy.com )，在加热或点燃的条件下能与许多物质发生化学反应；氮气是化学性质比较稳定的气体，一般不与其它物质发生反应。收集证据：问题1·如何将密闭容器中的氧气而不产生新的气体？相信你会选择：现有下列反应可供选择，你认为可以选择：
点燃
①、碳
+
氧气
→
二氧化碳固
气
气
点燃②、硫
+
氧气
→
二氧化硫固
气
气点燃③、磷
+
氧气
→
五氧化二磷固
气
固点燃④、石蜡
+
氧气
→
二氧化碳
+
水固
气
气
液加热⑤、铜
+
氧气
→
氧化铜固
气
固可以选择_________,理由是__________________________.问题2·如何测得消耗掉氧气的体积？指导学生设计表格反应前密闭容器内的空气体积（ml）反应后剩余气体的体积(ml)反应消耗掉氧气的体积(ml)相信你会设计：请用给定的仪器组装一套密闭的容器（铜粉、水、相同规格的具支试管2只、相同规格的橡胶塞2个、量筒、酒精灯、铁架台、气球、注射器）
( http: / / www.21cnjy.com )问题3·根据设计的实验装置，密闭容器内的气体包括具支试管和注射器内的气体，因此将刚才设计的表格将如何改进？具支试管的容积(ml)反应前注射器内气体的体积(ml)反应后注射器内气体的体积(ml)反应消耗掉氧气的体积(ml)问题4·如何测得具支试管内空气的体积？问题5·如何利用同学们设计的装置来完成氧气含量的测定？学生边读步骤，师边简单演示实验的过程，
( http: / / www.21cnjy.com )并适时的提出相关的问题和实验的注意事项：量筒的正确读数？气球的作用？铜粉的取用？如何封闭注射器内一定气体的体积？封闭多少？装置的固定方法、顺序？用酒精灯给试管预热方法？为什么加热时要不断的推拉注射器？观察到铜粉颜色有何变化？停止加热后，为什么待试管冷却后读数？如何读取剩余气体的体积？【相信你会操作】指导学生进行分小组实验，强调安全及实验的注意事项实验步骤1、将一只具支试管注满水，塞上橡胶塞；然后打开橡胶塞，将水倒入量筒内，记录具支试管的容积。2、按照组装好的装置，移动注射器的活塞，在注射器中留下一定体积的气体，记录后插入橡胶塞中；根据酒精灯的高度，将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活塞，观察发生的现象。4、停止加热后，冷却到室温，将将气球内的气体全部挤入注射器内，记录录有关数据。观察到的现象铜丝表面的现象_____________________具支试管的容积(ml)反应前注射器内气体的体积(ml)反应后注射器内气体的体积(ml)反应消耗掉氧气的体积(ml)实验结论实验反思【思维发散】1·剩余气体主要是_______,具有的性质有_________________________2·这个实验可以证明空气是
（纯净物或混合物），原因
小组实验结果展示：相信你会反思：1·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？2·你认为实验成功的关键是什么？【拓展与迁移】你还能设计哪些实验方案来探究氧气的含量呢？演示方法二【介绍】空气中其他气体的体积分数【问题】以上我们了解了空气的成分，那么原始大气的成分是否和现代大气的成分一样呢？【多媒体展示】原始大气和现代的大气【自主学习】指导学生读取饼形图的信息【小结】①空气不是单一成分的物质；②空气中有1/5体积的氧气，剩余气体不支持燃烧；③空气的组成（强调体积分数）。
学生思考并回答,解释猜测的理由：空气是无色、无味的气体，其中含有的氧气能够支持呼吸等。 边听讲边思考学生讨论，交流，联系生活经验，通过举出与生活现象有关的例子，体会化学就在自己的身边根据已有知识，收集证据，进行归纳并得出结论学生自主学习课本P76的【多识一点】了解空气成分的发现史。（拉瓦锡探究空气成分的实验）1.了解拉瓦锡研究空气的实验所表现的科学态度2.了解拉瓦锡得出的“空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气体积的1/5”的结论，体会其实验原理3.了解空气中还有各种稀有气体等其他成分，认识拉瓦锡的结论中的不足 比较两种思路，说明拉瓦锡测定氧气含量的思路及原理分析得出物质需要满足的条件：1、能与氧气发生反应2、不能与氧气之外的气体反应3、生成物最好是固体根据背景资料提供的信息进行分组讨论、交流，比较各种方案的优缺点，说明理由，描述测定氧气含量的原理。小组讨论，分析需要测量的数据并设计表格 学生分组讨论，根据提供的仪器设计一套密闭容器学生根据提供的另一只具支试管进行设计回答（用水等量代替一学生读实验步骤，明确实验步骤及实验注意的事项小组合作进行实验，认真观察实验现象，对实验的现象和数据进行记录，并处理数据分析实验数据并得出结论。
小组讨论，分析原因学生体会实验原理并从中得出正确的实验结论。①装置气密性不好；②药品不足，没有把氧气耗尽；③没有等到装置冷却到室温就读数；④反应时间短、没有来回推拉注射器等，氧气反应不充分等。通过点拨设计其它实验方案通过观察实验及实验装置的分析，进一步明确测定原理。了解原始大气的成分和现代大气的形成通过对大气成分改变的认识，知道大气成分的改变归功于绿色植物的出现及其光合作用。阅读教材P74：了解，识记气体的含量氮气
78%
氧气
21%
稀有气体
0.934%
二氧化碳
0.033%
其他气体和杂质0.002%。
以谜语导入，迅速拉近学生与化学的距离，产生对化学的亲近感，营造和谐、轻松的学习氛围 激发学生的问题意识，培养学生的发散性思维。学生结合生活经验和已有的知识储备对空气进行重新审视，较为理性地、科学地整理自己对空气的认识，培养学生的语言表达能力。 设疑，激发起学生的学习兴趣。 培养学生自主学习的能力利用化学史进行严肃认真、敢于创新的优良品质的教育：1.培养学生的科学探究精神2.使学生初步了解空气的主要成分。3.告诫学生不迷信权威，树立“学无止境”的思想。 初步了解拉瓦锡的实验原理，启发学生理解空气中氧气含量测定的实验原理。培养学生的表达能力，在交流中取长补短。培养学生知识运用能力通过表格的设计，培养学生的分析问题的能力和表格设计能力。通过实验装置的设计，培养学生的团队合作精神及对实验设计的评价能力通过简单的示范，让学生明确实验步骤及实验应该注意的事项。培养学生的实验操作、数据处理等综合能力。 培养学生的分析能力和学会反思的习惯。使学生思维进一步拓
展，并开放实验室，使探究兴趣保持到课堂以外。帮助学生建立保护环境的意识。培养学生的读图能力。
【谈收获】通过本节课的学习，你对空气有哪些新的认识？举例说明除去混合物中某成分的方法？
从空气的组成、实验探究、测定原理及思想方法等进行总结。
培养学生的归纳能力和语言表达能力。
【检测】见检测题
做检测
当堂达标，及时巩固
【作业】预习第二课时，并用矿泉水瓶各收集一瓶操场和教室的空气样品。
【板书设计】
第一节
空气的成分一、空气的成分
二、空气成分的发现史氮气
78﹪氧气
21%稀有气体
0.934%二氧化碳
0.033%其它气体
0.002%
三、空气中氧气含量的测定
加热铜
+
氧气
→
氧化铜固
气
固
【教学反思】
基于学生已有的知识基础和生活经验，
( http: / / www.21cnjy.com )将教学的起点挂靠在已知与未知的衔接点上，是我在设计本节课教学时着力考虑的问题。因此，我在课前导学案上布置研究性课题——空气中有什么？课堂上让学生尽情的发表他们的见解，教师充分利用学生认识上的不足，不失时机的将问题的焦点聚集在新的知识点上。
兴趣是最好的老师，不断创设问题情境调动学
( http: / / www.21cnjy.com )生的积极性，激发探究学习的欲望，通过三个实验探究，对于看不见而又摸不着的空气有了真正的认识，认识到了空气这种混合物有了科学的依据，并对不同物质的空气成分及其作用有了深刻认识。对我们很好的利用空气资源有了科学依据，同时同学们对于混合物与纯净物的区别也有了更好的理解和更深刻的认识。对以后的微观认识和探索也奠定了基础。
针对现时的学生实验设计能力和动手操作
( http: / / www.21cnjy.com )能力还不是很强，为了有意识的锻炼学生的实验能力，本节课题应主要是在教师的问题引导下，学生通过自主探究，讨论交流的自主学习，从而让其掌握科学的学习方法。
检测题
1.下列各项中，属于纯净物的有_______，属于混合物的是________
A．清洁自来水
B．氧化铜
C．蒸馏水
D．二氧化碳
E.
氮气
F．新鲜空气
G．铁
H．氧气
I.
食盐水
2．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
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．除去密闭在集气瓶中空气里的氧气，且不准其他气体混入集气瓶中，那么集气瓶中燃烧得可燃物应选用（
）。
A、木炭
B、红磷
C、细铁丝
D、蜡烛
5．如图2-1所示装置可用来测定空气中
( http: / / www.21cnjy.com )氧气的含量。对该实验认识不正确是
(
)
A.铜粉的量不足会影响实验结论
B．装置不漏气是实验成功的重要因素之一
C．将铜粉改为碳也能得到正确的实验结论
D．不断的推拉注射器可以促使空气中的氧气充分被消耗
6.根据下列事实说明空气中含有的成分：
(1)煤可以在空气中燃烧，说明空气中含有________
空气中氧气含量的测定
(2)空气是制取氮肥的天然原料，说明空气中含有_______
(3)澄清的石灰水放在空气中会逐渐变浑浊，说明空气中含有________
7．下列方框中表示混合物的是（
），表示纯净物的是（
），表示化合物的是（
），表示单质的是（
）
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A
B
C
D
8.测定空气中氧气含量的实验装置如图2—3所示。
实验步骤如下：
①在集气瓶内加入少量水，并做好标记，将标记以上的
部分按体积分为5等份；
②检查装置的气密性；
③在燃烧匙内装入足量红磷，将导管上的止水夹夹紧，
在酒精灯上点燃红磷，立即伸人集气瓶中并塞紧橡皮塞；
④充分反应后，待集气瓶冷却至室温，打开止水夹。
请你根据实验回答下列问题：
(1)步骤③中发生反应的用文字表达为_____________；
(2)步骤④中打开止水夹后观察到的现象为：_____________；
(3)实验得出的关于空气组成的结论是：________________；
(4)该实验还可推论出氮气的性质，(写出两条即可)：________、__________。
答案：
1.属于纯净物的是：B.C.D.E.G..H；属于混合物的是A.
F
.I
2．BD
3．D
4．B
5．C
6.
(1)氧气；
(2)氮气；
(3)二氧化碳
7．CD；
AB；
B；
A
点燃
8．(1)磷+氧气
五氧化二磷
(2)水流入集气瓶，其体积约占标记以上部分的1／5
(或水上升1个刻度线)
(3)氧气约占空气总体积的1／5
(4)氮气难溶于水；氮气不支持燃烧(或氮气不能燃烧；或氮气不与红磷反应)
体积分数