稀有气体元素的发现
门捷列夫所预言的尚未发现的元素（锗、镓、钪）性质得到了证实。使化学家对寻找新元素发生了广泛的兴趣，这些新元素应该填满周期表上的空位。但是稀有气体一族元素的发现是完全出人意料的。门捷列夫预见到氢与锂之间有一个元素存在，但他没有能够预见到一族元素。 稀有气体中最先被发现的是氩。1882年J 瑞利想要证实谱劳特的假说，着手测定氢气
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"欢迎登陆21世纪教育网 )和氧气的密度以便证实或否定它们的相对原子质量(1∶16)。经过十年后他宣布，氢和氧的相对原子质量比实际上是1∶15.882。瑞利还测定了氮的密度，结果发现从大气中所分的氮的密度为1.252g/cm3，而从化学法中所得到的氮的密度为1.2505g/cm3，两者数值在小数点后第三位不相同。他提出了好几种假说来解释造成这种不一致的原因。他假定在大气氮中含有与臭氧相似的成分N3，但他在《自然》杂志上发表这一意见后没有引起广泛的注意。只有W 拉姆塞注意到了瑞利的实验，要求共同研究这一问题。拉姆塞检验了已测定的氮密度值，获得了同样的结果，他宣布这是因为大气氮中含有N3成分。
但是当拉姆塞着手对大气进行光谱分析时，他发现，在光谱中除了已知的氮谱线外还清楚地观察到了不属于任何一种已知元素的一组红色与绿色光谱线。毫无疑问，在大气氮中含有某种未知元素。这时他想起了卡文迪许过去做过的一种实验。卡文迪许让含有充足氧气的空气通过放电，以便固定（氧化）全部氮气。但是结果剩下约1/120的氮气不能被氧化。拉姆塞和瑞利重做了卡文迪许的实验，结果发现确实有体积约占1/80的氮不能被氧化。
两位科学家在研究这种剩余气体时发现，它的密度比氮气的密度要大得多。新的气体被命名为氩（英文为argon），其希腊文原意是“不活泼的、惰性的”。原来大气中含有0.93％的氩。在卡文迪许以后经过了一百多年，人们对空气进行了无数次的分析，但是都没有能够确定其中存在有1％左右的氩。氩是一种单原子的气体。氩的发现在科学界引起了极大的反响。它的性质是出乎意料的。它的化学性质不活泼特别令人难以理解。人们也不知道氩在周期表中应该放在什么位置上。 在氩于1894年被发现以后不久，又发现了一个稀有气体元素——氦。它的发现过程是这样的：1868年法国天文学家P 让森在印度观察日食，摄下了太阳色球层的光谱，在研究明片时发现在光谱中存在着明亮的谱线，与钠的黄色谱线不相吻合。两个月以后英国天文学家N 洛克耶（和E 弗兰克兰一起）研究日珥的光谱时又重新发现了不属于任何已知元素的黄色谱线。新元素被命名为氦（英文为Helium)。希腊文原意是太阳。两位天文学家的报告于1868年9月23日同时送到了巴黎科学院。 二十五年以后在太阳大气中发现氦这一事实仍然只是一件趣闻，虽然早有迹象表明地球上也存在这一元素。例如1881年意大利人L 帕尔米里报导，他自维苏威火山岩放出的气体中发现了氦气
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"欢迎登陆21世纪教育网 )，但是人们完全不相信他的报导。
1895年初瑞利和拉姆塞得悉美国人W 希尔布兰德在研究含铀的矿石钇铀矿时发现，将这种矿物加硫酸煮沸，放出了某种气体，他猜想这是氮气。1895年3月，拉姆塞重做了希尔布兰德的实验，获得了约20立方厘米的气体。在研究它的光谱时看到了明亮的黄色谱能，差不多与钠的黄色谱线相吻合。他猜想其中含有未知元素，暂定名为氪（意思是隐藏着的）。他把气体样品送去请著名光谱学家w 克鲁克斯进行分析，第二天就收到回电：《氪就是氦，请来看吧！》这样，第二个稀有气体就被发现了。不久人们又发现氦不仅存在于铀矿中，而且也存在于其他天然物中，特别是大气中。这就向拉姆塞重新提出了在周期表中如何安排氦和氩的位置的问题。他并没有马上想到在周期表中有特别的零族元素存在。但是布瓦博德朗采用了门捷列夫的方法，产生了上面的想法，并且预言还存在有三个未发现的稀有气体。他并且计算了它们的相对原子质量。精确到第三位、第四位数字。他所计算出相对原子质量分别为20.0945、84.01、137.71。这时拉姆塞也同样采用了门捷列夫的方法。得出结论认为还存在有另一个稀有气体，其相对原子质量为20。1897年8月他做了题为《尚未发现的一种气体》的报告。报告中指出：“采用门捷列夫先生的方法可以完全有把握地预言存在有另一种稀有气体，其相对原子质量约为20”。 拉姆塞开始寻找这种气体，研究了它的各种可能存在的场所，于是又回到研究大气层的空气上面来。这时已经发明了液化空气及其他气体的技术（w 特拉弗斯已经安装了这种设备）。1898年5月拉姆塞得到了少量的液态空气，研究了其中较重的组份（这是把大部分空气蒸发后剩下的残留气体）。5月31日他用光谱法发现了一种新气体——氪。这时人们对存在有一族稀有气体元素已毫不怀疑了。年6月7日拉姆塞用光谱法研究液态空气中较轻的组份，发现在光谱的紫色、红色、绿色部分中存在有一系列谱线，他把这种新发现的气体命名为氖（英文为neon），希腊文原意是“新的”。同年又发现了另一稀有气体氙（英文为xenon），希腊文原意是“陌生的”。这样，瑞利和拉姆塞完成了极其困难的研究工作，连同氡（1900年卢塞福和索迪发现自Ra生出的气体Rn也是一种稀有气体）发现了一整旗的稀有气体元素。两位科学家对微量气体所采用的操作方法可以说明这一工作确实困难。稀有气体的发现名副其实地是“第三位数字”的胜利，也就是分析的高度准确性的胜利。 我国已故化学家傅鹰说：“自这一段历史我们可以吸收几种教训。(1)有时大家认为已经完全解决了的问题实际并未完全解决，在1895年科学家认为空气的组成已经彻底明白了，谁知其中还藏有整族的元素！倘若瑞利是人云亦云地接受了当时的结论，钝气之发现至少要推迟若干年；(2)有时一种实验似乎没有多大的前途，但是却可以产生惊人的后果。精确测定气体的密度不能算是什么了不起的研究，然而要达到目的却并不容易。瑞利若是当时看不起这个比较平凡的工作（那时他已经是世界知名之士），或是不屑于亲自动手，就不会有这个大发现；(3)更重要的是他和拉姆塞不惜付出巨大的劳动。拉姆塞发现其他钝气时曾将百余吨的液体空气慢慢蒸发，逐步检查。这个工作不是懒汉所欢迎的”。课题：
1.2
体验化学探究
第
二
课时
学习目标：
1、知道科学探究的基本环节。
2、通过探究蜡烛燃烧的奥秘，增进对科学探究各环节的理解，初步学习实验设计，反思表达的方法。
3、体验科学探究的乐趣。
知识点（含重点、难点）：
重点：科学探究的基本环节。
难点：从探究实例中增进对科学探究的要素理解。
实验准备：
多媒体；澄清石灰水；烧杯，蜡烛，火柴，尖嘴玻璃管，坩埚钳，秒表等。
板书设计：
学习过程：
师生互动
活动意图
【情景创设】播放视频资料，空气成分的发现史。指导学生观看，了解科学家的科学探究过程。链接地址：http://21世纪教育网/u11/v_ODYyODI0.html
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教师提问：有了问题，就要设法找出答案，请结合物理、生物等学科的学习谈谈如何寻找问题的答案。
激发学习兴趣，体会科学家的科学探究过程。
【释疑解惑】二、通过科学探究解决问题学生分组讨论交流，发表自己的见解。根据学生的回答，师生共同总结：
1、科学探究是学习化学重要而有效的方式，化学实验是进行科学探究的重要途径。2、科学探究的基本环节：提出问题→猜想假设→收集证据（包括通过实验、调查或查阅资料等方法）→获得结论（通过分析、比较、概括）→反思与评价→表达与交流【实验探究1-1】探究蜡烛燃烧的奥秘教师指导学生参与小明同学的实验探究，或者学生自主提出有关蜡烛燃烧问题的探究活动。特别提醒学生要注意实验方案是否科学、合理、可行等方面的论证。学生在阅读小明同学的实验探究方案基础上实施实验，或者模仿小明同学探究的全过程进行自主探究，展开分组实验，并交流共享探究结果，讨论、交流对科学探究各环节要素的理解。（教师巡视各小组的探究过程，适当地给予帮助。）三、对探究活动进行反思【活动天地】书写化学探究实验报告
学生在教师指导下，以“活动天地1-4”中化学探究实验报告为范例，分组撰写《探究蜡烛燃烧的奥秘》实验报告。【投影资料】
科学家在探究活动后进行反思才得到了重大发现，如稀有气体的发现。链接地址：http://21世纪教育网kdgc.cn/GetKnowledge/zh-CN/p504_k919.aspx
学生观看资料，交流、讨论、发表自己的感想。【投影问题】
1、常言道“三思而后行”，“行后而三思”同样重要。小明同学实验后，对探究活动的哪些方面进行了反思？做了哪些改进？
2、你认为对探究活动应该从哪些方面进行反思呢？3、对照自己撰写的实验报告或教师提供的案例进行讨论反思，做出评价，并相互交流。学生分组讨论、交流，并回答问题。教师予以引导，还可以提供一些有特色的探究案例，如实验方案不科学、不够环保、不简洁的，获得实验数据存在较大差异的，猜想与结论不符的等，让学生分析和反思问题所在。
根据学生已有的知识经验，使学生初步明确要通过科学探究解决问题，了解科学探究的基本环节。通过探究活动，使学生明确化学实验是进行科学探究的重要途径；增进对科学探究各环节要素的理解；提高科学探究能力；体验科学探究的乐趣。
使学生学会如何撰写实验报告。
通过事实说明，科学探究需要动手操作，更需要动脑思考，是一个动手与动脑紧密结合的过程。在具体事例引领下，归纳反思视角与方法，使学生更加明确应从哪些方面对探究活动进行反思，养成良好的科学探究习惯。
[投影]
课中检测
1、科学探究的基本环节是
、
、
、
、
、
。2、给你一盒火柴和一盏酒精灯，请你设计实验证明酒精灯火焰温度的高低。如果要证明焰心处的主要物质不是酒精燃烧的产物二氧化碳和水而是酒精蒸气，怎样设计一个实验？3、小红同学在化学实验课上建议，用碘水可将淀粉溶液与食盐溶液区别开来，这个环节属于科学探究中的（
）
A．提出假设
B.设计实验
C.交流共享
D.做出结论4、在“影响蜡烛燃烧时间的因素”的实验探究中，以下假设不合理的是
（
）A、影响蜡烛燃烧的时间可能与蜡烛的颜色、质地有关
B、影响蜡烛燃烧的时间可能与蜡烛燃烧产生的火焰颜色有关C、影响蜡烛燃烧的时间可能与所扣的烧杯的粗细、高矮有关
D、影响蜡烛燃烧的时间可能与蜡烛的粗细、高矮有关5、问题：蜡烛刚熄灭时，总会有一缕白烟冒出，它的成分是什么呢？有人提出如下假设：
A、白烟是燃烧生成的二氧化碳；
B、白烟是燃烧生成的水蒸气；
C、白烟是石蜡蒸气凝成的石蜡固体小颗粒。实验：
（1）吹灭蜡烛，立即用一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩住白烟，其目的是为了验证假设
，但这样做并不能得出正确的结论，原因是
。
（2）吹灭蜡烛，立即将一个干冷的烧杯放在白烟上，烧杯内没有水雾，说明白烟不是
。
（3）吹灭蜡烛，立即用燃着的木条去点白烟（注意不要接触烛芯），发现蜡烛被重新点燃，说明白烟具有可燃性，这为假设
提供了证据。同时可排除假设
，因为
。
答案：1.
提出问题、猜想假设、收集证据、获得结论、反思与评价、表达与交流
2.合理即可
3.B
4.B
5.（1）A
蜡烛燃烧也会产生二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊
（2）水蒸气
（3）C
A
二氧化碳不能燃烧
总结：
通过本节课的学习，谈一谈应该怎样才能学好化学？谈收获与不足。
布置作业：
1、助学P6“课后评价”部分。
2、去图书室借阅或登陆网站获取资料：了解有关化学家的传记、化学史、化学上的发现与发明，看看化学家们是如何进行科学探究的。
教后反思：
一、建议给学生留足“探究”空间（思考空间、提出问题空间、实验空间、交流空间、反思空间、表达空间），让学生体会到科学探究的乐趣。
二、教学中应注重“方法”引领（提出问题方法、实验设计方法、反思表达方法），培养学生的科学探究能力。(共23张PPT)
§1.2体验化学探究
——通过科学探究解决问题
学习目录
学习目标
1、知道科学探究的基本环节。
2、通过探究蜡烛燃烧的奥秘，增进对科学探究各环节的理解，初步学习实验设计，反思表达的方法
3、体验科学探究的乐趣。
18世纪中叶以前，人们一直把空气看作是一种单一成分的物质。拉瓦锡对此提出了异议，并且展开了自己的研究。
请结合物理、生物等学科的学习谈谈如何寻找问题的答案？
二、通过科学探究解决问题
阅读课本P11-P13内容，完成下列思考题：
1、_______是学习化学重要而有效的方式。
2、_______是进行科学探究的重要途径。
3、科学探究有哪几个环节？
科学探究
化学实验
3、科学探究的基本环节：________
→
________
→
________
（包括通过实验、调查或查阅资料等方法）→
________（通过分析、比较、概括）
→
_________
→
__________。
提出问题
猜想假设
收集证据
获得结论
反思与评价
表达与交流
雖然只是一根火柴
....
课题：
探究蜡烛燃烧的奥秘
小组活动：
1、参与小明同学的实验探究。或
2、自主提出有关蜡烛燃烧问题展开探究活动。
注意：实验方案是否科学、合理、可行等。
提出问题
蜡烛燃烧时是固体石蜡
在燃烧，还是熔化后的
蜡油在燃烧，还是气
化后的石蜡蒸气在燃烧
呢？
供学生参考的问题：
1、蜡烛燃烧生成了哪些物质？
2、蜡烛中含有哪些成分？
3、哪些因素可能影响蜡烛燃
烧的时间？……
猜想1、蜡烛燃烧是石蜡固体在燃烧。
猜想3、蜡烛燃烧是石蜡气化成的石蜡蒸气在燃烧。
猜想2、蜡烛燃烧是石蜡熔化成的蜡油在燃烧。
猜想与假设
请同学们根据提供的仪器和药品以小组为单位讨论实验方案，讨论完毕进行小组交流。
要求:
1.实验方案以书面形式呈现。
2.每组必须推选至少一位发言人交流。
设计实验方案
可供选用的仪器和药品：玻璃片
坩埚钳
小烧杯（盛废弃物）
短玻璃管
长玻璃管
尖嘴玻璃管
蜡烛一根
抽掉烛芯的蜡烛一块
提示：有其他仪器需求，可让老师继续提供。
探究任务1.如何验证蜡烛燃烧是否
是石蜡固体在燃烧？
进行实验
从蜡烛上切下一块固体石蜡，放在蒸发皿里，尝试用火柴点燃
。
探究任务2：如何验证蜡烛燃烧是否是液态石蜡在燃烧？
进行实验
点燃一支蜡烛，待烛心周围有较多的石蜡油产生时，熄灭蜡烛，立即尝试用火柴点燃石蜡油。
探究任务3：如何验证蜡烛燃烧是否是石蜡蒸气在燃烧？
进行实验
用坩埚钳加持一根短尖嘴玻璃管，将其末端插入燃着的蜡烛烛心附近，一段时间后用火柴在玻璃管尖嘴处点燃。
获得结论
蜡烛燃烧实质是石蜡蒸气在燃烧。
三、对探究活动进行反思
化学探究实验报告
姓名：_________
合作者：___________
班级：_________
日
期：——————
实验名称：_____________________
实验目的：_____________________
实验步骤和现象：_____________________________
______________________________
_______________________________
实验结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
反思：
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
1、对本次实验的反思：_____________________。
2、希望进一步探究的问题：__________________。
提示：
观看资料，交流讨论，发表自己的感想。
瑞
利
拉姆塞
思考：
1、常言道“三思而后行”，“行后而三思”同样重要。小明同学实验后，对探究活动的哪些方面进行了反思？做了哪些改进？
2、你认为对探究活动应该从哪些方面进行反思呢？
3、对照自己撰写的实验报告进行讨论反思，做出评价。
1、科学探究是学习化学的重要而有效的学习方式，
化学实验是进行科学探究的重要途径
2、科学探究基本环节包括：“提出问题”、“猜想
与假设”、“收集证据（包括设计实验方案、进
行实验等）”、“获得结论”、“反思与评价”、
“表达与交流”等
。
课堂检测
1、科学探究的基本环节是
、
、
、
、
、
等
。
2、给你一盒火柴和一盏酒精灯，请你设计实验证明酒精灯火焰温度的高低。如果要证明焰心处的主要物质不是酒精燃烧的产物二氧化碳和水而是酒精蒸气，怎样设计一个实验？
提出问题
猜想假设
收集证据
获得结论
反思与评价
表达与交流
3、小红同学在化学实验课上建议，用碘水可将淀粉溶液与食盐溶液区别开来，这个环节属于科学探究中的（
）
A．提出假设
B.设计实验
C.交流共享
D.做出结论
B
4、在“影响蜡烛燃烧时间的因素”的实验探究中，以下假设不合理的是
（
）
A、影响蜡烛燃烧的时间可能与蜡烛的颜色、质地有关
B、影响蜡烛燃烧的时间可能与蜡烛燃烧产生的火焰颜色有关
C、影响蜡烛燃烧的时间可能与所扣的烧杯的粗细、高矮有关
D、影响蜡烛燃烧的时间可能与蜡烛的粗细、高矮有关
B
5、问题：蜡烛刚熄灭时，总会有一缕白烟冒出，它的成分是什么呢？有人提出如下假设：
A、白烟是燃烧生成的二氧化碳；
B、白烟是燃烧生成的水蒸气；
C、白烟是石蜡蒸气凝成的石蜡固体小颗粒。
实验：
（1）吹灭蜡烛，立即用一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩住白烟，其目的是为了验证假设
，但这样做并不能得出正确的结论，原因是
。
A
蜡烛燃烧也会产生
二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊
（2）吹灭蜡烛，立即将一个干冷的烧杯放在白烟上，烧杯内没有水雾，说明白烟不是
。
（3）吹灭蜡烛，立即用燃着的木条去点白烟（注意不要接触烛芯），发现蜡烛被重新点燃，说明白烟具有可燃性，这为假设
提供了证据。同时可排除假设
，因为
。
水蒸气
C
A
二氧化碳不能燃烧
答案
1.
提出问题、猜想假设、收集证据、获得结论、反思与评价、表达与交流
2.合理即可
3.B
4.B
5.（1）A
蜡烛燃烧也会产生二氧化碳使澄清的石灰水变浑浊
（2）水蒸气
（3）C
A
二氧化碳不能燃烧
课后寄语
化学源于生活,又反过来
服务于生活.如果你无愧于
化学,那化学就可以助你
到达胜利的彼岸.
