2.1 空气 教案

空气
【教学目标】
1．知识与技能
（1）了解空气的主要成分；
（2）了解氧气、氮气、稀有气体的主要物理性质和用途；
（3）初步认识纯净物，混合物的概念；
2．过程与方法
（1）初步学习科学实验的方法，进行观察、记录并初步学习分析实验现象；
（2）学习运用观察、实验、收集资料，从日常生活经验进行总结等方法获取信息；
（3）运用分析、对比、归纳的方法对获取的信息进行整理。
3．情感、态度与价值观
（1）树立对待任何事物都必须有一个实事求是的科学态度；
（2）保持对生活中化学现象的好奇心和求知欲，充分发展学习化学的兴趣；
（3）逐步树立关注社会，热爱自然并为社会进步而学习化学的远大志向。
【教学重点】
1．空气的组成；
2．空气组成物质的性质和用途。
【教学难点】
1．培养学生对实验的观察能力和分析思维能力；
2．不断激发学生学习化学的兴趣，以便能很快适应化学课的教学。
【教学准备】
1．教师用具：
（1）投影仪、挂图(O2．N2．稀有气体的用途)；
（2）集气瓶、燃烧匙、红磷、烧杯、塞子(带导管)、弹簧夹、火柴。
2．学生用具：
空气发现史的资料、稀有气体用途的资料等等。
【教学过程】
一、导入新课
【导入一】我们周围存在一种“看不到摸不着”的物质即空气，它跟我们的生活最密切，你能用一个简单的实验或实例来说明无色无味不易察觉的空气确实存在吗？（堵住注射器的末端后推动活塞很难推动，可以证明空气的存在。）今天我们就来学习有关空气的知识。
【导入二】随着工业的发展，大气污染越来越严重，已经到了危及人们正常生活的地步。许多城市每天都要进行空气质量报告，以便及时控制污染程度。作为祖国未来建设者的我们也应了解这一情况，为了未来美好的生活应努力学习，将来用科学的力量来改变现状。要实现这一目标，我们还要从我们周围的空气来开始学习。
二、推进新课
［过渡］因为空气是一种无色、无味的气体，所以人们对空气的认识比较晚。17世纪中叶以前，人们一直认为空气是一种单一成分的物质，直到18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。
（一）空气的成分
［分析］为了搞清楚空气的成分，很多科学家都致力于这方面的研究。其中，最有名的是法国的化学家拉瓦锡，他最早运用天平作为研究工具，用液态的金属汞作为研究对象，最终研究出了空气的成分。
［图片展示］
研究空气成分的装置
［分析］拉瓦锡并不是最早研究空气成分的人，在他之前已有很多科学家着手研究空气的组成。如瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特里，他们很早就发现了空气中的氧气。但拉瓦锡最早用实验得出了结论：空气是由氧气和氮气组成的。氧气约占空气总体积的1/5．
［过渡］拉瓦锡的实验是在200多年前做的，由于受到当时条件的限制，他的实验比较麻烦。现在我们已经能用简单的实验来验证拉瓦锡所得出的结论，接下来我们就用红磷做原料来测定一下空气中氧气的含量。
［实验］实验步骤：
① 检查装置的气密性；
② 向集气瓶中预先加入少量水；
③ 点燃红磷后要立即伸入集气瓶中，并塞紧塞子。
现象：红磷燃烧产生大量白烟，生成一种白色固体，水面尽管上升了，但上升不到1／5。
结论：集气瓶内水面上升，说明空气中的氧气被消耗了。
［讨论］拉瓦锡通过实验得出的结论是氧气约占空气总体积的1／5，而在我们的实验中，为什么气体减少的体积小于1/5？红磷熄灭后瓶内还有没有残余的氧气？
［结论］该实验中，水面上升达不到1／5体积是因为氧气含量低，或者我们在塞塞子的过程中，已经有少部分氧气被消耗掉。红磷熄灭后瓶内没有残余的氧气，如果还有氧气，红磷还能继续燃烧。
［分析］在红磷燃烧这个实验中，红磷与空气中的氧气反应，生成了一种叫做五氧化二磷的白色固体，我们可以用文字的形式把这个反应表示出来：
红磷+氧气五氧化二磷
［分析］随着科学技术的不断发展和实验仪器的不断精密化，空气中的其他成分也被科学家通过实验一一发现。
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％
［过渡］空气是由多种成分组成的，我们把它叫做混合物。而空气中的氮气或氧气都只由一种物质组成，我们把它们叫做纯净物。
（二）纯净物和混合物
［分析］纯净物可以用专门的化学符号表示。如氧气：O2．氮气：N2．红磷：P、五氧化二磷：P2O5．
[注：元素符号和化学式不必做过多的解释，只说明这是一种表示物质的符号就可以了]
纯净物：由一种物质组成(可用专门的化学符号表示)
混合物：由两种或多种物质混合而成(没有专门的化学符号表示)
［举例］纯净物有固定的组成，如氧气、氮气。混合物没有固定的组成，组成混合物的各物质之间不发生化学反应，它们各自保持各自的性质。如空气中的氧气和氮气就各自保持了自己的性质。
［分析］空气中的各种成分作为原料广泛用于生产化肥、化工产品、炼钢、石油加工、运输、电光源等领域，是人类生产活动的重要资源。
（三）空气是一种重要的自然资源
［分析］过去，人们曾把氧气叫做“养气”，这充分说明了氧气的重要性。
1．氮气的用途
（1）重要的化工原料 （2）保护气 （3）提供低温环境
［过渡］ 从氮气可作保护气这一事实知，物质的性质决定物质的用途。你能从下面的讨论中获得氮气的性质吗？
［讨论］
（1）燃烧着的红磷熄灭了，这种现象说明氮气能不能支持燃烧？
（2）集气瓶内水平面上升一定高度后，还继续上升吗？这种现象能不能说明氮气不易溶于水？
（3）空气所表现出来的某些性质，能不能在一定程度上代表氮气的性质？
［结论］
（1）氮气不能支持燃烧。
（2）集气瓶内水面上升一定高度后，不能继续上升。该现象说明氮气不易溶于水。
（3）空气所表现出来的性质，不能在一定程度上代表氮气的性质(如磷能在空气中燃烧，但却不能在氮气中燃烧)。
［提问］通过日常生活对空气的观察及上面的讨论，并结合物理性质的概念，你能描述氮气的物理性质吗？
［回答］
物质
颜色
状态
气味
标准状况下的密度
熔点
沸点
是否易溶于水
氮气
无色
气体
无味
1．251 g·L-1
-209．9 ℃
-195．8 ℃
不易溶于水
［过渡］空气中除了氧气和氮气外，还有一类很重要的气体就是稀有气体。接下来，我们就来学习稀有气体的有关知识。
2．氧气的用途
（1）供给呼吸 （2）支持燃烧
［提问］你们知道为什么要在装入零食的食品袋中充入氮气吗？
［回答］甲：为了防止食品被挤碎或压碎。
乙：为了掩盖袋里食品量比较少的真相。
丙：为了防止食品变质。
［分析］氮气之所以能用于食品防腐，是因为氮气性质不活泼。灯泡中充氮以延长使用寿命，焊接金属用氮作保护气，都是利用了氮气不活泼这一性质。氮气还可作为重要的化工原料、保护气、提供低温环境。
3．稀有气体
［分析］稀有气体曾叫做“惰性气体”。这是由于稀有气体性质不活泼，人们在发现它们的时候普遍认为这些气体不能跟其他物质发生化学反应。但随着科学技术的发展，人们发现有些惰性气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质，于是又把它们改作为稀有气体。在空气的成分中，稀有气体所占比率虽然不大，但却很重要。
［思考］稀有气体的用途［通过阅读让学生总结稀有气体的用途］。
［回答］① 可用作保护气；② 可制成多种用途的电光源；③ 可用于激光技术。
［思考］除了课本上讲到的稀有气体的用途外，谁还知道稀有气体的其他用途呢？
［回答］① 广场、体育场、飞机场等场所所用的灯里充了氙气，通电时能发出比荧光灯强几万倍的强光，因此叫做“人造小太阳”。
② 航空、航海的指示灯里充入了氖气，通电时发出红光，这种光能穿透浓雾。
［总结］通过大家刚才的回答和讨论，我们可以总结出稀有气体具有如下用途：
（1）保护气（2）电光源（3）激光技术（4）冷却剂（5）麻醉剂
［分析］洁净的空气对于人类和其他动植物都是非常重要的。一个成年人每天吸入的空气约为12 m3—16 m3．但是，随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染，被污染的空气会严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡，故保护我们的空气已成了全世界人民都关注的问题。
［课堂练习］
1．空气的成分按体积计算，含量最多的气体是( )
A．氧气 B．氮气 C．稀有气体 D．二氧化碳
2．下列关于稀有气体的叙述中错误的是( )
A．曾被称为惰性气体
B．都是无色、无味的气体
C．都不能与其他物质发生反应
D．稀有气体有广泛用途
答案：1．B 2．C
［课堂小结］
本课题我们重点学习了空气的组成和用途，同时还知道了纯净物和混合物等概念。
【板书设计】
空气
一、空气的成分
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％
二、纯净物和混合物
纯净物：由一种物质组成(可用专门的化学符号表示)
混合物：由两种或多种物质混合而成(没有专门的化学符号表示)
三、空气是一种宝贵的资源
1．氮气的用途
（1）重要的化工原料 （2）保护气 （3）提供低温环境
2．氧气的用途
（1）供给呼吸 （2）支持燃烧
3．稀有气体
（1）保护气 （2）电光源 （3）激光技术 （4）冷却剂 （5）麻醉剂
【作业布置】
1．生活中的下列物质，属于纯净物的是（ ）
A．矿泉水 B．白酒 C．米醋 D．干冰
2．我们已经知道，空气的主要成分是氮气和氧气。下图是测定空气中氧气含量的实验装置，试回答下列问题：
（1）实验过程中，燃烧匙里为什么要盛放过量的红磷？
（2）这个实验除了可以得出O2约占空气体积的1／5的结论外，还可推出氮气____________(填“难”或“易”)溶于水和其化学性质____________(填“活泼”或“不活泼”)的结论。
（3）此实验过程中能否用碳、硫代替红磷？
参考答案：
1．D
2．（1）让O2尽量消耗完全，使测得O2的体积更接近空气O2的实际体积
（2）难 不活泼 （3）不能
【教学反思】
本节课以“测定空气中氧气含量”的实验为中心，引导学生从日常生活经验和第一单元的知识出发，先是让学生用多种方式感知空气的存在，接着由学生举实例证明空气含有的多种物质，进而提出探究空气中多种成分（主要是氧气）含量的任务。这样就创设了一个生动而真实的问题情境。真正体现了引导学生“合作、自主、探究”学习的新理念，这样效果会更好。