《第1节
空气与氧气》
第1课时
教学目标
1.
了解空气的组成成分及体积分数，知道二氧化碳、水蒸气、氧气的验证方法。
2.
通过实验知道空气中氧气的体积分数，并会分析实验现象。
3.
初步理解空气中氧气含量测定的实验原理，知道气体体积测定的方法，并让学生体会到转化思想在科学研究中的重要性。
4.
培养学生在探究实验中学会观察、分析实验现象并得到实验结论的能力情感态度、价值观。
5.
体验实验探究的乐趣，增强对生活和科学现象的好奇心和探究欲，发展学习科学的兴趣。
教学重、难点
【教学重点】
空气的成分及氧气体积分数的测定。
【教学难点】
空气中氧气体积分数测定的实验原理以及实验现象分析。
课前准备
幻灯片、投影仪等；
2.石灰水、试管、洗耳球、小木条、集气瓶、双孔橡皮塞、红磷、导管、烧杯、氧气、火柴等。
教学过程
课程引入
教师出示谜语：
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，
没它活不了。
【提问】空气一直在我们身边，我们很熟悉它，但是我们又容易忽视它，它是我们人类生存必不可少的宝贝，但是你了解它吗？知道它是由哪些物质组成的吗？
【讲述】空气在人们的生产、生活中扮演着重要的作用，我们人类呼吸作用离不开空气，为了提高粮食生产，人类需要使用化肥，生产氮肥的时候需要空气中的一种气体，还有漂亮的霓虹灯也跟空气中一种气体有关，那么空气的成分到底是怎样的呢？我们一起走进空气的成分来学习一下吧。
二、新课讲解：
【讲述】在18世纪中业以前人们认为空气的成分是单一的，那个时候人们认为空气中只有一种物质，很多科学家都曾经研究过空气的成分。
【组织讨论】同学们你们知道空气的成分有哪些吗？这些物质在空气中的体积分数分别是多少呢？
【提问】在这些气体中哪种气体与我们生命活动关系最密切？如何证明它的存在呢？请同和老师一起通过实验来探究。
证明空气中含有CO2的实验：
结论1：空气中含有二氧化碳，但含量较少。
请同学们思考，如果用下列装置检验二氧化碳气体，可以将空气从右侧的管通入吗？
2．取一瓶空气和一瓶氧气，把一根燃着的木条先后插入两集气瓶中，观察木条在两集气瓶
中燃烧的剧烈程度是否相同？如何解析该现象？
结论2：空气中含有氧气，但浓度较低。
3．
把
1
滴
水
滴
在
白
色
的
无
水
硫
酸
铜（CuSO4）粉末上，观察无水硫酸铜粉末颜色的变化情况。把一些碎冰放入一个干燥的烧杯里，用表面皿盖在烧杯口上。过一会儿，在表面皿里加一些无水硫酸铜，发现无水硫酸铜变蓝。出现这一现象的原因是空气中的水蒸气遇冷凝结成小水珠。这说明空气中含有水蒸气。
结论3：空气中含有水蒸气，但含量较少。
【总结】空气中含有氧气、二氧化碳、水蒸气灯，空气中还含有一种气体就是稀有气体，夜晚闪烁的霓虹灯就是因为填充了不同种类的霓虹灯。请同学们阅读材料了解稀有气体氙的发现过程
【展示】课件展示氙的发现过程。
【讲述】法国化学家拉瓦锡，曾经他把少量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。他研究了剩余4/5体积的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，他认为这些气体全部都是氮气（拉丁文原意是“不能维持生命”）。但是这个实验所用时间较长，操作装置比较复杂，且实验过程中对环境有污染。
【提问】如果让同学们模拟拉瓦锡测定空气成分的实验，探究空气的成分，你们如何选择药品、仪器，设计装置进行实验呢？
【组织讨论】分析上述实验，讨论设计装置并进行实验。
【讲述】好，现在我们来分析利用红磷燃烧法测定空气中氧气含量。
实验原理
利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积
实验装置
仪器：集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、导气管、乳胶管、弹簧夹、烧杯、酒精灯及火柴（点燃红磷时使用）。
药品：红磷、水
实验装置如图所示
实验步骤
①连接装置并检查装置的气密性；
②在集气瓶内装入少量的水，再把剩余的容积分成五等份，并用橡皮筋做上记号；
③
用弹簧夹夹紧乳胶管，点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入瓶中，并把塞子塞紧；
④
燃烧结束并冷却至室温后，打开弹簧夹。
实验现象
①红磷燃烧，发出黄色火焰，有大量白烟生成，放出热量；
②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。
实验分析
红磷燃烧生成五氧化二磷固体，其扩散到空气中形成“白烟”；五氧化二磷固体极易溶于水，不占有集气瓶中空气的体积，而红磷燃烧过程中消耗了瓶内的氧气，使得瓶内气体体积减少，冷却后大气压把烧杯内的水压进集气瓶，压进瓶内的水约是集气瓶内消耗的氧气的体积。
反应的文字表达式：磷+氧气五氧化二磷
实验结论
空气中氧气约占空气总体积的1／5
注意事项
①红磷要过量：如果红磷的量不足，则不能将集气瓶内空气中的氧气完全反应掉，集气瓶内水面上升不到原剩余空气的体积的1/5，导致测得空气中氧气的体积分数偏小。
②装置必须密封：若装置的气密性不好，当集气瓶内氧气耗尽时，瓶内压强减小，瓶外空气会进入集气瓶内，导致进入水的体积减少，测得的氧气的体积分数偏小。
③冷却后打开弹簧夹：只有冷却到室温时，才能打开弹簧夹，这是因为温度较高时集气瓶内气体的压强较大，进入瓶内水的体积减少，引起测量结果偏低。
④插入燃烧匙的速度要快：插入燃烧匙的速度若是太慢，瓶内部分空气受热会逸出，所以进入集气瓶内的水的体积会增大，会引起测量结果大于1/5。
⑤弹簧夹要夹紧：弹簧夹若是没有夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出，使得最后进入集气瓶内的水的体积会增大，从而使测量结果大于1/5。
⑥实验所用药品一般为红磷，不能用硫、木炭、铁丝等物质代替。因为硫或木炭燃烧后生成的是二氧化硫或二氧化碳(均为气体)，而生成的气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果误差加大。铁丝在空气中不能燃烧。⑦集气瓶内加入少量水的目的：迅速降温、吸收产生的白烟，防止燃烧物溅落下来炸裂瓶底。
【展示】播放视频“空气中氧气含量测定”。
【总结】通过实验测定空气中各气体体积分数分别为：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%。
三、随堂练习
1.夏天从冰箱里拿出一瓶饮料，放在空气中，饮料外壁会潮湿，说明空气中含有（
）
A．氮气
B．氧气
C．水蒸气
D．二氧化碳
答案：C
2.
法国化学家拉瓦锡从实验得出空气是由（
）
A．二氧化碳和氧气组成
B．氮气和氧气组成
C．氮气和氨气组成
D．氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等组成
答案：B
3.
如图装置常用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．红磷燃烧产生大量白色烟雾
B．燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝
C．该实验可说明N2难溶于水
D．红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5
答案：C
四、课堂小结
1．空气中氧气含量的测定
实验现象：红磷燃烧产生大量白烟、放出热量，水进入集气瓶的体积约占集气瓶容积的1/5。
反应的文字表达式：红磷+氧气五氧化二磷。
实验结论：氧气约占空气体积的1/5。
2．空气的成分及含量：
按体积分数：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%。
五、板书设计
第3章
空气与生命
第1节
空气与氧气
空气的成分及用途
1．空气的成分的验证：
（1）空气中含有二氧化碳气体，但含量比较少。
（2）空气中含有氧气，但浓度较低。
（3）空气中含水蒸气，但含量比较少。
二、空气中氧气含量测定
（1）实验装置
（2）实验步骤
（3）实验原理
（4）注意结果
空气中各种气体的体积分数分别为（按体积分数计）：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%。(共21张PPT)
第一节
空气与氧气（第2课时）
第3章
空气与生命
一、课程导入
H2O
一物到处有，
用棒赶不走，
眼睛看不见，
手摸也没有，
咀嚼没滋味，
没它活不了。
二、新课讲解
O2（氧气）
CO2（二氧化碳）
H2O（水蒸气）
1.
空气是一种纯净物吗？
2.
空气中有哪些成分
N2（氮气）
稀有气体
如何证明空气中含有
这些物质？
空气的成分
二、新课讲解
证明空气中含有CO2的实验
吹气
空气
澄清石灰水
操作：
CO2
洗耳球
现象：
澄清石灰水变浑浊
澄清石灰水变浑浊，速度较慢
结论1：空气中含有
，但含量
。
二氧化碳
较少
二、新课讲解
用大针筒把空气压入石灰水中。石灰水是否变浑浊？
_______。这说明空气中含有__________。
思考：可以将空气从右边导管通入吗？
是
二氧化碳
二、新课讲解
证明空气中含有O2的实验
空气
氧气
一根燃烧的木条
操作：
现象：
木条在氧气中燃烧
很剧烈
木条在空气中
继续燃烧
结论2：空气中含有
，但浓度
。
氧气
较低
思考：
木条燃烧的剧烈程度是否相同？如何解释该现象？
二、新课讲解
证明空气中有水蒸气（H2O）
变蓝色
现象：
水
CuSO4
CuSO4.5H2O
无水硫酸铜
遇水
（硫酸铜晶体）
结论3：空气中含有
，但含量
。
水蒸气
较少
二、新课讲解
二、新课讲解
通过以上的活动可以初步确定，空气中至少
含有
、
和
等物质。
空气是一种
。
混合物
CO2
O2
水蒸气（H2O）
法国科学家
拉瓦锡
空气
O2
约占总体积的1/5
N2
约占总体积的4/5
二、新课讲解
拉瓦锡测定空气成分
二、新课讲解
能否设计一个实验测定空气中氧气的含量
A.
实验装置：
A
B
C
D
E
燃烧匙
集气瓶
止水夹
导管
烧杯
F
水
二、新课讲解
1.按图把装置连接，先在广口瓶内加入少量水，再把剩余的容积用记号划成5等份。
B.
实验步骤：
2.点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，
观察现象：__________________________
红磷继续燃烧，产生大量白烟。
二、新课讲解
3.火焰熄灭后，振荡集气瓶，打开导管上的夹子，
出现什么现象？_________________________。
瓶内水位变化__________________________________；
消耗的气体跟余下的气体的体积比为______。
水从烧杯被压入广口瓶内
水位上升，水的体积约占瓶容积的1/5
1
:
4
4.
实验说明：
空气中氧气的体积约占总体积的1/5。
B.
实验步骤：
二、新课讲解
C.
实验原理：
红磷在密闭容器内充分燃烧，消耗空气中的
，生成五氧化二磷
(填写状态）。容器内部的压强
，
将烧杯中的水压入广口瓶中，水的体积正好填补消耗掉的
的体积，从而确定空气中氧气的体积分数。
氧气
固体
减小
大气压
氧气
二、新课讲解
①红磷要过量；
②装置必须密封；
③完全冷却后打开弹簧夹；
④插入燃烧匙的速度要快；
⑤弹簧夹要夹紧；
⑥塞塞子要迅速；
⑦集气瓶内加入少量水
；
⑧实验所用药品一般为红磷，不能用硫、木炭、铁丝等物质代替。
注意事项（误差分析）
二、新课讲解
【教学实验】测定空气里氧气的含量”。
二、新课讲解
成分
氮气
氧气
稀有气体
二氧化碳
其他气体和杂质
体积分数
78%
21%
0.94%
0.03%
0.03%
结论：
三、随堂练习
1.夏天从冰箱里拿出一瓶饮料，放在空气中，饮料外壁会潮湿，说明空气中含有（
）
A.氮气
B.氧气
C.水蒸气
D.二氧化碳
2.
法国化学家拉瓦锡从实验得出空气是由（
）
A.
二氧化碳和氧气组成
B.
氮气和氧气组成
C.
氮气和氨气组成
D.
氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等组成
C
B
三、随堂练习
3.如图装置常用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．红磷燃烧产生大量白色烟雾
B．燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝
C．该实验可说明N2难溶于水
D．红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5
C
四、课堂小结
一、空气中氧气含量的测定
实验现象：红磷燃烧产生大量白烟、放出热量，水进入集气瓶的体积约占集气瓶容积的1/5。
反应的文字表达式：红磷+氧气
五氧化二磷。
实验结论：氧气约占空气体积的1/5。
二、空气的成分及含量
按体积分数：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%。
点燃
再见《第1节空气与氧气》第1课时
1．下列关于空气成分的叙述正确的是（
）
A．空气中的氧气可以供给人的呼吸
B．空气的成分按质量计算：氮气占78%，氧气占21%
C．最早用定量的方法测定空气成分的是瑞典化学家舍勒
D．空气中含量最多且性质不活泼的是稀有气体
2．空气的主要成分①氧气、②氮气、③稀有气体、④二氧化碳及其他气体杂质，按体积分数由大到小的顺序排列正确的是（
）
A．①②③④
B．②①③④
C．①②④③
D．②①④③
3．将足量的红磷放在一个密闭、充满空气的容器中燃烧，燃烧后温度恢复到室温，压强保持不变，则容器中剩余的气体体积约为原气体体积的（
）。
A．78%
B．21%
C．100%
D．无法判断
4．下图装置常用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．红磷燃烧产生大量白色烟雾
B．燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝
C．该实验可说明氮气难溶于水
D．红磷的量不足会导致进入集气瓶中水的体积大于1/5
5．实验室里可用如下图装置粗略测定空气中氧气的体积分数，图中注射器内有一可自由滑动的活塞，活塞左端管内密封有空气，右端跟外界空气相通。实验开始前活塞处在刻度5厘米处。实验时，用热水对玻璃管内足量的白磷微热，反应开始就撤离热水，待反应结束后冷却至室温。整个实验过程观察到活塞移动的情况是（
）。
A．向左移动4厘米刻度附近停止
B．向右移动到6厘米刻度附近停止
C．先向右移动，再向左移动到5厘米刻度附近停止
D．先向右移动，再向左移动到4厘米刻度附近停止
参考答案
1．A
解析：
B选项考查了空气中各成分的含量指的是体积含量而不是质量含量。C选项考查了发现空气组成的科学家应该是拉瓦锡。A选项是正确的。
2．B
解析：空气的成分和体积分数：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%）。
3．A
解析：用红磷消耗空气中氧气，减少体积就是氧气的体积，从而测定空气中氧气的含量。
4．C
解析：测定氧气含量的实验中一些实验现象需要掌握：红磷燃烧产生白烟，不可说成白色烟雾；燃烧的物质用红磷，不可用铁丝，因为铁在空气中不能燃烧；红磷不足时，进入水的体积应该小于1/5。
5．答案：D
解析：活塞先向右移动，应为红磷燃烧产生热量，气体受热膨胀；恢复到室温后，再向左移动，由于氧气消耗，所以总体积变为原来的4/5，活塞在４厘米刻度处停止。
