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2.1空气的成分
第1课时空气的成分
【素养目标】
1.了解空气的组成。
2.了解空气中各成分在生产、生活中的用途。
3.培养学生实验设计的能力。
4.培养实事求是的态度。
【教学重点】
1.空气的组成的测定。
2空气的各成分的含量。
3.氮气和稀有气体的性质和用途。
【教学难点】
混合物、纯净物的区别。
【中考热点】
空气的组成的测定。
【教学用具】
多媒体课件
【教学过程】
[课前预习]空气的组成：氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体0.03%。
[情景导入]同学们在前面的课程学习中曾经学习过空气的常识。这一单元，我们将从测定空气成分的实验开始，认识这种和地球上生命现象息息相关的气体空气，再进一步探究物质构成与组成的奥秘。
[过渡]空气中有哪些成分呢？科学家是怎样发现空气的成分的？
[阅读]指导学生阅读课本P32知识视窗，了解科学家发现空气成分的历程。
[提出问题]拉瓦锡研究空气成分得出了什么结论？
[回答]空气中有能支持燃烧的氧气(O2)和不能支持燃烧的氮气(N2)。
[讨论交流]①汞槽里的汞为什么会升入钟罩且升入体积约占容器中空气体积的1/5？
②科学家是通过什么证据推理出剩余气体中除了氮气外还有其他成分的?
[讲解]曲颈甑与钟罩连通，曲颈甑里的汞在加热条件下与容器内空气中的氧气反应，并将氧气消耗完，导致钟罩内气体压强减小，大气压将汞压入钟罩；升入钟罩内汞的体积约占容器中空气体积的1/5，是因为氧气约占空气体积的1/5。
科学家发现从空气中分离出来的氮气的密度比用化学方法制得的纯净氮气密度稍大，故推理出剩余气体中除了氮气还有其他成分。
[观察活动]教师演示课本P33【实验2-1】测定空气中氧气含量，讲解实验操作过程并引导学生观察实验现象。
[讲解]操作要点：①实验开始前，应检查装置的气密性，夹紧止水夹；②点燃红磷后，应迅速将燃烧匙插入集气瓶中，塞好胶塞；③反应结束后，应待集气瓶冷却至室温，再松开止水夹。
[学生活动]请学生分享自己看到的实验现象，教师注意引导其他学生进行补充和评价。
[实验现象]红磷燃烧时，产生大量白烟，放出大量的热。松开止水夹后，烧杯里的水倒吸入集气瓶内，且瓶内的水上升至标记线1处。
[讲解]我们看到的白烟是燃烧产物五氧化二磷形成的固体颗粒，白雾通常用来描述分散在气体中的小液滴，二者不能混淆。
[提问]实验前集气瓶里装的是什么？
[学生回答]空气。
[思考]红磷燃烧消耗了瓶内的什么物质?
[学生回答]氧气。
[讨论交流]结合以上问题，尝试对实验现象进行分析说明。
[分析解释]红磷燃烧消耗了集气瓶内的氧气，生成了五氧化二磷固体，使瓶内气压减小。松开止水夹后，水在外界大气压的作用下进入集气瓶内进入瓶内的水的体积等于消耗的氧气的体积。
[提问]根据以上实验事实和分析，你们能得出什么结论？
[得出结论]空气中的氧气能支持燃烧,氧气约占空气体积的1/5。
[讨论交流]若集气瓶内的水未上升至1/5处，可能的原因有哪些？请分析实验产生误差的原因。
[汇总回答]实验误差分析：
结果
原因
误差分析
偏小
①装置漏气
冷却过程中，外界空气进入集气瓶内，导致进入瓶中的水的体积偏小
②红磷的量不足
不能将集气瓶内的氧气消耗完，导致进入瓶中的水的体积偏小
③未待集气瓶冷却至室温就松开止水夹
集气瓶中的气体还处于膨胀状态，导致进入瓶中的水的体积偏小
偏大
①红磷点燃后未迅速插入集气瓶中或未立即塞上胶塞
集气瓶内部分空气受热逸出导致装置冷却至室温后进入瓶中的水的体积偏大
②实验前未夹紧止水夹
红磷燃烧过程中，部分空气受热膨胀沿导气管逸出，导致装置冷却至室温后，进入瓶中的水的体积偏大
[思考]燃烧法测定空气中氧气含量时，能否用蜡烛、木炭代替红磷进行实验？
[讲解]该实验选择的试剂燃烧后的生成物应为固态或液态，才能使其所占的体积可忽略不计，所以不能选用蜡烛或木炭，因为蜡烛和木炭燃烧后生成气体，会使集气瓶内压强变化不明显。另外，选用的试剂应在空气中能燃烧，且只能与氧气反应。
[学生活动]你还能设计什么样的装置来测定空气中氧气的体积含量？（鼓励学生自行设计实验，提出可能的实验方案）
[过渡]上述实验中剩余的气体的主要成分是什么？
[学生回答]氮气。
[讲解]科学家们通过许多科学实验证明：在空气的各成分中，能够支持燃烧的氧气(O2)约占空气体积的1/5；剩下不支持燃烧的气体约占4/5，其成分是氮气(N2)和少量其他气体，如稀有气体、二氧化碳(CO2)和水蒸气(H20)等。经过许多科学实验验证，空气的成分（用各成分占空气总体积的百分比表示）是氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体0.03%。
[阅读]指导学生阅读课本P35“氮气”