初三化學空氣的成分

（展示一只空燒杯）燒杯中有什么？

今天，我們一起進一步認識空氣。

一、空氣的組成        

頭腦風暴：你對空氣知道多少？請同學們盡可能多地提出有關空氣的問題。

學生可能提出的問題：①為什么空氣看不見而又摸不著？②怎么證明空氣確實存在？③空氣由什么物質組成？④空氣是由一種物質組成的？還是由多種物質組成的？⑤如果空氣是有多種物質組成的，那么這些物質是什么？其含量是多少？⑥為什么風景區的空氣比較清新，而一些大城市特別是一些大工業城市的空氣質量比較差？⑦為什么有的物質在空氣中燃燒？……

（在學生描述提出的問題時，及時對不規范的語言加以更正）

教師引導：今天，我們將一起探究空氣的成分。主要解決你們提出的下列問題：②怎么證明空氣確實存在？③空氣由什么物質組成？④空氣是由一種物質組成的？還是由多種物質組成的？⑤如果空氣是有多種物質組成的，那么這些物質是什么？又分別有多少？

【實驗探究1】想一想，根據你日常生活中的經驗，還有哪些辦法能證明空氣確實存在？請同學們設計一個簡單的實驗，證明空氣的存在。

設計方案： 提供學生水槽（裝有大半槽水）、小燒杯、一杯飲料（配吸管）及其他儀器若干，引導學生設計方案，并進行交流，比較各種方案的優缺點，再確定比較好的方案進行實驗。

學生一般能提出的簡易方案可能有上圖所示的幾種。

實驗驗證：指導學生完成實驗。

獲取結論：空氣是客觀存在的。

學生思考并回答

學生討論，交流，再描述提出的問題

學生分組討論、交流，比較各種方案的優缺點，

學生進行實驗，對實驗的現象加以描述，并做出結論。

以有關空氣的故事或有關空氣的趣味實驗導入，迅速拉近學生與化學的距離，產生對化學的親近感。

以頭腦風暴的探索形式，激發學生的問題意識，培養學生的發散性思維。

設疑，激發起學生的學習興趣。

培養學生的團隊合作精神及對實驗設計的評價能力

【實驗探究2】空氣的成分

主題設置：我們生活的環境中有空氣，人類的生活離不開空氣，空氣是一種重要的自然資源。那么空氣是由什么組成的？它是由一種物質組成的？還是由多種物質組成的？如果空氣是由多種物質組成的，則空氣中含有哪些物質？

提出假設：學生根據生活經驗提出空氣是由多種物質組成的假設。

收集證據：根據已有知識，聯系生活經驗，收集到的證據可能有：①動物進行呼吸作用需要氧氣，并放出二氧化碳；②植物進行光合作用要吸收水和二氧化碳，并放出氧氣；③煤等燃料燃燒需要消耗氧氣并放出二氧化碳；④夏天，從冰箱里拿出冰礦泉水，片刻后，礦泉水瓶外壁就會有水珠凝結；⑤酥脆的餅干在空氣中長時間放置會受潮變軟……

做出結論：空氣中含有氧氣、二氧化碳、水蒸氣和其他雜質（如塵埃）等多種物質。

思維延伸：空氣中還有其他成分嗎？

自主學習：引導學生學習科學家對空氣成分的研究過程。

1、通過對拉瓦錫研究空氣成分的實驗過程，你有何感想？

2、拉瓦錫通過這一實驗得出了什么結論？

3、拉瓦錫得出的結論有無不足 

開拓視野：稀有氣體的發現史。

獲得結論：空氣中含有氧氣、氮氣、稀有氣體、二氧化碳等多種成分。

根據已有知識，聯系生活經驗，收集證據，進行歸納并得出結論

學生自主學習拉瓦錫探究空氣成分的實驗

1.了解拉瓦錫研究空氣的實驗所表現的科學態度

2.了解拉瓦錫得出的“空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣體積的1/5”的結論，體會其實驗原理

3.了解空氣中還有各種稀有氣體等其他成分，認識拉瓦錫的結論中的不足

培養學生自主學習的能力

1.培養學生的科學探究精神

2.使學生初步了解空氣的主要成分。

3.告誡學生不迷信權威，樹立“學無止境”的思想。

利用化學史進行嚴肅認真，敢于創新的優良品質的教育。

【實驗探究3】空氣中氧氣含量的測定

主題設置：大家對空氣的認識主要來自生活常識，空氣中還有其他的成分嗎？空氣中的氧氣、二氧化碳等氣體的含量又分別是多少呢？能否測定出廣口瓶中氧氣的體積？

設計方案：

①想辦法把氧氣拿出來，直接測氧氣的體積；

②換一個礦泉水瓶子，再想辦法把瓶內的氧氣消耗掉，看瓶子變癟了多少；

③利用拉瓦錫的實驗方法再進行實驗；

…………

教師引導：給出如下圖所示裝置，讓一學生吸氣，并觀察現象。

思維遷移：仿照此實驗，提供如下圖的實驗裝置及紅磷，我們能否利用它來測定氧氣體積呢？

實驗探索：指導學生完成實驗2-1，觀察現象并思考：

1.（如上圖）向集氣瓶內裝入少量水，并作上記號d。并將廣口瓶從b－d處分為五等分，做好記號。

2.向燃燒匙中加入稍過量的紅磷，關閉c處的止水夾后，點燃紅磷，立即伸入瓶中，并塞緊。

3.提示學生觀察紅磷燃燒現象。

4.冷卻后，打開止水夾，再由學生觀察現象。

5.進入廣口瓶中的水的體積相當于原廣口瓶內空氣中哪種氣體的體積？

學生討論。

學生在老師引導下進行實驗，并解釋實驗原理

【學生思考】水為何會進入集氣瓶中，進入集氣瓶中的水的體積取決于誰的體積？

學生分組討論，并報告討論結果。

學生觀察紅磷燃燒的`現象：紅磷燃燒時產生黃色火焰，放出大量熱量，并有大量白煙，最終燃燒停止。

學生觀察：打開止水夾后，燒杯中的水進入廣口瓶中，約占紅磷燃燒前瓶中空氣體積的1/5。

學生分組討論后，各組派代表回答。

通過實驗增強感性認識，解決學生的疑難

培養觀察能力及思考能力

培養分析能力及團隊合作精神，增進學生間友誼和凝聚力

科學分析：

指導學生通過自主閱讀，明確：

①上述實驗中，紅磷燃燒時與廣口瓶內空氣中的氧氣發生了反應，生成了叫做五氧化二磷的固體。上述實驗中的大量白煙就是生成的五氧化二磷的固體，該固體沉降后溶解于水中。因此白煙最終消失。

②打開止水夾后，燒杯中的水進入廣口瓶的原因。

③進入廣口瓶中的水的體積相當于原廣口瓶內空氣中哪種氣體的體積？空氣中氧氣的體積分數約為多少？

④廣口瓶內余下的氣體主要是什么？它有何性質？

探索交流：引導學生對實驗中的問題進行交流。

形成結論：

a.由于過量的紅磷燃燒時耗盡了廣口瓶內空氣中的氧氣，使瓶內氣體減少，壓強降低，打開止水夾后，燒杯中的水就會進入瓶中。而且廣口瓶內氧氣被消耗多少，進入瓶中的水就有多少。因此，從燒杯中進入廣口瓶的水的體積就相當于原瓶內空氣中氧氣的體積。

b.氧氣約占空氣總體積的1/5。

c.廣口瓶內余下的氣體主要是氮氣，它不能支持燃燒。

做這個實驗時如果①裝置氣密性不好；②紅磷不足，沒有把氧氣耗盡；③沒有等到冷卻就打開止水夾，那又會出現怎樣的結果呢？

思維點撥：完成這個實驗的關鍵是：紅磷的用量要充足，要保證能夠將瓶內氧氣耗盡；整個裝置氣密性要好，不能漏氣；要注意待集氣瓶冷卻至室溫時再打開止水夾。

反思與評價：按上述方法測定空氣中氧氣的含量，你認為還有何不足？紅磷可否用木炭等其他物質代替？

學生體會實驗原理并從中得出正確的實驗結論。

學生再次進行討論并得出結論。

學生討論后得出：上述體積是估算的，存在較大誤差。

培養學生的表達能力，在交流中取長補短。

激發學生的探究欲。

培養學生對實驗的評價能力。

【實驗探究4】測定空氣中氧氣的含量的藥品選擇及量化測定

提出假設：藥品可以用其他物質（如木炭、硫等）代替。

教師提供：右圖裝置（廣口瓶容積約為400 mL）、10 mL量筒、100 mL量筒、500 mL量筒，以及水、紅磷和木炭等儀器和藥品

方案設計：指導并啟發學生設計較準確地測定空氣中氧氣的體積分數的實驗裝置及活動方案

引導學生討論應解決的問題：

①實驗前怎樣準確測定圖2-3丁中廣口瓶內空氣的體積？

②實驗后怎樣準確測定圖2-3丁中進入廣口瓶中水的體積（即氧氣的體積）？

實驗探究：指導學生分組進行實驗：甲組選用紅磷、乙組選用木炭進行實驗，并作好數據處理。

學生經討論后提出對應的方案：

①將水注入廣口瓶至圖中b處，再全部倒入到500mL量筒中；

②將進入廣口瓶中的水全部倒入到100 mL量筒中。

學生再進行實驗測定。

學生將實驗過程中獲得的數據填入表中。

掀起高潮，進一步激發學生的探究欲。

培養學生的實驗設計、操作、數據處理等綜合能力。

現象與解釋：針對甲組實驗基本成功，而乙組實驗完全失�。�燒杯中的水基本上沒有進入廣口瓶中），引導學生進行討論乙組實驗失敗的原因

在學生討論遇到困難時老師提示：木炭燃燒時生成了二氧化碳氣體。

結論與反思：上述實驗中，廣口瓶中的固體應選擇什么樣的可燃物？

總結與交流：引導學生對利用上述裝置測定空氣中氧氣的含量時的注意事項進行交流與總結：①裝置氣密性要良好；②實驗應選用反應后不生成氣體的物質（如紅磷）；③紅磷要稍過量，以耗盡廣口瓶中的氧氣；④應等裝置冷卻到室溫后再打開止水夾。等等。

學生討論，總結出乙組失敗的原因：木炭燃燒后生成的是氣體，使得廣口瓶中的氣體沒有減少，壓強沒有降低，燒杯中的水就不會進入廣口瓶中。

學生作出結論：不能用燃燒后產生氣體的可燃物。學生交流實驗心得

激發學生的求知欲望。

【小結】

①空氣不是單一成分的物質；

②空氣中有1/5體積的氧氣，剩余氣體不支持燃燒；

③空氣的組成（強調體積分數）。

學生閱讀教材：空氣成分氮氣 78%

氧氣 21%

稀有氣體 0.94%

二氧化碳 0.03%

其他氣體和雜質0.03%。

增強記憶。

【總結】

1.空氣中氧氣的含量測定實驗及注意事項；2.空氣的組成。