空气的成分教学案

2.1空气的成分第一课时【教学目标】

1.知识与技能1认识空气的成分，说出各成分的大致含量了解混合物及纯洁物的概念.过程和方法通过对空气成分的认识，了解和区分混合物与纯洁物.情感、态度与价值观了解空气的成分及其作用，以便更好的服务于我们人类的生产和生活【教学重点】空气的主要成分及其体积分数，混合物与纯洁物【教学难点】混合物与纯洁物的概念及其运用【教学工具】用于测定空气成分的实验器材;相关各种气体用途的图片；多媒体视频；小黑板等【教学方法】在小学科学课和初中生物课中，学生对空气和呼吸作用已有一定的认识，教学中要充分调动学生己有的知识根基，通过［实验2-11，由学生推理出结论空气中含有约1/5体积的02这些02在燃烧过程中被消耗掉要向学生讲解烧杯中的水倒流人集气瓶内的物理学原因空气各种成分的含量多少是以体积分数表示的局部学生对体积分数的概念不易理解，必要时可向学生解释对照课本空气成分的体积分数表中数据，假设把21mLCh、78mLN2与

0.94mL稀有气体、

0.03mLeCh以及

0.03mL的水蒸气或其他杂质混合到一个100mL的容器内，各种气体是极易扩散均匀的，这样就人工造成100mL空气了每种气体的体积与总体积相比，就是这种气体在混合气体中的体积分数通常用百分数表示空气中各成分的体积分数既是相对稳定的，又不是绝对不变的，这是教学上的一个难点，有必要向学生说明在不同地区或同一地区的不同时间里，空气的某些成分的含量会发生变化例如，人口密集或工厂密集的地区，CO2的含量会偏高人们常把CCh、H2O和其他杂质称为空气的可变成分，它们占空气的分数虽然很少，但其效果不容无视在学习N2和稀有气体的用途时，要充分利用图2-5培养学生性质决定用途的学科思维方法在学习混合物和纯洁物的概念时，要严密联系有关实验事实和生活中的具体事例，帮助学生形成概念，要注意分析比照两者的异同点，结合有关习题，指导学生运用概念教材已出现了Cu、

02、CuO、N

2、CO

2、H2O等化学式，可以提早向学生介绍这些化学用语，并指出混合物不是一种单纯的物质，所以不能用一个化学式来表示，而每种纯洁物都有固定的组成，都可用一个化学式表示一种纯洁物此外还应向学生指出，自然界和生活中绝大多数物质都是混合物，化学研究大都以纯洁物为研究对象要注意向学生展示已学过的知识信息，要明确指出“吸人的空气〃来自空间，就是“空间的新鲜空气〃，某个敞口的空瓶里装的就是新鲜空气了♦课前预习1阅读课文并思考，解决以下问题或提出自己的见解

①通过［实验2-1］认识空气的成分有那些

②了解组成空气的主要物质成分所占的比例

③通过阅读课文了解氮气和稀有气体对人类的用途

④通过对空气物质成分的认识，了解和区分混合物与纯洁物2查阅相关信息，结合自己的观点，进一步了解各种空气成分的用途更进一步认识混合物与纯洁物的区别2—3人一组自由组合，将自己的学习成果制作成Powerpoint演示文稿或制作成小展板，供课堂交流用♦教学过程设计［引言］大家在§

1.4的探究实验中知道，铜片在用胶塞塞紧管口的试管内受热发生了变化那么，试管内除铜片之外，还有什么物质？为什么后来翻开了管口胶塞再加热时，未变黑的铜片会继续变黑？大家想想在“空空如也”的教室里、在“空旷”的野外、在一个瓶口向下的无盖瓶子中，那里有什么“东西〃？［讨论］讨论交流上述问题后，由学生发言去列举一个实实在在感觉到空气存在的例子，看看全班能举出多少个例子如煽动扇子成风；自行车充气后能载重；封住针筒的针口再推压针筒；空集气瓶口向下往装水的水槽中垂直下压感到压力，再把瓶子侧倒时水槽内有气泡冒出等等引导学生回忆已有知识，自由发言，讨论一下空气与我们的生活有何关系空气的成分是什么？I板书课题1§

2.1空气的成分［设问］

1.空气是一种物质吗？.空气里终究有什么物质？.若何测定空气中氧气的体积分数？［实验和观察］演示［实验2—1］引导学生认真观察，及时思考，并填写教材第31页中的表讨论出该实验的结论（瓶内原先有一整瓶空气，磷的燃烧需要氧气4P+502====2P205o燃烧停顿是由于瓶内的氧气耗尽，冷却后松开止水夹，由于烧杯水面受大气压强作用，水倒流入瓶内，又因只进入1/5瓶水，说明一整瓶的空气已消耗了1/5体积，由此推出一整瓶空气中含有约1/5体积的氧气）［阅读与讨论］展示阅读提纲，阅读有关教材内容，讨论后教师做适当归纳.空气中各种成分的体积分数是多少？.空气的组成是若何发现的？.氮气和稀有气体有什么特性和用途？.空气各组分的比例是否固定不变？［板书］若何区分混合物和纯洁物？［形成概念］大家己见过以下符号Cu、CuO.Ch、N2CO

2、H2O它们分别代表什么物质（学生答）每个化学符号代表一种纯物质，这样的纯物质称为——o如果把Cu与CuO两种粉末混在一起能叫做铜粉吗把0与N混合起来呢（学生答）什么样的物质才称为混合物（讨论、表达）［讨论］混合物与纯洁物有何异同？（启发从组成是否固定，各组分能否保持其单独存在的化学性质，由多少种纯物质组成，能否用物理方法把各组分别离开来等四方而去思考）［思考］从四个方面对比混合物与纯洁物的区别♦教学反思同学们通过科学实验，对于看不见而又摸不着的空气有了真正的认识，认识到了空气这种混合物有了科学的依据，并对不同物质的空气成分及其作用有了深刻认识对我们很好的利用空气资源有了科学依据，同时同学们对于混合物与纯洁物的区别也有了更好的理解和更深刻的认识对以后的微观认识和探索也奠定了根基♦拓展［知识拓展］.空气成分的发现史17世纪中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，到了18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开场认识到气体的多样性和空气的复杂性18世纪初，一位爱好植物学的英国牧师黑尔斯S.Hales1677—1761创造了集气槽，改良了排水集气法1772年英国化学家卢瑟福D.Rutherford/749—1819在密闭容器中燃烧磷，除去寻常空气中可助燃和可供动物呼吸的气体，对剩下的气体进展了研究，发现这种气体不被碱液吸收，不能维持生命，具有可以灭火的性质，因此他把这种气体叫做“浊气〃或“毒气〃同年英国化学家普利斯特里J.Prieslley1733—1804也了解到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后，剩下的气体不助燃也不助呼吸1774年普利斯特里利用一个直径为一英尺的聚光镜来加热各种物质，看看它们是否会分解放出气体，他还用汞槽来收集产生的气体，以便研究它们的性质那年8月I日他如法加热汞煨灰即氧化汞，发现蜡烛在分解出的“空气〃中燃烧，放出更为光亮的火焰；他又将老鼠放在这种气体中，发现老鼠比在同体积的寻常空气中活的时间约长了4倍可以说，普利斯特里发现了氧遗憾的是他和卢瑟福等都坚信当时的“燃素说〃从而错误地认为这种气体不含燃素，所以有特别强的吸收燃素的能力，因而能够助燃，当时他把氧气称之为“脱燃素空气〃，把氮气称之为“被燃素饱和了的空气〃事实上，瑞典化学家舍勒（C.W.Scheele1742—1786）在卢瑟福和普利斯特里研究氮气的同时，于1772年也从事这一研究，他可算是第一个认为氮是空气成分之一的人他曾于1773年用硝酸盐（硝酸钾和硝酸镁）、氧化物（氧化汞）加热，制得“火气〃（fireair）并用实验证明空气中也存在“火气〃综上所述，可见舍勒和普利斯特里虽然都独立地发现并制得氧气，但正如恩格斯指出的由于他们被传统的燃素说所束缚，“从歪曲的、片面的、错误的前提出发，循着错误的、弯曲的、不可靠近的途径行进，往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理〃（《自然辩证法》）法国化学家拉瓦锡（A.L.Lavoisier1743—1794）较早地运用天平作为研究化学的工具，在实验过程中重视化学反响中物质质量的变化当他知道了普利斯特里从氧化汞中制取氧气（当时称之为脱燃素空气）的方法后，就做了一个著名的研究空气成分的实验他摆脱了传统的错误理论（燃素说）的束缚，尊重事实，对实验作了科学的分析和判断，提醒了燃烧是物质跟空气里的氧气发生了反响，指出物质里基本不存在一种所谓燃素的特殊东西1777年，拉瓦锡在承受其他化学家见解的根基上，认识到空气是两种气体的混合物，一种是能助燃，有助于呼吸的气体，并把它命名为“氧〃，意思是“成酸的元素〃（拉瓦锡当时认为，非金属燃烧后通常变为酸，氧是酸的本质，一切酸中都含有氧元素）；另一种不助燃、无助于生命的气体，命名为氮，意思是“不能维持生命〃1785年英国化学家卡文迪许（H.Cavendish1731—1810）用电火花使空气中的氮气跟氧气化合，并继续参加氧气，使氮气变成氮的氧化物，然后用碱液吸收而除去，剩余的氧气用红热的铜除去但最终仍剩余有1%的气体不跟氧气化合当时就认为这可能是一种新的气体，但这种见解却没有受到化学家们应有的重视经过百余年后英国物理学家雷利（J.W.S.Rayteigh1842—1919）于1892年发现从含氮的化合物中制得的氮气每升重

1.2505g而从空气中别离出来的氮气在一样情况下每升重

1.2572g虽然两者之差只有几毫克，但已超出了实验误差范围所以他疑心空气中的氮气中一定含有尚未被发现的较重的气体雷利沿用卡文迪许的放电方法从空气中除去氧和氮；英国化学家拉姆塞（W.Ramsay1852—1916）把已经除掉CO

2、H2O和02的空气通过灼热的镁以吸收其中的氮气，他们二人的实验都得到一些剩余的气体，经过多方面试验断定它是一种极不活泼的新元素，定名为氨，原文是不活动的意思1868年8月18日在印度发生了日全食，法国天文学家严森（P.J.C.Janssen1824—1907）从分光镜中发现太阳光谱中有一条跟钠D线不在同一位置上的黄线，这条光谱线是当时尚未知道的新元素所产生的当时预定了这种元素的存在并定名为氮（氮是拉丁文的译音，原意是“太阳〃）地球上的氮是1895年从铀酸盐的矿物和其他铀矿中被发现的后来，人们在大气里、水里，以至陨石和宇宙射线里也发现了氮1898年拉姆塞乂在液态空气蒸发后的剩余物里，先后发现了氯（拉丁文原意是“隐藏的〃）、岚（拉丁文原意是“新的〃）和包（拉丁文原意是“生疏的〃）01900年德国物理学教授道恩（P.E.Dorn1848—1916）在含镭的矿物中发现一种具有放射性的气体，称为氢（拉丁文原意是“射气〃）.拉瓦锡发现氧气的实验拉瓦锡受到普利斯特里利舍勒的启发，做了很精细的实验由于这个实验一连进展了二十天，所以被人们称为“二十天实验〃拉瓦锡夫人是拉瓦锡在化学研究工作中的好助手她不仅帮助拉瓦锡做实验，而且准确地描绘了实验时的情景，使后人能够一目了然拉瓦锡所有化学著作的插图，几乎都是拉瓦锡夫人亲手绘制的从下面这张拉瓦锡夫人绘制的插图，可以看出“二十天实验〃是若何回事璃罩内是空气A那是水银与空气中的“脱燃素空气〃化合所生成的随着实验的进展，红色的渣滓越来越多拉瓦锡和夫人本来是很喜欢社交的，各种宴会、舞会总少不了他们夫妇可是，在实验进展的那些日子里，他们成天守在炉子旁，观察着变化他们发现，到了第十二天，红色渣滓不再增多了他们继续加热，一直到第二十昼夜，红色渣滓仍不增多，才完毕了实验于是这个“马拉松〃式漫长的实验，成为化学史上著名的实验拉瓦锡发现，实验完毕时，钟罩里的空气的体积，大约减少了五分之一他收集了红色的渣滓，用高温加热渣滓分解了，重新释放出气体拉瓦锡总共得到7-8立方英寸1立方英寸等于

16.377cm3的气体，正好与原先钟罩中失去的气体体积相等至于剩下来的气体，既不能帮助燃烧，也不能供呼吸用拉瓦锡把那占空气总体积五分之一的气体，称为“氧气〃也就是普利斯特里所谓的“脱燃素空气〃、舍勒所谓的“火空气〃o至于剩下的占空气总体积五分之四的气体，拉瓦锡称它为“氮气〃在空气中，还有“固定空气〃，即二氧化碳，不过，含量很少就这样，千百年来被人们当作“元素”的空气，终于被拉瓦锡揭开了真面目——原来，空气是由氧气、氮气、二氧化碳等气体混合组成的随着空气之谜被揭开，燃烧的本质也被拉瓦锡查清楚了1789年，拉瓦锡在他的名著《化学概论》里，清楚地说明了燃烧的本质1燃烧时发出光和热2物质只能在氧气中燃烧也有例外，如氢气能在氯气中燃烧，氯气也能在氢气中燃烧3氧气在燃烧时被消耗4燃烧物在燃烧后所增加的重量，等于所消耗的氧气的重量拉瓦锡坚决排弃了“燃素学说〃他指出，世界上基本不存在什么“燃素〃！拉瓦锡的理论有大量实验作为依据，很有说服力他的理论，得到绝大多数化学家的支持像普利斯特里那样至死坚持“燃素学说〃的人极少，难怪连他自己也不得不成认”几乎是孤立的〃.稀有气体的发现与用途.氮，Helium源自helios意为“太阳〃，1868年发现由于氮比空气轻，因此被广泛地应用于填充飞艇和气象气球，以取代有高度可燃性的氢气由于氮的沸点低，还被用于超低温技术MNeon源自neos“新”的意思，1899年发现强现在大量地使用于广告招牌、霓虹灯“霓虹灯〃就是一种只包含微量翅气的真空玻璃管电流通过时，玻璃管放出一种明亮的橘红色光，参加一些汞蒸气后又发射出蓝光，这些光线在雾中有很强的穿透力，引人注目氮，Argon源自argon意为“不活泼〃，1894年发现是稀有气体中最丰富的，占据了空气中

0.934%的体积它在工业上最大的用途是焊接，能形成一种抑制化学变化的环境，使被焊接的金属无法燃烧，不致发生氧化它也是用来充人普通灯泡的气体鼠Krypton源自krypots“隐藏〃的意思，1898年发现氮是一种没有气味，没有味道，没有颜色的气Kr-85是十七种放射性氮同位素中的一种，也是核裂变的一种产物，可以当示踪物使用，用来检查密封金属容器中的小毛病，包括小到只有两个氮原子宽的毛病僦音仙）Xenon源自xenos意为“陌生人”，1898年发现敬在电场的激发下能放出强烈的白光，高压长弧管灯经常用于电影摄影、舞台照明等氨，Radon源自radium即镭元素，1900年发现是最重要的气体元素，200倍，由镭元素放射出，所以它本身也具有很强的放射性氨的半衰期很短变时会释放出a粒子而氨与被混合后所放射出的中子可用于科学研究对比工程混合物纯洁物

①由多少种物质组成

②各成分所占比例是否固定

③各组分能否保持原单独存在时的化学性质

④能否用物理方法别离各组分。