2.2 空气的组成与应用-2024-2025学年九年级化学北京版（2024）上册

配套中学北京版（2024） 空气的组成与应用 一、教材分析 知识结构：本节内容在学生对空气有了初步的生活认知基础上，系统地介绍了空气的组成，包括各成分的体积分数等。接着阐述了空气中各主要成分如氧气、氮气、稀有气体等的性质和用途，使学生认识到空气是一种宝贵的自然资源。最后还涉及了空气的应用，如在工业、医疗、生活等方面的广泛应用，以及空气组成与燃烧的关系，为后续学习燃烧的条件和灭火的原理等内容做铺垫。 能力培养：教材通过实验探究空气中氧气含量的测定等活动，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析问题的能力。让学生从对空气的感性认识上升到理性认识，学会运用科学的方法研究物质的组成和性质，提高学生的科学探究能力和逻辑思维能力。 情感态度：通过了解空气的组成与应用以及空气污染的现状和危害，使学生认识到空气对人类生存和发展的重要性，培养学生关注环境、珍惜资源和爱护自然的情感，增强学生的社会责任感和环保意识。 二、教学目标 化学观念 帮助学生形成 “混合物” 和 “纯净物” 的概念，理解空气是一种混合物，由多种成分组成，而各成分如氧气、氮气等又可以看作是纯净物，使学生能从微观和宏观相结合的角度认识物质的组成和分类。 让学生认识到空气的组成和性质决定了其在生产、生活中的广泛应用，以及空气与燃烧等化学变化之间的密切关系，培养学生用化学的视角看待身边的物质和现象，理解化学与生活、社会的紧密联系。 科学思维 通过对空气中氧气含量测定实验的探究，引导学生观察实验现象、分析实验数据、得出实验结论，培养学生的逻辑思维和实证意识，使学生学会运用科学的方法进行探究和推理。 让学生在学习空气各成分的性质和用途的过程中，能够运用比较、归纳、概括等方法，对所学知识进行整理和总结，构建知识体系，提高学生的归纳总结能力和知识迁移能力。 科学探究 学生能够设计并实施简单的实验方案，如探究空气中氧气含量的实验改进、探究呼出气体与空气成分的差异等，培养学生的实验设计能力和动手操作能力。 使学生在探究活动中，能够提出问题、作出假设、设计实验、收集证据、得出结论、反思评价等，体验科学探究的过程，培养学生的科学探究精神和创新意识。 科学态度与责任 让学生了解空气的重要性以及空气污染的危害，认识到保护空气环境的紧迫性和必要性，培养学生关注环境、珍惜资源、爱护自然的情感态度。 引导学生在日常生活中积极参与环保行动，如倡导绿色出行、节约能源、减少使用一次性用品等，培养学生的社会责任感和担当精神，使学生树立正确的科学态度和价值观。 三、教学重难点 教学重点 空气的组成：让学生准确掌握空气的主要成分及其体积分数，理解氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳和其他气体在空气中所占的比例，这是学习空气性质和用途的基础。 空气中各成分的性质与用途：使学生熟悉氧气、氮气、稀有气体等的物理性质和化学性质，并能根据这些性质理解它们在工业、农业、医疗、生活等方面的广泛应用，认识到空气是一种宝贵的自然资源。 空气组成与燃烧的关系：理解空气在燃烧过程中的作用，特别是氧气在支持燃烧和氧化反应中的重要性，以及空气组成的变化对燃烧现象和结果的影响，为后续学习燃烧的条件和灭火的原理等内容奠定基础。 教学难点 空气中氧气含量测定实验的原理和误差分析：学生需要理解为什么通过红磷燃烧消耗氧气后，水会进入集气瓶，以及进入集气瓶的水的体积与空气中氧气的含量之间的关系。同时，要能够分析实验过程中可能出现的误差及其原因，如红磷不足、装置漏气、未冷却至室温就打开弹簧夹等。 微观角度理解空气的组成：从分子、原子等微观粒子的角度解释空气是由多种不同的分子或原子构成的混合物，以及这些微观粒子在空气中的存在形式和运动状态，对于刚接触化学的九年级学生来说具有一定的难度。 空气组成与实际应用的联系：如何引导学生将所学的空气组成和性质的知识灵活运用到实际生活中的各种应用场景，如为什么在食品包装中充入氮气可以防腐、为什么稀有气体可以用于制造霓虹灯等，需要学生具备较强的知识迁移能力和实际应用能力。 四、教学过程 导入： 教师：同学们，我们每天都在呼吸空气，空气是我们最熟悉的物质之一，但你们对空气又了解多少呢？大家可以先思考一下，生活中有哪些现象能证明空气的存在呢？ 学生：纷纷举手发言，有的说用扇子扇风，能感觉到空气的流动；有的说把空杯子倒扣在水中，水不会进入杯子，说明杯子里有空气等。 空气的组成： 教师：同学们说得都很好，空气确实无处不在。那么空气到底是由什么组成的呢？请大家阅读教材第 XX 页的相关内容，然后回答空气中主要有哪些气体，它们的体积分数分别是多少。 学生：认真阅读教材后回答，空气中主要有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等气体，其中氮气约占空气体积的 78%，氧气约占 21%，稀有气体约占 0.94%，二氧化碳约占 0.03%，其他气体和杂质约占 0.03%。 教师：非常正确，大家对教材内容掌握得很扎实。为了让大家更直观地了解空气的组成，我们一起来看这个空气组成的饼状图（展示 PPT）。从图中可以看出，氮气和氧气是空气中的主要成分，那剩下的这些成分虽然含量较少，但它们对我们的生活和生产也有着重要的作用。 空气中氧气含量的测定实验： 教师：在了解了空气的组成之后，我们来做一个重要的实验，测定空气中氧气的含量。大家先看我演示一遍实验步骤，然后再分组进行实验。（教师演示实验，边演示边讲解实验步骤和注意事项）首先，检查装置的气密性；然后在集气瓶内加入少量的水，将水面上方空间分为 5 等份，并作好标记；用弹簧夹夹紧乳胶管；在燃烧匙内放入足量的红磷，用酒精灯加热，点燃红磷后立即伸入瓶中，并塞紧橡胶塞；待集气瓶冷却至室温，打开弹簧夹，观察现象。 学生：认真观察教师的演示实验，记录实验步骤和现象。 教师：好，现在大家分组进行实验，注意分工合作，实验过程中要注意安全。 学生：分组进行实验，实验过程中，小组成员之间相互配合，有的负责点燃红磷，有的负责观察现象，有的负责记录数据等。 教师：在学生实验过程中巡视，及时指导学生的实验操作，纠正错误。 学生：实验结束后，各小组汇报实验结果和现象。 教师：对各小组的实验结果进行点评和总结，解释实验原理。红磷燃烧消耗了集气瓶中的氧气，生成五氧化二磷固体，使集气瓶内的压强减小，小于外界大气压，所以水会被压入集气瓶中，进入集气瓶的水的体积约占集气瓶容积的五分之一，从而证明空气中氧气的体积约占空气体积的五分之一。同时，和大家一起分析实验过程中可能出现的误差及其原因，如红磷不足、装置漏气、未冷却至室温就打开弹簧夹等。 空气中各成分的性质与用途： 教师：我们已经知道了空气的组成，接下来我们来学习空气中各成分的性质和用途。首先，我们来看氧气，大家回忆一下在生活中，氧气有哪些用途呢？ 学生：思考后回答，氧气可以供给呼吸，比如我们呼吸的空气中就含有氧气；氧气还能支持燃烧，比如在炼钢、气焊等过程中都需要氧气。 教师：非常好，那大家知道氧气为什么能供给呼吸和支持燃烧吗？这是因为氧气具有氧化性，能与许多物质发生氧化反应。下面我们再来看氮气，氮气有什么性质和用途呢？ 学生：有的说氮气的化学性质不活泼，可以用作保护气；有的说氮气可以用于制造氮肥等。 教师：对，氮气的化学性质很稳定，常温下很难与其他物质发生反应，所以常被用作保护气，如食品包装中充入氮气可以防腐、延长保质期等。同时，氮气也是制造氮肥、硝酸等的重要原料。除了氮气和氧气，空气中的稀有气体也有很多重要的用途，谁能来说一说？ 学生：稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可以用于制造霓虹灯等。 教师：很好，稀有气体化学性质很不活泼，一般不与其他物质发生反应，所以也常被用作保护气。而且由于它们在通电时能发出不同颜色的光，所以在电光源、激光技术等方面有着广泛的应用。另外，二氧化碳虽然在空气中的含量较少，但它也是一种很重要的气体，它有什么用途呢？ 学生：二氧化碳可以用于灭火、光合作用等。 教师：对，二氧化碳不支持燃烧也不能燃烧，密度比空气大，所以可以用于灭火。同时，二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料，对维持自然界的碳氧平衡起着重要的作用。 空气的应用： 教师：空气在我们的生活和生产中有着广泛的应用，除了刚才我们提到的各成分的用途外，空气还有哪些应用呢？大家可以结合生活实际，想一想。 学生：有的说飞机能在空气中飞行，利用了空气的浮力；有的说空气可以用于风力发电等。 教师：很好，大家说得都很对。空气的应用非常广泛，比如在工业上，利用空气可以进行分离液态空气制取氧气、氮气等；在医疗上，氧气可以用于急救、治疗呼吸系统疾病等；在生活中，我们利用空气的流动来通风换气、调节室内湿度等。可以说，空气是一种非常宝贵的自然资源，我们的生活离不开空气。 课堂小结： 教师：好，今天我们学习了空气的组成与应用，了解了空气的主要成分及其体积分数，学习了测定空气中氧气含量的实验，还了解了空气中各成分的性质和用途以及空气的广泛应用。通过这节课的学习，大家对空气有了更深入的认识，希望大家在今后的生活中能够更加珍惜和保护我们的空气资源。下面我们来一起回顾一下本节课的重点内容。（引导学生一起回顾本节课的重点知识） 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$