2.1我们周围的空气（第一课时空气的组成）导学案---2025-2026学年九年级化学人教版（2024）上册

课题 1 我们周围的空气 第一课时 空气的组成 导学案 一、学习目标 1. 了解空气成分的发现历程，掌握空气的主要成分及各成分的体积分数。 1. 理解测定空气中氧气含量的实验原理、装置、步骤及现象，能进行简单的实验误差分析。 1. 区分体积分数和质量分数，明确空气成分表示方法。 二、学习重难点 （一）学习重点 1. 空气的主要成分及对应的体积分数。 1. 测定空气中氧气含量的实验原理、现象及结论。 （二）学习难点 1. 测定空气中氧气含量实验的误差分析及实验改进思路。 1. 理解空气成分以体积分数表示的原因，避免与质量分数混淆。 三、知识点自主预习填空 1. 法国化学家______通过定量实验研究，得出空气主要由______和______组成。 1. 按体积计算，空气中氮气约占______，氧气约占______，稀有气体约占______，二氧化碳约占______，其他气体和杂质约占______。 1. 测定空气中氧气含量的实验中，常用______燃烧消耗氧气 1. 测定空气中氧气含量实验的现象是：红磷燃烧产生大量______，冷却后打开弹簧夹，水进入集气瓶，约占集气瓶内空气体积的______。 1. 空气成分是按照______（填 “体积” 或 “质量”）分数计算的。 1. 纯净物是由______组成的，如____________等。混合物由____________组成的，如____________等。 四、知识点讲解与要点分析 （一）空气成分的发现历程 1. 要点：法国化学家拉瓦锡把少量汞放在密闭容器中连续加热 12 天，发现一部分汞变成红色粉末（氧化汞），同时容器里空气的体积差不多减少了 1/5 。研究剩余 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，他认为这就是氮气。将红色粉末（氧化汞）收集起来，放在另一容器中加强热，得到汞和氧气，且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积。通过这些实验，拉瓦锡得出空气由氧气和氮气组成的结论，为空气成分的研究奠定了基础。 1. 常考易错点：容易记错科学家名字，混淆实验过程中的物质变化和结论。 1. 经典例题：最早通过实验得出空气是由氧气和氮气组成这一结论的科学家是（ ） A. 道尔顿 B. 拉瓦锡 C. 门捷列夫 D. 阿伏伽德罗 0. 答案：B 0. 解析：道尔顿提出了原子论；拉瓦锡最早通过实验得出空气由氧气和氮气组成；门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表；阿伏伽德罗提出了分子学说。所以答案选 B。 （二）空气的组成 1. 要点：现代科学精确测定，按体积分数计算，空气中氮气约占 78%，氮气化学性质不活泼，在生活中常用作保护气；氧气约占 21%，氧气能供给呼吸、支持燃烧；稀有气体约占 0.94%，包括氦、氖、氩、氪、氙等，稀有气体化学性质很不活泼，通电时能发出不同颜色的光，可用于制作霓虹灯；二氧化碳约占 0.03% ，二氧化碳是植物光合作用的原料；其他气体和杂质约占 0.03%。这里强调的是体积分数，不是质量分数，例如在 100 体积的空气中，氮气约占 78 体积，氧气约占 21 体积。 1. 常考易错点：将体积分数误认为质量分数；记错各成分所占比例。 1. 经典例题：空气中体积分数约为 21% 的气体是（ ） A. 氮气 B. 氧气 C. 二氧化碳 D. 稀有气体 0. 答案：B 0. 解析：空气中氮气约占 78%，氧气约占 21%，二氧化碳约占 0.03%，稀有气体约占 0.94%，所以选 B。 （三）测定空气中氧气含量的实验 1. 要点 0. 实验原理：利用红磷在空气中燃烧，与氧气发生反应：消耗氧气，生成五氧化二磷固体。由于氧气被消耗，集气瓶内气体减少，压强减小，在外界大气压的作用下，水进入集气瓶，进入水的体积就近似等于消耗氧气的体积。 0. 实验装置：主要由集气瓶、燃烧匙、橡胶塞、弹簧夹、导管、烧杯等组成。集气瓶用于盛放空气并进行反应，燃烧匙用来盛放红磷，弹簧夹用于控制气体流通，导管连接集气瓶和烧杯。 0. 实验步骤：①检查装置气密性，将导管一端浸入水中，用手紧握集气瓶外壁，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，说明装置气密性良好；②在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为 5 等份；③用弹簧夹夹紧胶皮管；④点燃红磷，迅速伸入集气瓶内并塞紧橡胶塞；⑤待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹。 0. 实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，放出热量；冷却后打开弹簧夹，水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气体积的 。 0. 实验结论：氧气约占空气体积的。 0. 误差分析：测量结果偏小的原因可能有：①红磷量不足，氧气没有被完全消耗；②装置漏气，外界空气进入集气瓶；③未冷却至室温就打开弹簧夹，此时集气瓶内气体处于膨胀状态，导致进入水的体积偏小。测量结果偏大的原因可能是：①弹簧夹未夹紧，燃烧时瓶内气体受热膨胀从导管逸出；②燃烧匙伸入集气瓶速度过慢，部分空气受热逸出。 20. 常考易错点：不理解实验原理，无法准确描述实验现象；不会分析实验误差产生的原因；对实验步骤的先后顺序及作用不清楚。 21. 经典例题：在测定空气中氧气含量的实验中，若进入集气瓶的水的体积大于，可能的原因是（ ） A. 红磷量不足 B. 装置漏气 C. 未冷却至室温就打开弹簧夹 D. 燃烧匙伸入集气瓶速度过慢 0. 答案：D 0. 解析：红磷量不足会导致氧气未被完全消耗，进入水的体积小于，A 错误；装置漏气会使外界空气进入，导致进入水的体积小于，B 错误；未冷却至室温就打开弹簧夹，气体膨胀，进入水的体积小于，C 错误；燃烧匙伸入集气瓶速度过慢，部分空气受热逸出，使瓶内气体减少量增多，导致进入水的体积大于，D 正确。 （四）纯净物 1. 定义 由一种物质组成的物质，组成固定，有固定的物理性质和化学性质。 2. 特点 · 组成固定：由同种分子（或原子）构成，例如氧气（O₂）由氧分子构成，铁（Fe）由铁原子构成。 · 有固定的化学式：可用一个化学式表示，如氯化钠（NaCl）、水（H₂O）。 · 性质固定：有固定的熔点、沸点、密度等物理性质，化学性质也相对稳定。 3. 分类 · 单质：由同种元素组成的纯净物，如氢气（H₂）、氮气（N₂）、铜（Cu）等。 · 化合物：由不同种元素组成的纯净物，如二氧化碳（CO₂）、硫酸（H₂SO₄）、氢氧化钠（NaOH）等。 4. 常见例子 · 氧气、氮气、铁、铜等单质。 · 水、二氧化碳、氯化钠、高锰酸钾等化合物。 （五）混合物 1. 定义 由两种或两种以上的物质混合而成的物质，组成不固定，各物质保持各自的性质。 2. 特点 · 组成不固定：由不同种分子（或原子、离子）混合而成，例如空气由氮气、氧气、二氧化碳等多种气体分子组成。 · 没有固定的化学式：不能用一个化学式表示。 · 性质不固定：没有固定的熔点、沸点，各物质的性质相互独立，例如食盐水的味道取决于食盐的含量。 3. 常见例子 · 空气：由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种气体组成。 · 溶液：如食盐水（氯化钠和水的混合物）、碘酒（碘和酒精的混合物）。 · 自然界中的物质：海水、河水、矿石（如铁矿石、石灰石）等。 · 日常生活中的物质：合金（如钢是铁和碳的混合物）、饮料（如可乐含有水、糖、二氧化碳等）。 五、效果检测 1. 空气中氧气的质量分数约为 21%。（ ） 1. 拉瓦锡通过实验得出空气由氧气和二氧化碳组成。（ ） 1. 测定空气中氧气含量的实验中，红磷燃烧产生大量白雾。（ ） 1. 按体积计算，空气中氮气含量最高。（ ） 1. 测定空气中氧气含量实验中，装置漏气会导致测量结果偏大。（ ） 六、整体归纳总结 本节课主要学习了空气成分的发现及空气的组成，重点掌握拉瓦锡的实验结论、空气各成分的体积分数，以及测定空气中氧气含量的实验。从拉瓦锡的实验开启对空气组成的认知，明确按体积分数氮气、氧气等在空气中的占比。测定氧气含量实验中，要牢记实验原理是利用红磷燃烧消耗氧气，理解实验装置、步骤、现象和结论，同时学会分析实验误差。这些知识是认识空气、后续学习空气相关应用的基础。 7、 课后作业 一、选择题 1．200多年前，法国化学家拉瓦锡通过定量研究的方法测定了空气的成分。拉瓦锡选择作为实验材料的物质是 A．红磷 B．硫粉 C．铁丝 D．汞 2．化学史上第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的科学家是 A．拉瓦锡 B．侯德榜 C．道尔顿 D．门捷列夫 3．空气的成分中，体积分数约占78%的是 A．氮气 B．水蒸气 C．二氧化碳 D．稀有气体 4．空气是一种宝贵的资源，其中含量最高且常用作保护气的是 A．氮气 B．氧气 C．氦气 D．二氧化碳 5．休闲潜水用气罐中一般为压缩人造空气，其成分与周围空气类似，其中含量最多的气体是 A．O2 B．N2 C．H2 D．CO2 6．空气的成分中，按体积计算约为78%的是 A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳 7．空气的成分按体积计算，含量最高的是 A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 8．实验的现象精彩纷呈。下列描述不属于“利用红磷燃烧测定空气中氧气含量”的实验现象的是 A．红磷燃烧产生白烟 B．燃烧时放出热量 C．生成五氧化二磷 D．冷却后水进入集气瓶 9．仿照法国化学家拉瓦锡定量研究空气成分的原理，利用如图装置探究空气中氧气的含量。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。待红磷熄灭后冷却至室温，打开弹簧夹。下列说法正确的是 A．红磷要足量，以便充分观察燃烧的现象 B．将红磷换成木炭，实验也能成功 C．该实验还可以说明氮气不支持燃烧 D．冷却至室温没打开弹簧夹时，瓶内气压大于瓶外气压 二、填空与简答 10．如图是测定空气中氧气含量的实验装置，请回答下列有关问题。 (1)红磷燃烧时的现象是 ； (2)燃烧结束后，待装置冷却至室温后再打开弹簧夹，观察到烧杯中的水倒流至集气瓶，进入瓶中的水量约占集气瓶中空气体积的 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 八、答案与解析 （一）知识点自主预习填空答案 1. 拉瓦锡；氮气；氧气 1. 78%；21%；0.94%；0.03%；0.03% 1. 红磷 1. 白烟； 1. 体积 （二）效果检测答案与解析 1. 答案：× 0. 解析：空气中氧气的体积分数约为 21%，不是质量分数，所以该说法错误。 33. 答案：× 0. 解析：拉瓦锡通过实验得出空气由氧气和氮气组成，不是氧气和二氧化碳，所以该说法错误。 34. 答案：× 0. 解析：红磷燃烧产生大量白烟，“烟” 是固体小颗粒，而 “雾” 是小液滴，五氧化二磷是固体，所以是白烟不是白雾，该说法错误。 35. 答案：√ 0. 解析：按体积计算，空气中氮气约占 78%，含量最高，该说法正确。 36. 答案：× 0. 解析：测定空气中氧气含量实验中，装置漏气会使外界空气进入，导致进入水的体积偏小，测量结果偏小，不是偏大，所以该说法错误。 （3） 课后作业答案与解析 1．D 【详解】拉瓦锡选用汞，因其在加热时能与氧气反应生成氧化汞（HgO），且汞是液态金属便于密闭操作。 故选D。 2．A 【详解】A、拉瓦锡用定量的方法测定了空气的成分，得出空气是由氮气和氧气组成，故A符合题意； B、侯德榜改进了纯碱的制备方法，将制碱工业与化肥工业结合起来，故B不符合题意； C、道尔顿提出原子论，故C不符合题意； D、门捷列夫发现了元素周期律并编制出元素周期表，故D不符合题意。 故选A。 3．A 【详解】空气的成分按体积计算，大约是: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%。 故选A。 4．A 【详解】空气中氮气的含量最高，且氮气化学性质不活泼，常用作保护气，故选：A。 5．B 【详解】A.自然空气中各气体体积比例约为：氮气（N2）78%、氧气（O2）21%、稀有气体和二氧化碳（CO2）等共约1%，题目明确人造空气成分与周围空气类似，因此含量最多的气体应与自然空气一致，氧气占21%，是第二多的成分，但并非最多，故A错误； B.氮气占78%，是空气中含量最高的气体，故B正确； C.一般情况下，氢气在自然空气中含量极低，几乎可忽略，故C错误； D.二氧化碳仅占约0.03%，含量极少，故D错误。 故选：B。 6．A 【详解】空气中按体积分数计算氮气约占78％，氧气约占21％，稀有气体等其它成分约1％。 故选A。 7．B 【详解】空气的成分按体积计算，氮气约占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%，故含量最高的是氮气，故选：B。 8．C 【详解】A、红磷在空气中燃烧，产生大量的白烟，故选项说法正确； B、红磷在空气中燃烧，放出热量，故选项说法正确； C、红磷燃烧生成五氧化二磷是实验结论，而不是实验现象，故选项说法错误； D、红磷燃烧时，与氧气反应生成五氧化二磷固体，瓶内氧气减少，需等集气瓶冷却至室温再打开弹簧夹，水才能进入到集气瓶中，故选项说法正确。 故选C。 9．C 【详解】A. 红磷要足量，使瓶内的氧气充分反应，此选项错误； B.木炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，反应结束后瓶内气体的体积几乎不变，不能达到实验目的，此选项错误； C.氧气消耗完，红磷熄灭，说明氮气不燃烧，不支持燃烧，此选项正确； D. 冷却至室温没打开弹簧夹时，由于氧气消耗瓶内气体减少，所以瓶内气压小于瓶外气压，此选项错误； 故选C。 10．(1)剧烈燃烧，发出黄光，产生大量白烟，放出热量 (2) 【详解】（1）红磷在空气中剧烈燃烧，发出黄光，产生大量白烟，放出热量； （2）红磷燃烧消耗氧气，压强减小，水进入集气瓶中，进入水的体积就是消耗氧气的体积；待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察到烧杯中的水进入集气瓶，瓶内水面最终上升约至1刻度处；由此可知氧气约占空气总体积的五分之一。 $$