2.1 空气的成分导学案---2025-2026学年九年级化学科粤版（2024）上册

本文围绕空气的成分展开，核心知识点包括空气组成、氧气含量测定及各成分用途。承接化学基础概念，为后续气体性质学习奠基。通过知识点讲解、例题分析等环节，培养学生化学观念、科学思维等核心素养，引导学生从化学视角认识空气。 本设计创新点在于以导学案形式呈现，采用讲练结合教法。对学生，提升其分析和解决化学问题能力；对教师，提供清晰授课思路，助力高效备课；从课堂效果看，能有效突破测定氧气含量实验这一教学难点。

2.1 空气的成分导学案 一、学习目标（简写版） 1. 知道空气的主要成分及各成分的体积分数。 1. 了解测定空气中氧气含量的实验原理、装置和注意事项。 1. 认识空气对人类生活的重要作用，知道氮气、氧气等气体的主要用途。 二、学习重难点 （一）学习重点 1. 空气的组成（氮气约 78%、氧气约 21%、稀有气体约 0.94%、二氧化碳约 0.03%、其他气体和杂质约 0.03%，体积分数）。 1. 测定空气中氧气含量的实验（红磷燃烧法），包括实验现象、原理和结论。 1. 空气中各成分（氧气、氮气、稀有气体等）的主要用途。 （二）学习难点 1. 理解测定空气中氧气含量实验的原理（通过可燃物燃烧消耗氧气，使装置内压强减小，水倒吸的体积即为氧气的体积）。 1. 分析实验中测得氧气体积分数偏小或偏大的原因（如红磷不足、装置漏气等）。 1. 区分空气的组成（体积分数）和各成分的用途，避免混淆。 三、知识点自主预习填空 1. 空气是一种____（填 “纯净物” 或 “混合物”），它的成分按____计算，大约是：氮气____，氧气____，稀有气体____，二氧化碳____，其他气体和杂质____。 1. 测定空气中氧气含量的实验中，常用的可燃物是____，该物质燃烧的文字表达式为____，燃烧时的现象是____。 1. 实验结束后，进入集气瓶中水的体积约占集气瓶内空气总体积的____，说明空气中氧气的体积分数约为____。 1. 氮气是一种____色____味的气体，溶于水，化学性质，常用作____。 1. 稀有气体包括____、、等，它们化学性质，常用作，通电时能发出不同颜色的光，可制成____。 四、知识点讲解与要点 （一）知识点 1：空气的组成 1. 空气的成分及体积分数： 0. 氮气（）：约 78% 0. 氧气（ ）：约 21% 0. 稀有气体（）：约 0.94% 0. 二氧化碳（）：约 0.03% 0. 其他气体和杂质：约 0.03% 0. 注意：各成分的比例是体积分数，不是质量分数。例如，100L 空气中约含 21L 氧气。 15. 混合物与纯净物： 0. 空气是混合物（由多种物质组成），而氮气、氧气等是纯净物（只由一种物质组成）。 16. 常考易错点： 0. 混淆体积分数和质量分数（空气成分按体积计算，不是质量）。 0. 误认为 “空气成分是固定不变的”（实际上，空气成分会因地区、环境略有差异，如工业区二氧化碳含量可能偏高）。 经典例题 1：下列关于空气成分的说法正确的是（ ） A. 空气中氧气的质量分数约为 21% B. 空气中各成分的含量是固定不变的 C. 空气中氮气的体积分数最大 D. 空气中的稀有气体没有任何用途 答案：C 解析：A 选项空气中氧气的体积分数约为 21%，不是质量分数，错误；B 选项空气成分不是固定不变的，会因环境略有差异，错误；C 选项氮气体积分数约 78%，是最大的，正确；D 选项稀有气体有重要用途，如作保护气、电光源等，错误。故选 C。 （二）知识点 2：测定空气中氧气含量的实验 1. 实验原理：红磷（ {P}）在密闭容器中燃烧，消耗空气中的氧气，生成五氧化二磷（ ）固体，使容器内压强减小。冷却至室温后，打开弹簧夹，外界大气压将水压入容器内，进入容器中水的体积约等于消耗氧气的体积。 1. 实验装置：集气瓶、燃烧匙、弹簧夹、导管、烧杯、红磷等。 1. 实验步骤： 0. 连接装置，检查装置的气密性（将导管一端浸入水中，双手紧握集气瓶，若导管口有气泡冒出，松开手后导管内形成一段水柱，说明气密性良好）。 0. 在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为 5 等份，做好标记。 0. 用燃烧匙取足量红磷，点燃后迅速伸入集气瓶中，立即塞紧瓶塞。 0. 待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹。 20. 实验现象： 0. 红磷燃烧，产生大量白烟（五氧化二磷固体小颗粒），放出热量。 0. 冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的 1/5。 21. 实验结论：空气中氧气的体积分数约为 1/5。 22. 误差分析： 0. 测得氧气体积分数偏小的原因： 16. 红磷的量不足（不能完全消耗氧气）。 16. 装置漏气（冷却过程中外界空气进入，导致压强差减小）。 16. 未冷却至室温就打开弹簧夹（此时集气瓶内温度较高，压强较大，进入的水偏少）。 16. 导管中未事先注满水（部分水留在导管中，进入集气瓶的水减少）。 0. 测得氧气体积分数偏大的原因： 17. 点燃红磷后，伸入集气瓶的速度太慢（瓶内空气受热膨胀逸出）。 17. 弹簧夹未夹紧（红磷燃烧时，瓶内空气受热从导管逸出）。 23. 实验注意事项： 0. 红磷要足量（确保完全消耗氧气）。 0. 装置气密性要良好（防止漏气影响实验结果）。 0. 不能用木炭、硫、铁丝等代替红磷：木炭、硫燃烧生成气体（}、），会弥补消耗氧气的体积，导致压强差不明显；铁丝在空气中不能燃烧，无法消耗氧气。 24. 常考易错点： 0. 错误选择可燃物（如用木炭代替红磷，忽略生成气体对实验的影响）。 0. 忽略装置气密性的重要性，或未冷却至室温就打开弹簧夹。 0. 对实验误差原因分析不全面，尤其是偏小的常见原因。 经典例题 2：在测定空气中氧气含量的实验中，下列操作会导致测得氧气体积分数偏小的是（ ） A. 红磷足量 B. 装置气密性良好 C. 未冷却至室温就打开弹簧夹 D. 点燃红磷后迅速伸入集气瓶 答案：C 解析：A 选项红磷足量能完全消耗氧气，不会导致偏小；B 选项装置气密性良好是实验成功的前提，不会导致偏小；C 选项未冷却至室温就打开弹簧夹，集气瓶内压强较大，进入的水偏少，导致测得氧气体积分数偏小；D 选项操作正确，不会导致误差。故选 C。 （三）知识点 3：空气各成分的用途 1. 氧气（ ）： 0. 供给呼吸（如医疗急救、潜水、登山等）。 0. 支持燃烧（如炼钢、气焊、航天燃料燃烧等）。 26. 氮气（ ）： 0. 化学性质不活泼，常用作保护气（如焊接金属时作保护气、食品包装中充氮气防腐）。 0. 制造硝酸和氮肥的重要原料。 0. 液氮（沸点 - 196℃）可作制冷剂（如医疗上冷冻麻醉、冷藏血液）。 27. 稀有气体： 0. 化学性质很不活泼，用作保护气（如灯泡中充稀有气体，延长使用寿命）。 0. 通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源（如霓虹灯、航标灯）。 0. 氦气密度小且化学性质稳定，可用于填充探空气球。 28. 二氧化碳（ ）： 0. 是植物光合作用的原料。 0. 可用于灭火（密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧）。 0. 固态二氧化碳（干冰）升华吸热，可作制冷剂（如人工降雨、冷藏食品）。 29. 常考易错点： 0. 混淆氮气和稀有气体的用途（两者都可作保护气，但稀有气体还可作电光源）。 0. 错误认为 “氧气具有可燃性”（氧气能支持燃烧，具有助燃性，本身不能燃烧）。 0. 忽略二氧化碳的重要作用（如植物光合作用离不开二氧化碳）。 经典例题 3：下列有关空气成分用途的说法错误的是（ ） A. 氧气可用于医疗急救 B. 氮气可用于食品防腐 C. 稀有气体可用于制作霓虹灯 D. 二氧化碳是空气污染物之一 答案：D 解析：A 选项氧气能供给呼吸，可用于医疗急救，正确；B 选项氮气化学性质稳定，可用于食品防腐，正确；C 选项稀有气体通电发光，可制作霓虹灯，正确；D 选项二氧化碳是空气的成分之一，不是污染物，错误。故选 D。 五、效果检测（判断题） 1. 空气中氮气的质量分数约为 78%，氧气约为 21%。（ ） 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. 稀有气体化学性质很不活泼，常用作保护气。（ ） 1. 铁丝在空气中能燃烧，可用于测定空气中氧气含量。（ ） 1. 空气中各成分的含量是固定不变的。（ ） 六、本节内容的思维导图 七、本节内容的归纳总结 1. 空气是由多种物质组成的混合物，各成分按体积分数计算：氮气约 78%、氧气约 21%、稀有气体约 0.94%、二氧化碳约 0.03%、其他气体和杂质约 0.03%。 1. 测定空气中氧气含量的实验（红磷燃烧法）是核心内容，其原理是利用红磷燃烧消耗氧气，使装置内压强减小，通过水倒吸的体积确定氧气体积分数。实验中需注意红磷足量、装置气密性良好、冷却后再打开弹簧夹等，否则会导致误差。 1. 空气中各成分有重要用途：氧气用于供给呼吸和支持燃烧；氮气作保护气、制氮肥等；稀有气体作保护气和电光源；二氧化碳用于光合作用、灭火等。 1. 认识空气对人类的重要性，树立保护空气资源的意识，理解混合物与纯净物的区别（空气是混合物，各成分是纯净物）。 8、 课后作业 1．空气是一种宝贵的自然资源，其中能供给人类呼吸的气体是 A．氮气 B．氧气 C．氖气 D．二氧化碳 2．下列物质属于混合物的是 A．液态氧 B．洁净的海水 C．冰水混合物 D．氧化镁 3．如图所示为探究空气中氧气含量的实验，其中没有用到的仪器是 A．集气瓶 B．试管 C．燃烧匙 D．烧杯 4．广东某中学初三年级学生开展微型空气质量“检测站”的组装与使用的跨学科实践活动，如图是学生使用组装的微型空气质量“检测站”对当地空气进行检测的结果图，图中X可能是 2025年2月28日我省某市空气质量检测 A．氮气 B．氧气 C．二氧化氮 D．二氧化碳 5．会造成酸雨的物质是 A．一氧化碳 B．二氧化硫 C．臭氧 D．PM2.5 6．氮气常用作文物保护气，主要是利用了氮气 A．性质稳定 B．难溶于水 C．无色无味 D．沸点低 7．空气是一种宝贵的自然资源。人体吸入空气主要是利用其中的 A． B． C． D． 8．鸡蛋气室中的气体来源于空气。气室中含量最高的气体是 A． B． C． D． 二、课内填空 9． 支持燃烧；氮气的化学性质比氧气的 。 10．只由一种物质组成的是 。 11．填空。 (1)纯净物：由 组成。 (2)特点：有固定的组成和性质，可以用 来表示。 12．空气中体积含量最高的成分是 ，与人类及生命生活最相关气体是 。 三、填空与简答 13．请用化学相关知识解释下列原理。 氮气可作焊接金属时的保护气。 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 九、答案与解析 （一）自主预习填空答案 1. 混合物；体积分数；78%；21%；0.94%；0.03%；0.03% 1. 红磷；磷 + 氧气五氧化二磷；产生大量白烟，放出热量 1. 1/5；1/5 1. 无；无；难；不活泼；保护气（合理即可） 1. 氦气；氖气；氩气；很不活泼；保护气；霓虹灯（合理即可） （二）效果检测答案和解析 1. 答案：× 0. 解析：空气中氮气和氧气的比例是体积分数，不是质量分数，该说法错误。 45. 答案：× 0. 解析：红磷燃烧产生大量白烟（固体小颗粒），不是白雾（液体小液滴），该说法错误。 46. 答案：√ 0. 解析：稀有气体化学性质很不活泼，常用作保护气（如灯泡中充稀有气体），该说法正确。 47. 答案：× 0. 解析：铁丝在空气中不能燃烧，无法消耗氧气，不能用于测定空气中氧气含量，该说法错误。 48. 答案：× 0. 解析：空气中各成分的含量不是固定不变的，会因地区、环境等因素略有差异，该说法错误。 （三）课后作业答案和解析 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B B B C B A A A 1．B 【详解】A.氮气空气中含量最高（约78%），但化学性质稳定，不参与呼吸作用，无法供给呼吸，故A错误； B.氧气约占空气约21%，是呼吸作用的关键气体，人体通过氧气分解有机物释放能量，故B正确； C.氖气属于稀有气体，用于电光源，与呼吸无关，故C错误； D.高浓度二氧化碳会抑制呼吸，不能供给呼吸，故D错误。 故选：B。 2．B 【详解】A.液态氧是氧气（）在液态状态下的形式，仅含一种物质，属于纯净物（单质），故A错误； B.海水含有水、氯化钠、氯化镁等多种物质，即使经过净化处理，仍为混合物，故B正确； C.冰（固态水）和水（液态水）是同一种物质（H₂O）的不同状态，成分单一，属于纯净物中的氧化物，故C错误； D.氧化镁（MgO）是镁和氧按固定比例化合而成的化合物，属于纯净物中的氧化物，故D错误。 故选：B。 3．B 【详解】图中左侧反应容器为集气瓶，盛放红磷的仪器是燃烧匙，右侧盛放水的仪器是烧杯，故没有用到的仪器是试管。 故选B。 4．C 【详解】空气的主要污染物有一氧化碳、二氧化氮、臭氧、PM10、二氧化硫、PM2.5，氮气、氧气和二氧化碳属于空气的成分，不属于空气污染物。 故选：C。 5．B 【详解】A、一氧化碳是有毒气体，难溶于水，不会直接导致酸雨，故选项不符合题意； B、二氧化硫（SO2）排放到空气中后，可与水反应生成亚硫酸，进一步被氧化为硫酸，是形成酸雨的主要物质之一，故选项符合题意； C、臭氧与温室效应有关，与酸雨无关，故选项不符合题意； D、PM2.5是可吸入颗粒物，会加剧雾霾，与酸雨无关，故选项不符合题意。 故选B。 6．A 【详解】A、氮气的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，能有效隔绝氧气和水分，防止文物氧化或腐蚀，说法正确； B、难溶于水与保护文物的主要需求无关，因文物保存环境通常不涉及大量水，说法错误； C、无色无味是物理性质，但并非保护文物的关键因素，稳定性更重要，说法错误； D、沸点低与氮气作为气态保护气的用途无直接关联，说法错误。 故选A。 7．A 【详解】A、氧气（O2）是呼吸作用的关键物质，人体通过呼吸将氧气输送至细胞，参与分解有机物并释放能量。正确。 B、氮气（N2）虽占空气主要成分，但人体不直接利用它进行生理活动。错误。 C、二氧化碳（CO2）是代谢废物，吸入时含量极低，呼吸作用是排出而非利用。错误。 D、水蒸气（H2O）在空气中含量不固定，并非呼吸的主要目标。错误。 故选A。 8．A 【详解】空气的成分按体积分数计算，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%。由此可知，空气中体积分数含量最高的物质是氮气，化学式为N2。 故选A。 9． 氧气/O2 稳定 【详解】氧气具有助燃性，能支持燃烧；氧气的化学性质比较活泼，能够跟许多物质发生反应； 氮气化学性质不活泼，不燃烧也不支持燃烧；故氮气的化学性质比氧气的稳定。 10．纯净物 【详解】物质可分为纯净物和混合物，只由一种物质组成的物质是纯净物，由两种或者两种以上物质组成的物质是混合物。 11．(1)一种物质 (2)化学符号 【详解】（1）由一种物质组成的叫纯净物，故填：一种物质； （2）纯净物有固定的组成和性质，可以用化学符号来表示，故填：化学符号。 12． 氮气/N2 氧气/O2 【详解】空气中各成分及体积分数为：氮气：78%、氧气：21%、稀有气体：0.94%、二氧化碳0.03%、水蒸气和杂质：0.03%；所以空气中体积含量最高的成分是氮气（N2），氧气（O2）可以供给呼吸，则与人类及其他动植物生命生活最息息相关的气体是氧气。 13．氮气的化学性质不活泼 【详解】 氮气的化学性质不活泼，在焊接金属时，能隔绝氧气等其他物质与金属接触，防止金属在高温下被氧化等，从而起到保护金属的作用 ，所以氮气可作焊接金属时的保护气，故填写：氮气的化学性质不活泼。 $$