第四单元第一节空气的组成课时1课件-2025-2026学年九年级化学鲁教版（2024）上册

第四单元　我们周围的空气 第1节 空气的成分 第一课时 定量认识空气的组成 101010 【素养目标】 1.认识空气的组成及定量表示方法,并通过测定空气中氧气的含量认识空气的组成 。(物质的多样性) 2.通过认识空气的成分发现史,提高学生的化学科学素养。(物质的多样性) 【知识概览】 新知导入 空杯不空 1.炒脆的瓜子放一段时间后便不脆了。 —水蒸气 2.敞口放置的石灰水，过一段时间后便浑浊。 —二氧化碳 3.在一空瓶中放入燃烧的木条后，盖严，然后放入一只小虫，再盖严，根据现象并分析原因。 —有氧气 ? 这些事实说明空气中含有哪些成分？ 新知探究 任务一 定量认识空气的组成 自主学习 阅读教科书p84内容，回答以下问题： 干燥洁净的空气的成分是怎样的，如果按照体积计算，各占比多少？ 氮气占比约为78%,氧气占比约为21%，氩气约为0.934%，二氧化碳约为0.038%，其他气体约为0.002%. 占比最多 稀有气体(氩气、氦气、氖气等) 逐年递增 空气是一种混合物，成分比较固定。 18世纪中叶以前 以后几年 单一成分的物质 化学家拉瓦锡 1775年 氧气和氮气组成 发现其他气体 1892-1894年 物理学家瑞利 化学家拉姆齐 发现氩气 定量研究空气， 氧气约占1/5体积 认识空气的发现史 现在可以借助仪器轻松的测得空气中的氧气含量，但在二百年前可并不容易，1775年，拉瓦锡首次测定了空气中的氧含量，他是如何做到的呢？ 阅读教科书p85科学史话，了解拉瓦锡探究对空气成分测定的实验，思考以下问题： 1.拉瓦锡测定空气的实验为什么选择在密闭容器中进行？ 在密闭容器中进行反应，可以避免外界空气的干扰，才能准确的测定空气的成分。 原理：汞+氧气 氧化汞 加热 现象：玻璃钟罩内汞液面上升，约为钟罩体积的1/6 用时12天 科学史话 2. 加热条件下，汞与氧气化合生成氧化汞。拉瓦锡选择金属汞作为反应物有什么优点？ ①汞在加热条件下，只和氧气反应，生成物为固态的氧化汞（红色），不影响容器内压强。 ②汞为液态，在汞槽中起到液封作用，并能直接用来测见反应器内空间体积的变化。 ③汞的沸点较低，汞蒸气能与氧气反应较充分，将容器里的氧气几乎消耗干净。 ④生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体与空气的性质完全一样。 3. 通过观察哪些现象、测量哪些数据就可以判断出空气中氧气的含量？ 观察汞在钟罩内液面上升的现象（因为氧气体积被消耗，钟罩内压强减小，汞槽内的汞会进入钟罩内），测量汞上升的体积占钟罩内的体积比。 思考讨论 如果需要我们参照拉瓦锡的实验，设计一个实验装置来粗略的测定空气中氧气的含量，需要考虑哪些方面？ ①密闭体系的构建 ②耗氧物质的选择 ③定量现象的解释 只消耗掉氧气，又不产生新气体 的 通过测定消耗的气体体积可判断 测定黑色粉末中铁粉的含量 实验情境一 如何测出混合物中铁粉的含量？ 方法引领 黑色粉末 铁粉与木炭粉的混合物 活动探究4-1 测定空气中氧气的含量 测定空气中氧气的含量 方法迁移 思路1：只剩下氧气，除去其他气体，测定氧气体积。 思路2：只除去氧气，减少的体积就是氧气的体积。 信息链接 氮气化学性质稳定，常温下不易于其它物质反应；一般条件下稀有气体非常稳定，极少进行化学反应。 实验思路 难！ 相对容易！ 资料卡 1. 碳 + 氧气 二氧化碳（气体） 点燃 2. 氢气 + 氧气 水 点燃 4. 镁 + 氮气 氮化镁（固体） 点燃 3. 镁 + 氧气 氧化镁（固体） 点燃 5. 石蜡 +氧气 二氧化碳（气体）+水 点燃 8. 铜 + 氧气 氧化铜 （固体） 加热 6. 铁 + 氧气 四氧化三铁（固体） 点燃 7. 磷 + 氧气 五氧化二磷（固体） 点燃 药品选择 1.所选反应物只能与空气中的氧气反应。 2.反应后生成物通常情况下不能为气体。 哪些药品可以用来测定空气中氧气的含量？ 总结 1.实验原理 测定空气中的氧气含量实验原理： 一般都是利用化学反应完全消耗空气中的氧气（不与空气中其他物质反应），并且不引入新的气态杂质，导致容器内的压强减小，测得减少的体积即为氧气的体积。 药品过量 镁在点燃条件下不仅会与氧气反应，还会与空气中的氮气发生反应。 木炭与氧气反应会产生二氧化碳（气态） 铜+氧气 氧化铜（黑色） 加热 Cu O2 CuO 胶头滴管中的科学原理 实验情境二 通过这个小实验，你发现了什么规律？ 水进入 胶头滴管 压力差 内部气压减小 胶管 被压 4 利用有刻度的仪器测定 铜+氧气 氧化铜 加热 Cu O2 CuO (红、固) （黑、固） 铜受热时与空气中的氧气发生反应，导致密闭容器内气体减少，压强减少，从而测出实验后装置内减少气体的体积，即为空气中氧气的体积。 01 实验原理 空气中氧气含量的测定 注射器里的空气体积 硬质玻璃管里的空气体积 + =空气的总体积 调节气压，防止加热时气体膨胀将橡皮塞冲出，并使氧气完全反应。 02.实验装置 活动探究 测定空气中的氧含量 （1）将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住），然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中，记录体积。 （2）如上图所示，在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封。移动注射器活塞，在注射器中留存一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。 （3）用酒精灯在铜粉部位加热，加热时多次缓慢推拉注射器。 （4）停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出。待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。 水的体积=硬质玻璃管的体积 03 实验步骤 1.测量硬质玻璃管的容积。 05 实验记录 的 水的体积即为玻璃管的容积，记为V1 ①Cu粉由红色逐渐变成黑色 ②冷却后，注射器活塞向内移动 反应前注射器内的气体体积为V2；冷却后活塞会向右移动，稳定后的读数为V3 2.注射器读数及现象 V1 V2 硬质玻璃管容积V1 反应前注射器内气体体积V2 反应后注射器内气体体积 反应中消耗的氧气体积 氧气体积分数 50mL 10mL 2mL 8mL 1/5 实验结论： 氧气的体积约占空气总体积的1/5 04 注意事项 的 1.加热时不断推拉注射器 目的是使氧气和铜粉充分反应 的 2.待玻璃管冷却至室温后，将气球内的气体全部挤出 3.小气球起到缓冲、调节气压的作用 为什么停止加热后， 要等完全冷却后， 再读数？ 装置内气体未完全冷却前，气体体积膨胀， 如果读数，会使测量的剩余气体体积偏大。 未冷却至室温就开始读数 加热时间不够长 误差分析 没有反复推拉注射器 装置气密性不好 铜粉的量不足 气球内残存气体 偏大 结果 偏小 1. 剩余的4/5气体主要是什么成分呢？ 2. 通过这个实验你能总结出氮气有哪些性质？ 实验反思 物理性质：无色无味的气体，不溶于水 化学性质：不燃烧也不支持燃烧 你能仿照拉瓦锡的实验原理，设计实验测定空气中氧气的体积含量吗？ 新知探究 红磷在密闭容器内充分燃烧，消耗空气中的氧气，生成五氧化二磷固体。容器内压强减小，大气压将烧杯中的水压入集气瓶中，水的体积即为消耗氧气的体积，从而确定空气中氧气的体积分数。 反应文字表达式： 五氧化二磷 点燃 红磷 + 氧气 【实验装置】 空气中氧气含量的测定 新知探究 实验原理 红磷测定空气中的氧气含量 1.反应原理 红磷+氧气 五氧化二磷 点燃 2.实验现象 ①发出黄白色火焰，产生大量白烟 ②打开止水夹，由于瓶中氧气被消耗，右边烧杯里的水会被压入瓶中，瓶中液面上升约占空气体积的1/5 3.实验结论 氧气约占空气体积的1/5 3.实验结论 (1)氧气约占空气总体积的五分之一。 (2)氮气不能燃烧，也不支持燃烧且不易溶于水。 新知探究 空气中氧气含量的测定 1.反应原理 红磷+氧气 五氧化二磷 点燃 2.实验现象 ①发出黄白色火焰，产生大量白烟 ②打开止水夹，由于瓶中氧气被消耗，右边烧杯里的水会被压入瓶中，瓶中液面上升约占空气体积的1/5 （1）装置气密性要好； （2）红磷需过量； （3）点燃后迅速伸入集气瓶，立即塞紧瓶塞； （4）待集气瓶冷却到室温后才能打开止水夹进行读数。 新知探究 实验时注意的问题 实验中进入水的体积小于或大于空气总体积的1/5，可能的原因有哪些？ （1）装置漏气； （2）红磷的量不足； （3）未冷却到室温就打开止水夹。 （1）未夹紧弹簧夹，红磷燃烧时气体从导管逸出；（2）燃烧匙伸入过慢，瓶内空气受热逸出。 反思 小于 1/5 大于 1/5 测定空气中氧气含量的其他方法 常见装置 反应原理 新知探究 点燃 红磷、白磷燃烧产物相同，文字表达式均为磷+氧气 五氧化二磷 方法一：测量进入容器内水的体积或容器内水的体积变化 方法二：利用刻度测量密闭容器内气体体积的减少量 加热 铜+氧气 氧化铜 36 实验装置的设计： 2.利用有刻度的容器测出密闭体系气体减小的体积 1.氧气被消耗，气压减小，使水进入密闭容器内，测定进入的水的体积 核心思想点：利用物质性质的差异引起量的变化，将不可测的量转化成可测的物理量，达到实验的目的！ 身边的除氧剂 利用氧气传感器测出燃烧后密闭体系中氧气的含量 实验设计拓展： 基础教育精品课 39 基础教育精品课 1.空气是一种重要的自然资源，其中体积含量最大的气体是( ) A.氮气 B.氧气 C.二氧化碳 D.稀有气体 课堂练习 A 2．历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．诺贝尔 B．居里夫人 C．拉瓦锡 D．门捷列夫 3．下列有关空气的说法正确的是( ) A．空气是混合物 B．空气是由空气分子构成 C．空气中氮气极易溶于水 D．空气中稀有气体的体积分数最大 C A 4．用如图所示装置进行实验，测定出空气中O2约占1/5按体积计算）。下列叙述不正确的是（ ） A．②中瓶内空气的体积约为200mL B．可加热铁丝引燃铜匙中的白磷 C．白磷的作用是消耗②中瓶内的O2 D．最终注射器活塞移至约40mL刻度线处 D 5．用如图所示装置测定空气中氧气的含量，下列说法正确的是( ) A．点燃燃烧匙内的白磷后缓慢地将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞 B．用细铁丝代替白磷进行实验，可以得出相同的实验结论 C．不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，实验效果更好 D．若实验过程中，没有将弹簧夹夹紧，不会影响实验结果 c 点拨：缓慢插入会使得容器内气体受热膨胀跑出部分，造成实验结果偏大 测定空气中 氧气的含量 原理：红磷+氧气 五氧化二磷 点燃 结论：氧气约占空气总体积的1/5 现象：红磷在空气中燃烧，产生大量白烟并放出热量；冷却至室温后，松开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶中，进入的水约占集气瓶内原空气体积的1/5 空气是有 什么组成的 课堂小结 空气的成分 1.干燥洁净空气的成分(体积分数):氮气约78%、氧气约21%、氩气约0.934%、二氧化碳约0.038%、其他气体约0.002%。 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $$