第一节 空气的组成 第1课时（教学课件）化学鲁教版2024九年级上册

第四单元 我们周围的空气 第一节 空气的组成 第1课时 定量认识空气的组成 九年级化学 上册·鲁教版2024 学 习 内 容 导 览 实验探究空气的组成2 定量认识空气的组成1 明·学习目标 1.能准确说出空气的主要成分，并牢记各成分的体积分数，能 理解拉瓦锡测定空气组成实验的原理、方法与结论。 2.掌握测定空气中氧气含量的实验原理，能清晰描述红磷燃烧 实验的操作步骤，并区分铜粉加热实验与红磷实验的反应过程差异。 3.对比铜粉与红磷实验的误差，推理误差对结果的影响并提改 进方案，树立严谨实验态度，构建原理 - 操作 - 误差认知模型， 提升化学实验问题解决力。 引·新课导入 空气是生命赖以生存的物质基础，也是重要的自然资源。我们每时每刻都要吸入空气，空气成分的微小 变化甚至会对人类的生存产生巨大的影响。 航天员在太空驻留半年，太空中没有空气要如何呼吸呢？原来呼吸的氧气并非全靠地面运送。航天器的 生命保障系统会 “变废为宝”：航天员呼出的二氧化碳，通过化学反应与氢气结合，转化为氧气和水，水又 继续电解为氢气和氧气，实现氧气循环再生，这背后是 “物质转化” 的化学智慧。 引·新课导入 冥古宙时期（约 45 - 40 亿年前）地球的空气中 富含 N2、CO2、CH4及一定量 H2、He 等，几乎无 O2，无生命存在，极端环境，高温、频繁火山活动。 太古宙时期（约 40 - 25 亿年前）地球的空气中N2含量 类似或低于现今，CO2、CH4含量相对较高，O2十分贫乏，晚 期产氧光合作用生物使局部有少量 O2，出现简单生命形式， 如细菌；地球总体气候较温和，平均温度约 0°C - 40°C。 元古宙时期（约 25 - 5.4 亿年前）地球的空气中 CO2、CH4、H2等含量降低，O2逐步积累并实现源超 越汇，命形式逐渐复杂，真核生物出现；早期和晚期 全球多次广泛发育大规模冰川沉积，中期气候较温和。 显生宙时期（约 5.4 亿年前 - 现今）地球的空气 中CO2、CH4等含量进一步降低，O2含量显著增加， 总体接近现今大气状态，生物种类丰富多样，从海洋 到陆地再到天空发展；人类活动影响气候和空气质量。 01 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 宇航员在密封舱内 正常呼吸、操作精 密仪器，面部因舱 内适宜空气环境而 呈现的从容状态， 依赖于密封舱内的 气体。 航天器里要给宇航 员打造舒适环境， 空气成分必须精准 把控！少了哪种成 分宇航员会憋闷， 多了哪种又可能出 危险。 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 结合生活常识和过 去所学，空气的主 要成分有哪些? 氩气 约0.934% 二氧化碳 约0.038% 其他 约0.002% 现在，人们可以利用氧气传感器准确测量空气中的氧气 含量，但在200年前这可并非易事。1775年，拉瓦锡 (A.L.Lavoisier,1743—1794)首次测定了空气中氧气的含量。 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 空气成分的探究 拉瓦锡把少量汞（Hg） 放入密闭容器后加热，使 其与氧气反应。 反应结束后，停止加热恢复 至室温，观察玻璃钟罩内的 现象。 探·知识奥秘 空气成分的探究 观看视频并思考： 拉瓦锡的探究实验现象是什么？ 利用了什么原理？ 从中你能得出什么结论？ 小组内交流讨论一下。 一、定量认识空气的组成 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 拉瓦锡实验的原理是什么？ 可燃物消耗氧气➡密闭容器压强减小➡体积变化➡玻璃钟罩水倒流➡液面上升） 从拉瓦锡的实验的现象中能得出什么结论？ 实验现象 实验结论 第一阶段： 汞与空气反应 （将汞置于密 闭容器中，持 续加热 12 天） 加热初期，汞表面出现红色粉末（氧化汞）， 且红色粉末逐渐增多 汞能与空气中的某种气体发生化学反应，生成固 态的氧化汞（红色粉末） 2 天后，红色粉末不再增加，容器内气体体积 明显减少，约减少原空气体积的 1/5 空气中能与汞反应的气体体积有限，且占空气总 体积的1/5（后续命名为 “氧气”） 剩余气体（约占原体积 4/5）通入澄清石灰水， 石灰水不变浑浊；将燃着的木条伸入，木条立即熄灭 剩余的 4/5 气体不与汞反应、不支持燃烧、不 与澄清石灰水反应，化学性质稳定（后续命名为氮气） 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 从拉瓦锡的实验中能得出什么结论？ 实验现象 实验结论 第二阶段： 氧化汞的分解 （将第一阶段 生成的红色氧 化汞单独加热） 红色氧化汞受热后逐渐分解，生成银白色液态 汞和一种气体 氧化汞分解产生的气体是第一阶段中被汞消耗的 气体（氧气），证明氧气是空气的组成成分之一 收集该气体，将燃着的木条伸入，木条燃烧更 剧烈 氧气具有支持燃烧的化学性质 测量该气体体积，发现其体积与第一阶段反应 消耗的气体体积完全相等 空气中氧气的体积分数为 1/5，空气是由氧气和 氮气(及少量其他气体)组成的混合物，而非单一物质 拉瓦锡的实验为 什么要在密闭的 容器中进行？ 防止气体逸出或外界气体进入， 保证气体体积测量准确 排除外界干扰， 确保反应只发生在汞与空气成分之间 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 空气是混合物：空气并非单一物质，而是由多种气体组成的混合物，打破了此前人们对 空气成分的误解。1 氧气的体积分数：空气中能与汞反应（支持燃烧、供呼吸）的气体（后命名为 “氧 气”），体积约占空气总体积的 1/5，这是人类首次精准测定氧气在空气中的占比。2 氮气的性质与占比：空气中剩余约 4/5 的气体（后命名为 “氮气”），化学性质稳定， 不与汞反应、不支持燃烧，也不与澄清石灰水反应，是空气的重要组成部分。3 拉瓦锡的实验结论 理·核心要点 定 量 认 识 空 气 的 组 成 空气的组成 （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 约0.002% 1.空气是混合物：空气并非单一物质，而是由多种气体组成的混合 物，打破了此前人们对空气成分的误解。 汞+氧气 氧化汞 加热 2.氧气的体积分数：氧气体积约占空气总体积的 1/5，这是人类首 次精准测定氧气在空气中的占比。 3.氮气的性质与占比：空气中剩余约 4/5 的气体为氮气，化学性 质稳定，不与汞反应、不支持燃烧，也不与澄清石灰水反应，是空 气的重要组成部分。 拉瓦锡 实验 拉瓦锡通过加热汞与空气反应、再加热反应产物的实验，首次科学 揭开了空气的组成秘密，推翻了当时空气是单一物质的错误认知 实 验 原 理 实 验 结 论 1．关于拉瓦锡研究空气成分实验的表述，存在科学性错误的是（ ） A．实验中汞需要足量 B．曲颈甑中的汞可以换成硫粉 C．曲颈甑中汞的作用是消耗氧气 D．钟罩内液面上升推测钟罩内气体压强减小 析·典型范例 B 2．两百年前化学家拉瓦锡研究了空气的组成，装置如图，下列说法 错误的是（ ） A．曲颈甑和玻璃钟罩的汞都发生了化学反应 B．反应结束后玻璃钟罩内的汞液面上升 C．实验验证了空气的组成不是单一的气体 D．加热汞消耗了曲颈甑和玻璃钟罩中的氧气 析·典型范例 A 02 探·知识奥秘 二、实验探究空气的组成 我们能否使用其他物质来验证空气中氧气的体积分数？ 汞有毒， 无法在实 验室使用。 选择的药品需要满足什么要求？ ①硫 + 氧气 二氧化硫 ②碳 + 氧气 二氧化碳 ③磷 + 氧气 五氧化二磷 ④石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水 ⑤铜 + 氧气 氧化铜 ⑥铁 + 氧气 四氧化三铁 点燃 点燃 点燃 点燃 加热 点燃 下列物质都可以与氧气反应 哪种物质更适合用来探究空气 中氧气的体积分数？ 生成物中含有气体， 无法形成压强差。 铁在纯氧中才可以点燃， 不符合要求。 最终选择出铜和红磷都是适合探 究空气中氧气含量的药品。 探·知识奥秘 能与氧气发生反应1 不能与氧气之外的气体反应2 生成物不能有气体（生成物为固体）3 需要满足的条件 药品选择的原则 铜粉测定空气中氧气含量 红磷测定空气中氧气含量 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 铜粉测定空气中氧气含量 认真观看视频： 实验步骤及实验现 象、结论。 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 1、将一只硬质玻璃管注满水，倒入量筒， 记录体积。 2、在另一只硬质玻璃管中装入铜粉塞上橡 胶塞。观察铜粉的颜色。点燃酒精灯，左 右移动预热试管。 3、加热玻璃管中的铜，同时推拉注射器的 活塞。 4、停止加热后，将气球内的气体全部挤入 注射器，待注射器活塞稳定后，记录体积 5、读取剩余气体的体积，记录实验结果。 实验步骤 思考：实验过程中为什么要不断推拉注射器？气球有什么作用？实验数据如何处理？ 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 铜粉测定空气中氧气含量 原理：铜+氧气 氧化铜加热 实验前测定： 硬质玻璃管体积为50ml 注射器中空气体积为25ml 实验后： 注射器中空气体积为10ml 气体体积减少了15ml 气球的作用：平衡气压 实验过程中不 断推拉注射器 的作用： 推动空气流动， 使氧气与铜粉 充分反应 铜粉过量：使氧气完全消耗 实验数据处理： 15ml 50ml+25ml×100%=20% 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 误差分析 思考：实验过程中如果得到的结果偏大，可能是什么原因？ 气球内气体未全部挤出。（偏大） 思考：实验过程中如果得到的结果偏小，可能是什么原因？ （1）铜粉量不足；（偏小） （2）装置漏气；（偏小） （3）未冷却至室温就读数；（偏小） （4）氧气有剩余（反应时间不够）；（偏小） （5）达不到反应温度；（偏小） 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 红磷测定空气中氧气含量 认真观看视频： 实验步骤及实验现 象、结论。 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 红磷测定空气中氧气含量 【实验步骤】(1) 连接装置, 并检查装置的 。 (2) 用弹簧夹夹紧乳胶管, 点燃燃烧匙内的红磷, 立即 伸入集气瓶中, 并塞紧塞子。 (3) 待红磷熄灭并 后, 打开弹簧夹。 【实验现象】(1) 红磷燃烧, 产生大量 , 反应放 热。 (2) 冷却后打开弹簧夹, 水沿着导管进入集气瓶中, 进 入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的𝟏 𝟓 。 【实验结论】氧气约占空气总体积的𝟏 𝟓 。 气密性 冷却至室温 白烟 思考：实验过程中要注意些什么？为什么集气瓶底部要预留少量水？ 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 红磷测定空气中氧气含量 红磷过量：使氧气完全消耗 实验前需检查 装置气密性， 用酒精灯点燃 红磷后，需快 速将红磷伸入 集气瓶并塞紧 橡胶塞。 反应前关闭弹簧夹，红磷熄 灭后，需待集气瓶完全冷却 至室温，再打开弹簧夹 原理：红磷+氧气 五氧化二磷点燃 集气瓶底部预留少量水： ①防止反应局部放热使瓶底炸裂 ②吸收有毒的五氧化二磷 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 误差分析 思考：实验过程中如果得到的结果偏大，可能是什么原因？ （1）点燃红磷后伸入集气瓶内，可是没有及时迅速地塞紧胶塞(塞入过慢) （2）止水夹未夹紧 思考：实验过程中如果得到的结果偏小，可能是什么原因？ （1）红磷量不足；（偏小） （2）装置漏气；（偏小） （3）未冷却至室温就读数；（偏小） （4）没有冷却就打开止水夹；（偏小） 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 实验拓展 思考：烟与雾有什么区别？ 烟是固体小颗粒在空气中悬浮所形成的。 雾是液体小液滴在空气中悬浮所形成的。 剩余气体主要是什么呢？ 这种气体都有哪些性质？ 剩余气体主要是氮气。 不能燃烧，也不支持燃烧 不溶于水，不与水反应 没有颜色 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 构建思维模型 实验设计 构建一个封闭体系（密闭容器） 利用物质发生化学反 应消耗装置内的氧气 压强变化液体流动或活塞移动分析现象，根据数据， 得出结论 科普短文 太空吸氧：空间站有妙招 航天员在空间站呼吸的空气，和地球很像：氧气约 21%，和我们日常呼吸浓度一样；氮气约 78%，能稀释 氧气防火灾，还能维持正常气压；剩下 1% 是少量二氧化碳和水蒸气，且几乎没有污染物，让航天员住得舒服 又安全。 空间站的氧气不靠从地球大量运输，主要靠 “电解水” 制造。水来源多样，有地球运来的，也有航天员 呼出的水蒸气凝结的，还有尿液、汗液处理后的再生水。给水通电，水分子就会分成氧气和氢气，氧气直接供 呼吸，氢气再和航天员呼出的二氧化碳反应生成水，实现 “水→氧气→水” 的循环。 另外，空间站还备有 “固体氧气发生器”，里面的特殊物质遇二氧化碳或水蒸气能快速产氧，作为应急备 用。这些方法既省钱又环保，让航天员在太空随时有新鲜氧气可吸。 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 科学史话 稀有气体的发现 很长一段时间人们普遍认为空气中除了少量水蒸气和二氧化碳之外， 其余的就是氧气和氮气了。1892年，物理学家瑞利 (L.J.W.Rayleigh,1842—1919)利用灵敏度达0.0001g的天平，在长达10 年的气体密度测量工作中，发现了从空气中分离得到的氮气密度 (1.2572g/L)与分解含氦物质得到的氨气密度(1.2508g/L)之间总是有微 小的差异。瑞利没有放过这一微小的差异，他与化学家拉姆齐 (W.Ramsay,1852—1916)合作，先是仔细去除空气中的氧气、二氧化碳、 水蒸气和氮气，然后利用分光镜观察剩余气体的光谱线，终于发现在空 气中还存在着氩气。在以后的几年里，拉姆齐又通过分离液态空气和光 谱法陆续发现了氪、氖、氦、氙。 稀有气体是从气体密度测量结果里的微小差异中发现的，因此被称 为“第三位小数的胜利”,这是科学家们严谨求实、勇于质疑、不懈探 索的结果。1904年，瑞利和拉姆齐因为在稀有气体发现中的杰出贡献分 别荣获诺贝尔物理学奖和化学奖。 思考： (1)阅读上述材料给了你怎样的启示? (2)你能否举例说明在日常生活、工 作和科学研究中关注细节和不忽视 “异常”现象的重要性? 二、实验探究空气的组成 第四单元 我们周围的空气 第一节 空气的组成 第1课时 定量认识空气的组成 九年级化学 上册·鲁教版2024 学习内容导览 实验探究空气的组成 2 定量认识空气的组成 1 2 明·学习目标 1.能准确说出空气的主要成分，并牢记各成分的体积分数，能理解拉瓦锡测定空气组成实验的原理、方法与结论。 2.掌握测定空气中氧气含量的实验原理，能清晰描述红磷燃烧实验的操作步骤，并区分铜粉加热实验与红磷实验的反应过程差异。 3.对比铜粉与红磷实验的误差，推理误差对结果的影响并提改进方案，树立严谨实验态度，构建原理 - 操作 - 误差认知模型，提升化学实验问题解决力。 3 引·新课导入 空气是生命赖以生存的物质基础，也是重要的自然资源。我们每时每刻都要吸入空气，空气成分的微小变化甚至会对人类的生存产生巨大的影响。 航天员在太空驻留半年，太空中没有空气要如何呼吸呢？原来呼吸的氧气并非全靠地面运送。航天器的生命保障系统会 “变废为宝”：航天员呼出的二氧化碳，通过化学反应与氢气结合，转化为氧气和水，水又继续电解为氢气和氧气，实现氧气循环再生，这背后是 “物质转化” 的化学智慧。​ 引·新课导入 冥古宙时期（约 45 - 40 亿年前）地球的空气中富含 N2、CO2、CH4及一定量 H2、He 等，几乎无 O2，无生命存在，极端环境，高温、频繁火山活动。 太古宙时期（约 40 - 25 亿年前）地球的空气中N2含量类似或低于现今，CO2、CH4含量相对较高，O2十分贫乏，晚期产氧光合作用生物使局部有少量 O2，出现简单生命形式，如细菌；地球总体气候较温和，平均温度约 0°C - 40°C。 元古宙时期（约 25 - 5.4 亿年前）地球的空气中CO2、CH4、H2等含量降低，O2逐步积累并实现源超越汇，命形式逐渐复杂，真核生物出现；早期和晚期全球多次广泛发育大规模冰川沉积，中期气候较温和。 显生宙时期（约 5.4 亿年前 - 现今）地球的空气中CO2、CH4等含量进一步降低，O2含量显著增加，总体接近现今大气状态，生物种类丰富多样，从海洋到陆地再到天空发展；人类活动影响气候和空气质量。 定量认识空气的组成 01 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 宇航员在密封舱内正常呼吸、操作精密仪器，面部因舱内适宜空气环境而呈现的从容状态，依赖于密封舱内的气体。 航天器里要给宇航员打造舒适环境，空气成分必须精准把控！少了哪种成分宇航员会憋闷，多了哪种又可能出危险。 7 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 结合生活常识和过去所学，空气的主要成分有哪些? 氩气 约0.934% 二氧化碳 约0.038% 其他 约0.002% 现在，人们可以利用氧气传感器准确测量空气中的氧气含量，但在200年前这可并非易事。1775年，拉瓦锡(A.L.Lavoisier,1743—1794)首次测定了空气中氧气的含量。 8 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 空气成分的探究 拉瓦锡把少量汞（Hg）放入密闭容器后加热，使其与氧气反应。 反应结束后，停止加热恢复至室温，观察玻璃钟罩内的现象。 9 探·知识奥秘 空气成分的探究 观看视频并思考： 拉瓦锡的探究实验现象是什么？ 利用了什么原理？ 从中你能得出什么结论？ 小组内交流讨论一下。 一、定量认识空气的组成 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 拉瓦锡实验的原理是什么？ 可燃物消耗氧气➡密闭容器压强减小➡体积变化➡玻璃钟罩水倒流➡液面上升） 从拉瓦锡的实验的现象中能得出什么结论？ 实验现象 实验结论 第一阶段： 汞与空气反应 （将汞置于密闭容器中，持续加热 12 天） 加热初期，汞表面出现红色粉末（氧化汞），且红色粉末逐渐增多 汞能与空气中的某种气体发生化学反应，生成固态的氧化汞（红色粉末） 2 天后，红色粉末不再增加，容器内气体体积明显减少，约减少原空气体积的 1/5 空气中能与汞反应的气体体积有限，且占空气总体积的1/5（后续命名为 “氧气”） 剩余气体（约占原体积 4/5）通入澄清石灰水，石灰水不变浑浊；将燃着的木条伸入，木条立即熄灭 剩余的 4/5 气体不与汞反应、不支持燃烧、不与澄清石灰水反应，化学性质稳定（后续命名为氮气） 11 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 从拉瓦锡的实验中能得出什么结论？ 实验现象 实验结论 第二阶段： 氧化汞的分解 （将第一阶段生成的红色氧化汞单独加热） 红色氧化汞受热后逐渐分解，生成银白色液态汞和一种气体 氧化汞分解产生的气体是第一阶段中被汞消耗的气体（氧气），证明氧气是空气的组成成分之一 收集该气体，将燃着的木条伸入，木条燃烧更剧烈 氧气具有支持燃烧的化学性质 测量该气体体积，发现其体积与第一阶段反应消耗的气体体积完全相等 空气中氧气的体积分数为 1/5，空气是由氧气和氮气(及少量其他气体)组成的混合物，而非单一物质 拉瓦锡的实验为什么要在密闭的容器中进行？ 防止气体逸出或外界气体进入， 保证气体体积测量准确 排除外界干扰， 确保反应只发生在汞与空气成分之间 12 探·知识奥秘 一、定量认识空气的组成 空气是混合物：空气并非单一物质，而是由多种气体组成的混合物，打破了此前人们对空气成分的误解。 1 氧气的体积分数：空气中能与汞反应（支持燃烧、供呼吸）的气体（后命名为 “氧气”），体积约占空气总体积的 1/5，这是人类首次精准测定氧气在空气中的占比。 2 氮气的性质与占比：空气中剩余约 4/5 的气体（后命名为 “氮气”），化学性质稳定，不与汞反应、不支持燃烧，也不与澄清石灰水反应，是空气的重要组成部分。 3 拉瓦锡的实验结论 理·核心要点 定量认识空气的组成 空气的组成 （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 约0.002% 1.空气是混合物：空气并非单一物质，而是由多种气体组成的混合物，打破了此前人们对空气成分的误解。 汞+氧气 氧化汞 加热 2.氧气的体积分数：氧气体积约占空气总体积的 1/5，这是人类首次精准测定氧气在空气中的占比。 3.氮气的性质与占比：空气中剩余约 4/5 的气体为氮气，化学性质稳定，不与汞反应、不支持燃烧，也不与澄清石灰水反应，是空气的重要组成部分。 拉瓦锡实验 拉瓦锡通过加热汞与空气反应、再加热反应产物的实验，首次科学揭开了空气的组成秘密，推翻了当时空气是单一物质的错误认知 实验原理 实验结论 14 1．关于拉瓦锡研究空气成分实验的表述，存在科学性错误的是（ ） A．实验中汞需要足量 B．曲颈甑中的汞可以换成硫粉 C．曲颈甑中汞的作用是消耗氧气 D．钟罩内液面上升推测钟罩内气体压强减小 析·典型范例 B 2．两百年前化学家拉瓦锡研究了空气的组成，装置如图，下列说法错误的是（ ） A．曲颈甑和玻璃钟罩的汞都发生了化学反应 B．反应结束后玻璃钟罩内的汞液面上升 C．实验验证了空气的组成不是单一的气体 D．加热汞消耗了曲颈甑和玻璃钟罩中的氧气 析·典型范例 A 实验探究 空气的组成 02 探·知识奥秘 二、实验探究空气的组成 我们能否使用其他物质来验证空气中氧气的体积分数？ 汞有毒，无法在实验室使用。 选择的药品需要满足什么要求？ ①硫 + 氧气 二氧化硫 ②碳 + 氧气 二氧化碳 ③磷 + 氧气 五氧化二磷 ④石蜡 + 氧气 二氧化碳 + 水 ⑤铜 + 氧气 氧化铜 ⑥铁 + 氧气 四氧化三铁 点燃 点燃 点燃 点燃 加热 点燃 下列物质都可以与氧气反应 哪种物质更适合用来探究空气中氧气的体积分数？ 生成物中含有气体， 无法形成压强差。 铁在纯氧中才可以点燃，不符合要求。 最终选择出铜和红磷都是适合探究空气中氧气含量的药品。 18 探·知识奥秘 能与氧气发生反应 1 不能与氧气之外的气体反应 2 生成物不能有气体（生成物为固体） 3 需要满足的条件 药品选择的原则 铜粉测定空气中氧气含量 红磷测定空气中氧气含量 二、实验探究空气的组成 19 探·知识奥秘 铜粉测定空气中氧气含量 认真观看视频： 实验步骤及实验现象、结论。 二、实验探究空气的组成 20 探·知识奥秘 1、将一只硬质玻璃管注满水，倒入量筒，记录体积。 2、在另一只硬质玻璃管中装入铜粉塞上橡胶塞。观察铜粉的颜色。点燃酒精灯，左右移动预热试管。 3、加热玻璃管中的铜，同时推拉注射器的活塞。 4、停止加热后，将气球内的气体全部挤入注射器，待注射器活塞稳定后，记录体积 5、读取剩余气体的体积，记录实验结果。 实验步骤 思考：实验过程中为什么要不断推拉注射器？气球有什么作用？实验数据如何处理？ 二、实验探究空气的组成 探·知识奥秘 铜粉测定空气中氧气含量 原理：铜+氧气 氧化铜 加热 实验前测定： 硬质玻璃管体积为50ml 注射器中空气体积为25ml 实验后： 注射器中空气体积为10ml 气体体积减少了15ml 气球的作用：平衡气压 实验过程中不断推拉注射器的作用： 推动空气流动，使氧气与铜粉充分反应 铜粉过量：使氧气完全消耗 实验数据处理： 15ml 50ml+25ml ×100%=20% 二、实验探究空气的组成 22 探·知识奥秘 误差分析 思考：实验过程中如果得到的结果偏大，可能是什么原因？ 气球内气体未全部挤出。（偏大） 思考：实验过程中如果得到的结果偏小，可能是什么原因？ （1）铜粉量不足；（偏小） （2）装置漏气；（偏小） （3）未冷却至室温就读数；（偏小） （4）氧气有剩余（反应时间不够）；（偏小） （5）达不到反应温度；（偏小） 二、实验探究空气的组成 23 探·知识奥秘 红磷测定空气中氧气含量 认真观看视频： 实验步骤及实验现象、结论。 二、实验探究空气的组成 24 探·知识奥秘 红磷测定空气中氧气含量 【实验步骤】(1) 连接装置, 并检查装置的 。 (2) 用弹簧夹夹紧乳胶管, 点燃燃烧匙内的红磷, 立即伸入集气瓶中, 并塞紧塞子。 (3) 待红磷熄灭并 后, 打开弹簧夹。 【实验现象】(1) 红磷燃烧, 产生大量 , 反应放热。 (2) 冷却后打开弹簧夹, 水沿着导管进入集气瓶中, 进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的。 【实验结论】氧气约占空气总体积的。 气密性 冷却至室温 白烟 思考：实验过程中要注意些什么？为什么集气瓶底部要预留少量水？ 二、实验探究空气的组成 25 探·知识奥秘 红磷测定空气中氧气含量 红磷过量：使氧气完全消耗 实验前需检查装置气密性， 用酒精灯点燃红磷后，需快速将红磷伸入集气瓶并塞紧橡胶塞。 反应前关闭弹簧夹，红磷熄灭后，需待集气瓶完全冷却至室温，再打开弹簧夹 原理：红磷+氧气 五氧化二磷 点燃 集气瓶底部预留少量水： ①防止反应局部放热使瓶底炸裂 ②吸收有毒的五氧化二磷 二、实验探究空气的组成 26 探·知识奥秘 误差分析 思考：实验过程中如果得到的结果偏大，可能是什么原因？ （1）点燃红磷后伸入集气瓶内，可是没有及时迅速地塞紧胶塞(塞入过慢) （2）止水夹未夹紧 思考：实验过程中如果得到的结果偏小，可能是什么原因？ （1）红磷量不足；（偏小） （2）装置漏气；（偏小） （3）未冷却至室温就读数；（偏小） （4）没有冷却就打开止水夹；（偏小） 二、实验探究空气的组成 27 探·知识奥秘 实验拓展 思考：烟与雾有什么区别？ 烟是固体小颗粒在空气中悬浮所形成的。 雾是液体小液滴在空气中悬浮所形成的。 剩余气体主要是什么呢？ 这种气体都有哪些性质？ 剩余气体主要是氮气。 不能燃烧，也不支持燃烧 不溶于水，不与水反应 没有颜色 二、实验探究空气的组成 28 探·知识奥秘 构建思维模型 实验设计 构建一个封闭体系（密闭容器） 利用物质发生化学反应消耗装置内的氧气 压强变化 液体流动或活塞移动 分析现象，根据数据，得出结论 科普短文 太空吸氧：空间站有妙招 航天员在空间站呼吸的空气，和地球很像：氧气约 21%，和我们日常呼吸浓度一样；氮气约 78%，能稀释氧气防火灾，还能维持正常气压；剩下 1% 是少量二氧化碳和水蒸气，且几乎没有污染物，让航天员住得舒服又安全。​ 空间站的氧气不靠从地球大量运输，主要靠 “电解水” 制造。水来源多样，有地球运来的，也有航天员呼出的水蒸气凝结的，还有尿液、汗液处理后的再生水。给水通电，水分子就会分成氧气和氢气，氧气直接供呼吸，氢气再和航天员呼出的二氧化碳反应生成水，实现 “水→氧气→水” 的循环。​ 另外，空间站还备有 “固体氧气发生器”，里面的特殊物质遇二氧化碳或水蒸气能快速产氧，作为应急备用。这些方法既省钱又环保，让航天员在太空随时有新鲜氧气可吸。 二、实验探究空气的组成 29 探·知识奥秘 科学史话 稀有气体的发现 很长一段时间人们普遍认为空气中除了少量水蒸气和二氧化碳之外，其余的就是氧气和氮气了。1892年，物理学家瑞利(L.J.W.Rayleigh,1842—1919)利用灵敏度达0.0001g的天平，在长达10年的气体密度测量工作中，发现了从空气中分离得到的氮气密度(1.2572g/L)与分解含氦物质得到的氨气密度(1.2508g/L)之间总是有微小的差异。瑞利没有放过这一微小的差异，他与化学家拉姆齐(W.Ramsay,1852—1916)合作，先是仔细去除空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气和氮气，然后利用分光镜观察剩余气体的光谱线，终于发现在空气中还存在着氩气。在以后的几年里，拉姆齐又通过分离液态空气和光谱法陆续发现了氪、氖、氦、氙。 稀有气体是从气体密度测量结果里的微小差异中发现的，因此被称为“第三位小数的胜利”,这是科学家们严谨求实、勇于质疑、不懈探索的结果。1904年，瑞利和拉姆齐因为在稀有气体发现中的杰出贡献分别荣获诺贝尔物理学奖和化学奖。 思考： (1)阅读上述材料给了你怎样的启示? (2)你能否举例说明在日常生活、工作和科学研究中关注细节和不忽视“异常”现象的重要性? 二、实验探究空气的组成 30 理·核心要点 实验探究 空气的组成 铜粉 实验 红磷 实验 原理：铜+氧气 氧化铜 加热 1.实验过程中不断推拉注射器的作用：推动空气流动，使氧气与铜粉充分反应 2.气球的作用：平衡压强 3.实验结论：氧气体积约占空气体积的五分之一。 原理：磷+氧气 五氧化二磷 加热 1.实验前需检查装置气密性，点燃红磷后，快速将红磷伸入集气瓶塞紧橡胶塞。 2.集气瓶底部预留少量水：①防止反应局部放热使瓶底炸裂②吸收有毒生成物 3.实验结论：氧气体积约占空气体积的五分之一。 31 1．如图装置常用来测定空气中氧气含量，下列对该实验的认识错误的是（ ） A．该实验证明空气中氧气的体积约占1/5 B．红磷燃烧产生大量的白色烟雾，火焰熄灭后 立刻打开弹簧夹 C．实验前要检查装置的气密性 D．实验时红磷一定要足量，耗尽氧气 析·典型范例 B 2．为测定空气中氧气含量的实验装置，兴趣小组的同学设计以下实验装置完成实验（装置气密性良好，药品充足，部分装置省略）。已知：实验前注射器活塞位于40mL处，玻璃管容积为80mL，气球中没有空气。下列说法不合理的是（ ） A．实验过程中，观察到红色铜粉变为黑色 B．加热时要多次缓慢推拉注射器，使铜粉与氧气充分反应 C．充分反应后，冷却至室温，使气球恢复原状，此时注射 器活塞应停在约24mL刻度处 D．停止加热，玻璃管冷却后，若气球内气体没有挤出就读 数，则测得氧气的含量结果偏大 析·典型范例 C 理·核心要点 实验探究 空气的组成 铜粉 实验 红磷 实验 原理：铜+氧气 氧化铜 加热 1.实验过程中不断推拉注射器的作用：推动空气流动，使氧气与铜粉充分反应 2.气球的作用：平衡压强 3.实验结论：氧气体积约占空气体积的五分之一。 原理：磷+氧气 五氧化二磷 加热 1.实验前需检查装置气密性，点燃红磷后，快速将红磷伸入集气瓶塞紧橡胶塞。 2.集气瓶底部预留少量水：①防止反应局部放热使瓶底炸裂②吸收有毒生成物 3.实验结论：氧气体积约占空气体积的五分之一。 定量认识 空气的组成 体积 分数 拉瓦锡 实验 氮气 约78% 氧气 约21% 氩气 约0.934% 二氧化碳 约0.038% 其他 约0.002% 1.空气是混合物：空气并非单一物质，而是由多种气体组成的混合物 原理：汞+氧气 氧化汞 加热 2.氧气的体积分数：氧气体积约占空气总体积的 1/5 3.氮气的性质与占比：空气中剩余约 4/5 的气体为氮气，化学性质稳定，不与汞反应、不支持燃烧，也不与澄清石灰水反应，是空气的重要组成部分。 空气的组成 34 1.某项目式学习小组按下图完成氧气含量测定的实验时，发现进入集气瓶的水量低于“1”刻度线，几位同学对测量值偏小的原因分析如下，其中一位同学的观点被大家一致否定，你认为是哪位同学的观点（　 ） A．甲：红磷的量不足，未能把瓶内氧气耗尽 B．乙：将燃烧匙伸入集气瓶瞬间，部分空气逸出 C．丙：实验前导管中有空气，实验后一部分本应 进入容器的水滞留在导管中 D．丁：由于集气瓶的形状造成很难均分成五等份，影响测量结果 练·技能实战 B 35 2.用如图所示装置来测定空气中氧气的含量。加热试管，红磷（足量）开始燃烧，待红磷熄灭并冷却至室温后打开弹簧夹。下列关于该实验的说法错误的是（　 ） A．要达到实验目的，试管中的红磷可以更换为木炭 B．红磷燃烧冷却至室温后打开弹簧夹，要等到 注射器活塞不再移动才能读数 C．若注射器中的水最终减少了10ml，说明空气 中氧气的体积分数约为20% D．该实验可说明氮气不支持燃烧 练·技能实战 A 36 THANKS! 谢谢观看 九年级化学 上册·鲁教版2024 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $$