2.1 空气的组成 教案-2025-2026学年九年级化学沪教版（2024）上册

第1节 空气的组成 第2课时 氮气和稀有气体 课题 氮气和稀有气体 课型 新授课 素养目标 1.了解氮气的性质和用途 2.了解各种稀有气体的性质与用途 教学重点 了解氮气和各种稀有气体的性质和用途 教学难点 进一步认识物质的性质决定物质的用途，物质的用途是性质的体现 教具准备 多媒体课件。 课前预习 1氮气无色、无气味，常温。常温、常压下1体积水中约能溶解0.02体积的氮气。氮气的化学性质稳定。 2.稀有气体在空气中的含量不高，在通常条件下不与其他物质发生化学反应。 新课导入 [提问]空气中，氧气的体积分数大约是多少 [学生回答]21%。 [提问]空气中，含量最高的是哪种气体，体积分数是多少？ [学生回答]氮气，约为78%。 [提问]空气中，稀有气体是指那些气体？ [学生回答]氦气、氖气、氩气、氪气、氙气等。 [讲解]今天让我们开始学习氮气和稀有气体。 进行新课 1、 氮气 1.氮气的性质 [提问]引导学生阅读教材第40页，总结氮气有哪些物理性质 [学生回答]物理性质：1.无色、无味、难溶于水；2.液氮的沸点低，在极低温条件下加压才能液化成无色液体（通常储存于黑色钢瓶中）。化学性质：化学性质稳定。 [课件展示]氮气的性质。 [拓展]氮气在高温高压催化剂条件下，可以和氢气反应生成氨气。 2.氮气的用途 [提问]引导学生阅读教材第40页，总结氮气有哪些用途 备课笔记 进行新课 [学生回答]①作保护气：灯泡中充氮气以延长使用寿命，食品袋中充氮气以防腐，焊接金属时的保护气：②提供低温环境：液氮炒酸奶，医疗上在液氮冷冻条件下做手术，超导磁悬浮列车；③制造硝酸和氮肥。 [课件展示]氮气的用途。 [讲解]氮气的性质与用途之间存在着紧密的对应关系：正是因为氮气化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，所以能作为保护气应用于灯泡、食品包装和金属焊接中；而液氮沸点低、汽化时会吸收大量热量，这一物理性质使其能够提供低温环境，广泛用于冷冻食品、医疗手术和超导技术等领域；此外，氮气作为制氮肥和硝酸的原料，则是利用了其在特定条件下（高温高压催化剂）与氢气反应生成氨气的化学性质。这种“性质决定用途”的关系，是我们认识物质的重要视角，后续学习其他气体时也可以沿用这一思路。 [课件演示]引导学生阅读教材第41页“拓展视野”并播放视频“液氮的应用” 2、 稀有气体 [提问]阅读教材第41页稀有气体部分，并结合生活经验总结稀有气体的性质和用途 [学生回答]稀有气体（氦、氛、氩、氪、氙)是无色、无味的气体，化学性质很不活泼，可以作保护气；稀有气体在通电时会发出不同颜色的光，可以作电光源；氦气因密度比空气小，可为气球充气；液氦熔沸点低，可以制造低温环境。 [课件展示]稀有气体的性质与用途。 [讲解]同学们总结得很全面!稀有气体的这些性质和用途同样体现了“性质决定用途”的规律：正因为它们化学性质极不活泼，所以能像氮气一样用作焊接金属或灯泡的保护气；而通电发光这一独特的物理性质，让它们成为制作霓虹灯、航标灯的理想材料，比如氛气通电发红光，氩气通电发蓝光，不同气体搭配能呈现五彩斑斓的效果。氦气密度小且化学性质稳定，比氢气更安全，因此常用于探空气球和飞艇；液氦的低温特性则在超导研究、医疗冷冻等高端领域发挥着重要作用。 教学板书 第1节 空气的组成 第2课时 氮气和稀有气体 一、氮气 1.性质：无色无味，难溶于水，常温下化学性质稳定。 2.用途：作保护气、制造低温环境、制氮肥。 2、 稀有气体 1.性质：无色无味，化学性质极其不活泼，在通电时会发出不同颜色的光。 2.用作电光源、作保护气，氦气可填充气球等。 备课笔记 知识延伸： 物质的性质决定了物质的用途。氮气能作保护气，主要利用了它的化学性质比较稳定，另外还考虑到氮气无毒和造价低廉。 易错提醒： 氮气和稀有气体的稳定性是相对的，在一定条件下也能发生化学反应。稀有气体可用于制造多种用途的电光源利用的是其物理性质。 课堂小结 氮气和稀有气体也是空气的重要组成部分，了解氮气和稀有气体的性质和用途，可以帮助我们进一步认识物质的性质决定物质的用途，物质的用途是性质的体现。 教材习题 解答 练习与实践（P42） 1.D 4.水蒸气 红磷燃烧消耗了瓶中的氧气，使得瓶内压强小于外界大气压 高山上氧气稀薄，且人运动时需要吸入的氧气量增大，氧气能供给呼吸 5.首先，空气中的氧气能供给呼吸，生物体通过呼吸作用能够获取能量，维持正常的生命活动；二氧化碳是植物光合作用的原料。其次，空气在工业生产中也具有广泛的应用。例如，空气中的氧气能支持燃烧，可用于焊接、冶炼金属等；空气中的氮气被用作保护气等。综上所述，空气是一种宝贵的资源，对于维持生物体生命活动、推动工业发展等方面都具有重要意义。 布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。 教学反思 本课充分利用教科书提供的信息，辅以学生查阅的资料，让学生在阅读讨论中自由发挥、自我表现，获取知识，这种教学方式对于常识性较强的教学内容，是完全适宜的。 教学过程中老师的疑问： 教师点评和总结： 备课笔记 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 空气与水资源 单元体系设计 核心素养目标 化学观念 1.认识物质是多样的，能依据物质的组成对物质进行分类，并能识别纯净物和混合物。初步体会分类方法对学习化学的作用。 2.能通过实验说明氧气的主要要性质，并能用文字表达式表示；能举例说明空气中主要成分的性质及性质与用途的关系。 3.能辨别常见的化合反应和分解反应。了解化学反应需要一定的条件，知道催化剂对化学反应的重要作用。 4.通过水分解的实验，进一步认识物质的组成。 科学思维 1.通过观察法、控制变量法、对比分析法等方法从物质的物理性质化学性质、用途等角度初步了解研究具体物质的思路。 2.学习氧气的实验室制法，初步建立实验室制取气体的一般思路与方法。 3.通过拉瓦锡研究空气组成的经典实验，学习和体会化学家进行科学探究的智慧和方法，理解科学探究的本质。 4.了解吸附、沉降、过滤和蒸馏是净化水的常用方法，知道混合物的分离方法。 科学探究与实践 1.通过对氧气性质的探究及过氧化氢分解反应中二氧化锰的催化作用的探究，体验科学探究的方法，提升科学探究的能力。 2.能利用物质的溶解性，设计水的净化方案。 3.通过氢气的燃烧、水的电解实验了解探究物质组成的基本思路 科学态度与责任 1.能运用相关化学知识，认识空气是宝贵的自然资源，提出减少空气中大气污染物的措施，初步形成保护空气和节约资源的可持续发展意识与社会责任。 2.能基于物质的性质和用途，从辩证的角度初步分析和评价物质的实际应用，对保护大气环境等社会性科学议题展开讨论，积极参与相关的综合实践活动。 3.通过对氧气制取方法的探究，初步形成尊重事实、科学求证的意识。 4.认识水是宝贵的自然资源，形成保护和节约水资源的可持续发展意识与社会责任。 学习目标 1.认识空气中含有氮气、氧气、稀有气体等物质，能说出空气中主要成分的体积分数，能说出氧气、氮气、稀有气体等物质的重要作用。 2.能结合实例区分混合物和纯净物。 3.实验探究空气中氧气的体积分数，掌握测定空气中某一种气体体积、含量的方法原理、装置等。 4.能从颜色、气味、密度和溶解性等方面说出氧气的物理性质。通过实验认识氧气的化学性质，了解氧气能与碳、磷、硫、铁等发生反应并能用文字表达达式表示，能基于氧气的性质举例说明氧气的用途。 5.能辨别常见的化合反应和分解反应。 6.了解氧气的检验方法，能设计简单实验检验氧气并能准确阐述实验方案，了解实验室中制取氧气的主要方法和原理。 7.练习连接仪器、检查装置气密性的操作，自己动手制取氧气。 8.知道催化剂在化学反应中的作用及其在化工生产中有重要而广泛的应用 9.通过水资源的状况和保护水资源的学习，知道水资源的分布情况，知道水是一种宝贵的资源，形成爱护水和节约水的意识。 10.通过水的净化的学习，知道净化水的方法，学会过滤、蒸馏的操作，能设计简单的净水装置。 知识体系 第1节 空气的组成 本节课内容包括空气的组成成分、各成分的性质和体积比例，以及空气污染的初步认识。化学是研究物质的，空气作为一种常见物质，与我们的生活关系密切。教材首先设计实验探究空气中氧气含量；其次从空气的成分引出物质的简单分类，帮助学生初步建立分类学习的观点。 第1课时 空气的组成 课题 空气的组成 课型 新授课 素养目标 1.能依据观察的实验现象初步推断空气的主要成分。 2.能从组成上对物质进行分类，识别纯净物和混合物。 3.能体会科学家在探索空气成分过程中的智慧和方法。 教学重点 1.空气的主要成分及体积分数： 2.空气中氧气体积分数的测定的实验原理、现象及结论； 3.混合物与纯净物的概念及实例判断。 教学难点 1.理解“空气中氧气体积分数的测定”实验的设计逻辑及误差分析。 2.从宏观现象到微观解释的思维转化。 教具准备 红磷、水、分液漏斗、橡胶管、双孔塞、集气瓶、导管、水槽、燃烧匙、试管、烧杯、止水夹、多媒体课件。 课前预习 1.空气中各组分气体的体积分数大约是：氮气78%，氧气21%，稀有气体（氦气、氖气、氩气等）0.94%，还含有二氧化碳，其他气体和杂质。 2.混合物由两种或两种以上物质混合而成；纯净物只由一种物质组成。 新课导入 [提问]同学们，请深呼吸一次——我们每时每刻都在吸入空气，但空气看不见、摸不着，你们能想到哪些方法证明空气的存在?空气中含有哪些物质?（给学生 1～2分钟思考时间，鼓励结合生活经验回答） [学生回答]用塑料袋兜住空气会鼓起来；吹气球时气球变大，说明里面有空气；空气中有氧气，因为我们呼吸需要氧气。 [讲解]大家的想法都很有道理!空气虽然无形，却真实存在且与我们的生命活动息息相关。绿色植物通过光合作用吸收空气中的二氧化碳，释放氧气；我们通过呼吸作用消耗氧气，排出二氧化碳。那么，空气到底是由哪些物质组成的?今天我们就一起来探索《空气的组成》。 备课笔记 进行新课 一、“捕获”空气实验 [引入]大家用生活现象佐证了空气存在。但化学需要更严谨的证明!（展示空集气瓶）这个瓶子是“空”的吗?如何捕获瓶中的空气? [课件展示]利用如图所示的实验仪器，组装成图中所示的实验装置，从分液漏斗中加水，将左边集气瓶中空气压入右边集气瓶中，形成气泡。 [提问]这个实验现象说明了什么?为什么加水能“捕获”空气? [学生回答]说明空气确实存在；加水后左边集气瓶内压强增大，把空气压到了右边集气瓶。 [讲解]通过这个实验，我们直观地证明了空气的存在。实验中利用“排水法”收集空气，原理是通过加水改变压强，将空气从一个容器转移到另一个容器。 [引入]为了成功地进行实验，首先应检查装置的气密性，确保装置不漏气。 [课件演示]教材第37页“方法导引”图 2-2 检查装置的气密性 [讲解]检查气密性的方法：①连接好仪器；②用手握住试管或容器；③水中的导管口如果有气泡冒出，松开手一段时间后能形成一段水柱，说明气密性良好。 2、 空气中氧气体积分数的测定 [引入]空气中氧气的体积分数是多少?为了弄清楚这个问题，可以设计实验，让某种物质在一定条件下把盛有空气的容器中的氧气完全消耗掉，测量反应后容器中剩余气体的体积，即可以推断出氧气在空气中所占的体积分数。今天，我们利用红磷来完成空气中氧气含量的测定，红磷燃烧的文字表达式为：。。红磷是暗红色固体，五氧化二磷是白色固体。 [提问]根据刚才设计实验的思路，结合红磷燃烧的产物状态，说说利用红磷测定空气中氧气含量的实验原理。 [学生回答]利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，水进入容器，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。 [课件演示]教材第37页“观察思考”图2-3空气中氧气体积分数的测定 将集气瓶的容积划分为5等份并加以标记，将橡胶管上的止水夹夹紧，在燃 备课笔记 要点提示： 注意红磷燃烧的条件是“点燃”，不能写成“燃烧”。 思想方法：燃烧法 运用燃烧法进行空气中氧气含量的测定实验，本质是利用了可燃物燃烧消耗氧气的同时只生成固态物质，造成密闭容器中压强减小，即可根据进入密闭容器中水的体积推断氧气的体积。 规律总结： 集气瓶内水的作用： ①吸收生成的白烟（五氧化二磷）；②吸收热量，使装置冷却。 进行新课 烧匙内装入足量的红磷，在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞，引导学生观察现象。待火焰熄灭后，观察红磷是否有剩余。待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹，引导学生观察现象。 [提问]实验中观察到了哪些现象? [学生回答]①红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量；②冷却后，打开止水夹，水倒吸入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶容积的五分之一。 ［提问］红磷在集气瓶中燃烧，消耗了什么气体?冷却后，水为什么会进入集气瓶? ［学生回答］红磷燃烧消耗氧气，气压减小，水被压入瓶内。 [讲解]水面上升的体积就是消耗氧气的体积，进入的水的体积约占1/5，说明空气中氧气的体积分数约为1/5。 ［思考讨论］已知空气中氧气的体积分数约为五分之一。观察到的实验结果是否接近这个数值?若相差较大，分析产生误差的原因。 ［学生回答］ 小于五分之一的原因 大于五分之一的原因 ①红磷的量不足； ②装置漏气； ③未等装置冷却到室温就打开止水夹 ①红磷点燃后没有迅速伸入集气中； ②红磷燃烧过程中，止水夹没有夹紧 ［思考讨论］蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水。能否用蜡烛代替红磷进行相同实验，为什么? ［学生回答］不可以，蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳气体，反应后装置内压强几乎不变，无法形成压强差。 ［提问］集气瓶中的水上升到约1/5后，不能继续上升，说明剩余气体有什么性质? ［学生回答］剩余气体约占空气总体积的4/5，不溶于水，不能燃烧也不支持燃烧。 [讲解]利用红磷测定空气中氧气含量时，若红磷过量，且装置具有良好的气密性（即不漏气），则进入的水的体积约占集气瓶容积的五分之一，说明空气中的氧气约占空气总体积的五分之一。剩余气体约占空气总体积的五分之四，不支持红磷燃烧，主要是氮气。 3、 物质的分类 ［提问］根据实验可知，空气中含有氧气、氮气等物质。从物质组成的角度分析，空气和氮气、氧气之间有什么区别呢? ［学生回答］空气中有多种物质，氧气和氮气只有一种物质。 [讲解]像空气这样由两种或两种以上的物质混合而成，且各成分保持其原有化学性质的是混合物，混合物在日常生活中十分常见，食盐水、蔗糖水就是典型的混合物。像氧气 、氮气这样的物质只由一种物质组成，称为纯净物。在实际应用中，绝对纯净的物质并不存在，当其中杂质成分的含量极少时，即可认为是纯净物 ［思考讨论］判断下列常见的物质中，哪些属于纯净物?哪些属于混合物? 备课笔记 知识拓展： 随着燃烧的进行，氧气的含量不断减少，当氧气含量低到一定值时，红磷就会熄灭，因此瓶中还剩余少量氧气。这也是导致测量结果偏小的原因之一。 易错提示： 做空气中氧气含量测定的实验时，选择的可燃物应具备两个条件：①该物质在空气中能燃烧且只与氧气反应。②该物质燃烧后生成物为固态或液态，所占的空间体积可忽略不计。 特别提醒： 判断混合物和纯净物的关键是看给出的物质由几种物质组成。由一种物质组成的是纯净物，由两种或两种以上物质混合而成的是混合 进行新课 干净的空气、五氧化二磷、氧化汞、澄清石灰水、冰水共存物、稀有气体、液氧、二氧化碳、河水 ［学生回答］纯净物：五氧化二磷、氧化汞、冰水共存物、液氧、二氧化碳；混合物：干净的空气、澄清石灰水、稀有气体、河水。 [讲解]判断物质属于纯净物还是混合物的技巧是，看组成物质种类的多少，不能根据表面字眼，更不能看字的多少。 [课件演示]引导学生阅读教材39页“拓展视野”空气成分的发现并播放视频“空气成分简史” [讲解]科学家通过精确的实验，证明了空气是由多种气体组成的混合物。空气中各组分气体的体积分数大约是：复气78%、氧气21%，稀有气体（氦气、氛气氩气等）0.94%，还含有二氧化碳、其他气体和杂质。在通常情况下，空气中各种成分的含量保持相对稳定。空气中各种气体有不同的性质，因而用途也有明显的差异。 教学板书 第1节 水的组成和净化 第1课时 空气的组成 一、捕获“空气实验” 2、 空气中氧气体积分数的测定 1.现象：红磷燃烧，水倒吸入集气瓶中，约占集气瓶容积的五分之一 2.结论：氧气约占空气总体积的五分之一 3、 物质的分类 1.混合物：由两种或两种以上物质混合而成的物质 2.纯净物：只由一种物质组成的物质 课堂小结 空气是我们最熟悉的物质，然而对于空气从化学的视角去看，又是陌生的。通过对空气中氧气成分的测定实验，培养学生学习化学实验设计的能力，分析实验现象获取实验结论的能力，同时也能从化学史中感受化学家的创新精神。而对于纯净物和混合物的比较学习，培养学生化学素养，初步认识分类、比较对化学学习的重要性。 教材习题 解答 练习与实践（P42） 2.④⑥⑦⑧ ①②③⑤⑨ 3.（1） 红磷的用量 实验中可能出现的现象 解释 足量 进入集气瓶中水的体积约等于集气瓶容积的 足量的红磷燃烧消耗掉集气瓶中的所有氧气，打开止水夹，在大气压的作用下，水进入集气瓶占据氧气的体积 备课笔记 误区警示： 纯净物与混合物的根本区别在于“这种物质由几种物质组成”，注意不能与物质的名称相混淆。即不能以名称定类别。如冰水共存物，不是混合物，而是纯净物；而洁净的空气是混合物。 教材习题 解答 续表 红磷的用量 实验中可能出现的现象 解释 不足 进入集气瓶中水的体积小于集气瓶容积的 红磷不足，燃烧时不能消耗掉集气瓶中所有的氧气，打开止水夹，水进入集气瓶，只占据消耗掉的氧气的体积。 （2） 布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。 教学反思 通过学生参与实验设计，并对实验结果加以观察分析，增加了同学们对科学知识的好奇心和探究欲，提高了学习化学的浓厚兴趣。通过分组讨论实验方案，共享实验成果，发展学生善于协作、勒于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。 教学过程中老师的疑问： 教师点评和总结： 备课笔记 学科网（北京）股份有限公司 $