内容正文:
课题1 我们周围的空气
第1课时 空气的组成
第二单元 空气和氧气
化 学 组
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猜谜语
一物到处有,用棒赶不走;
眼睛看不见,手摸也没有;
咀嚼无滋味,没它活不久。
——猜一自然界的物质
空气
导入新课
我们知道空气是无色无臭的,虽然看不见,但可以通过呼吸体会它的存在。那么,如何通过实验来测定空气的组成呢?
2
学习目标
1.了解空气的主要成分,并能准确说出空气中主要成分所占的大致比例;
2.掌握测定空气中氧气含量的实验原理和操作步骤,能够解释实验现象;
3.初步认识纯净物和混合物的概念;能区分混合物和纯净物。
3
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探 究 新 知
一、空气的组成
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探 究 新 知
实验步骤:
实验现象:
实验原理:
将少量汞放在密闭容器中连续加热12天。
部分银白色的液态汞变成红色粉末,容器里空气的体积差不多减少了1/5
一、拉瓦锡测定空气的组成
银白色金属
红色粉末
汞 + 氧气
加热
氧化汞
Hg O2 HgO
实验一
2Hg + O2 2HgO
△
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一、空气组成的探究
把汞表面上所生成的红色粉末收集起来,放在另一个较小的容器里再加强热。
红色粉末又变成了银白色物质,得到的气体的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积。
实验步骤
实验现象
拉瓦锡的实验结论
实验二
氧化汞 汞 + 氧气
加强热
HgO Hg O2
↑
空气由氧气(O2)和氮气(N2)组成,其中,氧气约占空气体积的1/5的结论。
2HgO 2Hg + O2
△
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一、空气组成的探究
受当时的化学基础和实验条件的限制,拉瓦锡当时并不能确定不支持燃烧的剩余气体的成分,误认为剩余的气体都是氮气,得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。直到19世纪末,人们才认识到空气中除氧气和氮气外,还有其他的成分。
一、拉瓦锡测定空气的组成
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一、空气组成的探究
在19世纪末以前,人们深信空气中仅含有氧气和氮气。后来人们又发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体,才认识到空气中除了氧气和氮气,还有其他成分。目前,人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。
2.空气中各成分的含量
氮气(78%)
氧气(21%)
其他气体和杂质(0.03%)
二氧化碳(0.03%)
稀有气体(0.94%)
通过实验测定,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%
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空气组成的探究
探究空气中氧气含量的实验
一、测定空气中氧气的含量
仿照拉瓦锡实验的原理,我们也可以粗略测定空气中氧气的含量。
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一、空气组成的探究
1.实验原理:利用 燃烧消耗集气瓶中的 ,使集气瓶内压强 ,在大气压的作用下,水进入集气瓶。测定进入集气瓶内水的 ,即为空气中 。
红磷
氧气
减小
体积
氧气的体积
五氧化二磷
点燃
反应的文字表达式:
红磷 + 氧气
P O2 P2O5
4P + 5O2=======2P2O5
点燃
化学方程式:
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二、探究空气中氧气的含量
2.实验装置
红磷
实验试剂:
①连接装置并检查装置的气密性;
②在集气瓶内装入少量的水,将水面上方分为5等份,并做好标记;
③用弹簧夹夹紧胶皮管。
④在燃烧匙内放入足量的红磷,用酒精灯加热,点燃红磷后立即伸入瓶中,并塞紧橡胶塞;
⑤燃烧结束并冷却至室温后,打开弹簧夹。
3.实验步骤
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二、探究空气中氧气的含量
4.实验现象
①红磷燃烧,产生大量白烟,放出热量;
②冷却至室温后,打开弹簧夹,烧杯中的水被吸入集气瓶内,水面上升约占集气瓶总体积的1/5。
原因:燃烧消耗氧气,生成固体,集气瓶中压强变小,产生压强差,水被压入集气瓶中。
红磷燃烧消耗O2
因为V进水=1/5空气 所以V氧气=1/5空气
瓶内压强变小
水被压入
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5.实验结论
空气中氧气约占空气总体积的1/5。
烟和雾的区别
烟是固体小颗粒
雾是液体小液滴
1.红磷燃烧生成大量白雾
2.红磷燃烧生成大量烟雾
3.红磷燃烧,产生大量的白烟
4.红磷燃烧生成五氧化二磷
易错点拨:
是生成物不是现象
二、探究空气中氧气的含量
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二、探究空气中氧气的含量
6.实验成败的关键
①红磷要足量或过量(充分消耗集气瓶中的氧气)。
②装置的气密性要好。
③冷却至室温后才能打开弹簧夹。
④红磷点燃后迅速伸入集气瓶中,立即塞紧塞子。
7.实验药品要求
①在空气中只消耗氧气;
②生成物一般不为气体(为固体或液体)。
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二、探究空气中氧气的含量
实验中的红磷能用碳、镁、铁、蜡烛代替吗?
①碳+氧气→二氧化碳(气)
②镁+ 氧气(氮气、二氧化碳)→(固)
③铁+氧气→四氧化三铁(固)(铁在空气中不能燃烧)
④蜡烛+氧气→二氧化碳+水
1.能选碳蜡烛吗?
2.能选镁吗?
3.能选铁吗?
不能,燃烧消耗氧气生成CO₂气体,压强不变
不能,镁还会消耗氮气、二氧化碳;
不能,铁在空气中不能燃烧。
7.实验药品要求
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二、探究空气中氧气的含量
实验中的红磷能用碳、镁、铁、蜡烛代替吗?
不能用木炭和硫代替红磷,因为木炭和硫的燃烧产物是气体,不能形成压强差;不能用铁和铝代替红磷,因为铁和铝在空气中不能燃烧;也不能用镁,因为镁消耗氧气的同时还会与氮气、二氧化碳等反应。
8.实验注意事项
①集气瓶底放少量的水
原因:吸收热量,缩短冷却至室温的时间;吸收有毒的五氧化二磷;防止燃烧物溅落瓶底,使瓶底炸裂。(吸收五氧化二磷防止污染空气)
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二、探究空气中氧气的含量
8.实验注意事项
②为什么用弹簧夹夹紧乳胶管?
防止有部分空气沿导管逸出。
③为什么红磷要足量或过量?
充分消耗氧气。
④点燃的红磷为何要迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞?
防止集气瓶内的空气逸散到空气中。
⑤为什么冷却到室温再打开弹簧夹?
否则温度偏高,压强偏大,进入的水会偏少
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二、探究空气中氧气的含量
8.实验注意事项
为什么瓶内液面上升一定高度后不再上升,没有充满集气瓶,讨论分析:(1)集气瓶剩余的气体是什么?
(2)集气瓶剩余气体有哪些物理性质和化学性质?
剩余气体主要成分是氮气。
化学性质:氮气既不能燃烧也不能支持燃烧;
物理性质:不易溶于水。
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二、探究空气中氧气的含量
实验中气体减少的体积可能小于1/5或大于1/5,请你分析是哪些原因所引起的?
集气瓶内水面上升体积小于1/5的原因:
①红磷不足量;②装置气密性不好;
③红磷熄灭后未冷却至室温,就打开弹簧夹;
集气瓶内水面上升体积大于1/5的原因:
①点燃的红磷没有迅速伸入集气瓶中;
②红磷在集气瓶内燃烧过程中,弹簧夹没有夹紧。
8.误差分析:
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二、探究空气中氧气的含量
思考与讨论
1.点燃红磷前打开弹簧夹,水不会倒流,为什么?
2.反应完、冷却至室温后打开弹簧夹,烧杯中的水进入集气瓶说明了什么?
说明产生了压强差,进而说明集气瓶中的气体减少。
不会,因为反应未发生,没有产生压强差。
3.什么导致了集气瓶中的气体减少?减少的气体是什么?
4.集气瓶中水的作用是什么?
①为了吸收红磷燃烧产生的五氧化二磷,防止污染;②为了吸收热量,有助于装置冷却。
红磷燃烧消耗氧气导致了集气瓶中的气体减少,所以减少的气体是氧气。
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二、探究空气中氧气的含量
误差小污染少
直观的测出氧气的体积
误差小污染少;直观的测出氧气的体积
实验创新
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二、探究空气中氧气的含量
测定空气中氧气含量的其他方法
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二、探究空气中氧气的含量
实验创新
已知:白磷40℃即可燃烧,燃烧产物与红磷相同。
(1)实验现象:______________________________________,活塞先向_____移动,然后再逐渐向_____移动,最后停留在刻度_____处。
(2)装置优点:___________________。
右
白磷燃烧,产生大量白烟,放出大量的热
误差小污染少
左
4
燃烧放热,导致装置内气压增大
氧气被消耗,温度降低压强减小
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二、探究空气中氧气的含量
优点:
缺点:
拉瓦锡实验的优缺点是什么?
1.汞只和氧气反应;
2.汞为液态,在汞槽中起到液封的作用,并能直接用来观察反应器内空间体积的变化;
3.汞的沸点较低,汞蒸气与氧气反应比较充分,能将密闭装置内空气中的氧气几乎耗尽。
1.实验时间较长;
2.操作装置比较复杂;
3.汞有毒对环境有污染。
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二、探究空气中氧气的含量
测定空气中氧气含量的数字化实验
实验步骤如下:
(1)将氧气传感器与数据采集器、计算机连接;
(2)把氧气传感器插入盛有空气的容器,采集数据;
(3)通过相关软件处理数据,并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。
科学·技术·社会
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三、物质的分类
结 论
空气是一种混合物。
氮气(78%)
氧气(21%)
其他气体和杂质(0.03%)
二氧化碳(0.03%)
稀有气体(0.94%)
体积分数
混合物(多物):由两种或两种以上的物质混合而成的物质。
纯净物(一物):只由一种物质组成的物质。
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二、探究空气中氧气的含量
纯净物 混合物
组成 只由一种物质组成(一物) 由两种或两种以上的物质混合而成(多物)
性质 固定 组成混合物的各种成分保持各自的性质
表示 有化学符号 无固定符号
举例 氧气(O2) 、氮气(N2) 空气、海水、矿泉水、稀有气体、××溶液
纯净物和混合物的比较
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课 堂 练 习
1.(P372)科学家对火星的大气进行分析,得到下表所示数据。
气体 二氧化碳 氮气 氩气
体积分数/% 95 2.7 1.6
与地球大气的成分相比,火星大气中含量更高的是( )。 A.氮气 B.氮气和氩气 C.二氧化碳和氮气 D.二氧化碳和氩气
D
空气中
0.03%
78%
0.94%
2.(P373)下列物质中,属于混合物的是( )。
A.冰 B.液态氧 C.五氧化二磷 D.蜡烛燃烧后的产物
H2O
O2
P2O5
CO2和H2O
D
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课 堂 练 习
3.(P375)现有下列物质:①氧气、②人体呼出的气体、③液氮、④空气中的稀有气体、⑤二氧化碳、⑥洁净的空气,其中属于纯净物的是
(填序号)。请从①∽⑥中选出一种混合物并说明其中的成分: 。
①、
②人体呼出的气体中含有氧气O2、氮气N2、二氧化碳CO2、水H2O和稀有气体等。
O2
②、
③、
N2
④、
CO2
⑤
⑥
④空气中的稀有气体中含有氦、氖、氩、氪、氙和氡等。
⑥洁净的空气中含有氮气N2、氧气O2、稀有气体、二氧化碳CO2、其他气体和杂质(合理即可)
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课 堂 练 习
4.(P501)通过实验测定了空气组成的科学家是( )。
A.牛顿 B.道尔顿 C.拉瓦锡 D.门捷列夫
5.下列含“水”的物质中,属于纯净物的是( )
A.冰水共存物 B.汽水 C.雨水 D.矿泉水
C
A
6.下图是“实验室测定空气中氧气含量”的实验装置图,下列说法错误的是( )
A.红磷燃烧产生大量白雾
B.做该实验前,应检查装置的气密性
C.待装置冷却至室温后才能打开弹簧夹
D.若红磷不足,将导致测得氧气的含量小于五分之一
A
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课 堂 小 结
空气是由什么组成的
空气的成分(体积分数)
物质的简单分类
空气中氧气含量的测定
原理
现象
结论
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%
纯净物
混合物
只由一种物质组成
由多种物质组成
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课 后 练 习
1. 化学使世界变得绚丽多彩,其中两百多年前研究了空气成分的科学家是( )
A.拉瓦锡 B.侯德榜 C.门捷列夫 D.道尔顿
A
2.下列物质属于纯净物的是( )
A.空气 B.冰水混合物 C.“X哈哈”矿泉水 D.牛奶
B
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课 后 练 习
A.a点时容器内氮气体积分数为85%
B.b点时氧气的体积分数比c点时小
C.氧气有剩余,说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度
D.此实验测得空气中氧气的质量分数为18%
3.某兴趣小组利用氧气传感器来检测足量红磷燃烧过程中氧气的含量,如图所示,下列判断正确的是( )
C
还有稀有气体等
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大
4.化学能指导我们更好地认识、改造和应用物质。从物质分类角度分析,下列属于纯净物的是( )
C
A.空气 B.牛奶 C.蒸馏水 D.粗盐
只含有一种物质(水)
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课 后 练 习
5.有下列几种物质:①海水 ②液氧 ③食醋 ④铁 ⑤加碘食盐 ⑥冰水混合物 ⑦苹果汁饮料。
其中属于纯净物的是________;属于混合物的是__________。
②④⑥
①③⑤⑦
6.如图是空气成分体积分数柱状示意图。其中“a”代表的是( )
A.氮气 B.氧气 C.二氧化碳 D.稀有气体
A
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感谢聆听
化 学 组
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Lavf57.14.100
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