1.1空气的成分（第1课时）课件- 2025-2026学年浙教版科学八年级下册

第1章 我们呼吸的空气 空气是生物生存的必要条件，动植物的呼吸、植物的光合作用离不开空气，没有空气就没有生命，就没有生机勃勃的地球。 空气由哪些成分组成？这些物质与人类的生活和生产有着怎样的联系？人类的活动会改变空气的成分吗？我们应怎样保护空气使其免受污染呢？ 1.1 空气的成分 浙教版八年级下册 第1课时 新知导入 在超市里，我们发现许多食品用真空包装来保鲜。为什么食品暴露在空气中容易变质？空气的主要成分有哪些？空气中各种成分的含量和性质又是怎样的呢？ 新知讲解 空气中氧气的含量 18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。 少量汞放入曲颈瓶内连续加热12天，发现汞的液面出现红色的粉末。同时容器内气体的体积减少了约1/5。 他又研究了剩余4/5体积的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，称其为氮气。 拉瓦锡又把生成的红色粉末全部放入另一个容器里加热，结果得到了汞和氧气，并发现氧气的体积恰好等于曲颈瓶中减少的气体体积，若再把得到的氧气加回到剩余4/5体积的气体的容器中，结果所得气体跟空气的性质几乎完全一样。 于是，拉瓦锡得出空气由氧气和氮气组成，其中氧气体积约占空气总体积1/5的结论。 我们用与此相似的方法来测定空气里氧气的体积分数。 探索活动 1.如图所示装置，先在集气瓶里加入少量水，再把剩余的容积平均分成5份，做上几号。 2.点燃燃烧匙内的红磷，放入集气瓶中，立即塞紧瓶塞，观察到什么现象？ 3.火焰熄灭后，振荡集气瓶，打开导管上的夹子，观察现象，并记录集气瓶内水位的变化情况。消耗的气体跟剩下的气体的体积比约为多少？ 红磷继续燃烧，产生大量的白烟，放出热量。 水从烧杯倒吸入集气瓶内，瓶内水位上升，约占瓶容积的1/5。 1:4 检查装置的气密性：构建密闭体系 →改变体积 （从而改变压强）→观察现象（气泡逸出或有一段水柱）→得出结论。 改变体积的方法：手握升温法、微热升温法和注水法。 磷+氧气 五氧化二磷 点燃 4.实验能得到什么结论？ ①氧气约占空气体积的五分之一， ②氮气不燃烧，不支持燃烧，不易溶于水。 （1）为什么烧杯内的水会进入到集气瓶内? 红磷和氧气发生反应生成的P2O5是固体，同时 P2O5溶于水，使瓶内气体压强减小，打开止水夹后，大气压把水压入集气瓶中，直至内外压强相等。 （2）如果用木炭代替红磷来做实验，结果如何？ 思考： 木炭燃烧生成的是气体二氧化碳，瓶内压强几乎不变。 可用来反应的物质必须是易与氧气反应而不与空气中其他气体反应，且没有气体生成的物质。不能采用硫、木炭、铁丝等物质代替红磷完成空气中氧气含量测定的实验。硫和木炭燃烧后的生成物分别为二氧化硫和二氧化碳，均为气体，这些气体的体积会弥补反应所消耗的氧气的体积，导致测量结果不准确；而铁丝在空气中不能燃烧，瓶内空气的体积几乎不会变化，因而集气瓶内的水面几乎不上升。 （3）若实验中发现集气瓶内水位上升小于1/5，你认为可能是哪几种原因引起的？ 1、红磷量不足，瓶内氧气未反应完； 2、装置漏气（如：塞子未塞紧，空气进入瓶内）； 3、装置未冷却就打开止水夹并进行读数； 4、导管内未事先注满水，有部分水留存于导管中等。 若水位上升大于1/5呢？ 1、未夹止水夹；或止水夹未夹紧； 2、点燃红磷塞瓶塞较慢（造成集气瓶中的空气外逸）； 3、反应物会与空气中的其他成分反应等。 （4）你能改进实验装置，来测量空气中的体积分数吗？ 无需打开瓶塞点燃红磷，避免瓶内空气外逸而造成实验误差 ①加热时不断推拉注射器，使装置内的氧气与铜粉充分接触；②气球的作用：平衡气压。 通过测定进入装置中水的体积测定空气中氧气含量 通过测定体积变化量测定空气中氧气含量 在19世纪末以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气，后来科学家陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气外，还有其他成分。 空气中各成分的体积分数大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.93%、二氧化碳0.04%、水蒸气等其他气体和杂志0.03%（如图）。在通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。 一百份体积的空气 氧气(O2) 21％ 氮气（N2） 78％ 其他气体杂质 0.03％ 稀有气体 0.93％ 二氧化碳 0.04％ 空气的密度为 1.293克/升 空气的平均相对分子质量为 29 空气是重要的自然资源 从用途上来分，氧气可以分为医用氧和工业氧，医用氧用于治病救人，工业氧用于生产或产品加工。 氮气是制造硝酸、炸药和氮肥的重要原料。由于氮气的化学性质不活泼，因此常用作保护气，如焊接金属时常用氮气作保护气，灯泡中充氮气可以延长使用寿命，食品包装时充氮气可以防腐、保鲜；液态氮在汽化时需要吸收大量的热，可做冷冻剂，医疗上常用液氮冷冻麻醉，冷藏人体细胞组织和冻死病变的细胞；利用液氮冷却某些材料到某一低温下，可使材料表现出超导性。 物质的性质决定用途 稀有气体的化学性质不活泼，常用作保护气，如在焊接金属时用于隔绝空气。由于稀有气体通电时能发出不同颜色的光，人们用它制成了各种用途的电光源，如航标灯、闪光灯、霓虹灯等。稀有气体还可用于激光技术、医疗麻醉（氙气），制造低温环境（氦气）。 课堂总结 空气的成分（一） 空气中氧气的含量 磷+氧气 五氧化二磷 点燃 2、法国化学家拉瓦锡通过实验，最早发现空气是由氮气和氧气组成。 1、很长一段时间内认为空气是一种物质组成。 3、19世纪末,科学家们又通过大量实验发现,空气里还有稀有气体、二氧化碳、水蒸气以及其他杂质。 4、空气中氧气体积约占五分之一。 空 气 的 组 成 成 分 二氧化碳 氮 气 稀有气体 其他气体 （21%） 助燃； 供呼吸等 光合作用的原料； 制冷剂； 灭火； 工业原料等 （78%） 供给植物生长所需的氮； 冷冻剂； 制化肥、炸药； 食品充氮防腐等 稀有气体用于飞艇、闪光灯、液氦冷冻机、霓虹灯等 空气是一种重要的天然资源 (0.04%) （0.93%） （0.03%） 氧 气 课堂练习 1、空气中按体积计算，含量最多的气体是 （ ） A. 氧气 B. 氮气 C. 二氧化碳 D. 稀有气体 B 2、在100升空气里氮气的体积大约是（ ） A. 78升 B. 78% C. 21升 D. 21% A 3、下列说法正确的是　　　（ ） A．空气的成分是比较固定的，主要由氮气和氧气组成 B．空气中氧气的质量占21％，氮气占78％ C．在通常状况下，无色、无味气体一定是空气 D．空气是一种单一的物质，它是由空气一种成分组成 A 4、用来测定空气成分的方法很多， 图1所示的是用红磷在空气中燃烧的测定方法。实验过程是： 第一步：将集气瓶容积划分为五等份，并做好标记。 第二步：点燃燃烧匙内的红磷，伸入集气瓶中并把 塞子塞紧。 第三步：待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，发现 水被吸入集气瓶中，进入集气瓶中水的体积约为集气瓶总容积的1/5。 请回答下列问题： （1）集气瓶中剩余的气体主要是 。 （2）实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是 、 。 （3）某同学对实验进行反思后，提出了改进方法（如图2所示 ），你认为改进后的优点是 。 装置始终密闭，空气没有逸出，实验结果准确 装置漏气 红磷的量不足 氮气（或N2） 5、为测定空气中氧气的含量，小华同学打算设计如下方案： 选用实际容积为40mL的试管作反应容器，将过量的白磷放入试管， 用橡皮塞塞紧试管口，通过导管与实际容积为60mL且润滑性很好 的针筒注射器组成如图的实验装置。假设此实验能按照小华的设 想正常进行，且白磷所占体积与导管内的气体体积忽略不计，请 回答下列问题： （1）实验前，打开弹簧夹，将注射器的活塞前沿从20mL刻度处推至15mL刻度处，然后松手，若活塞仍能返回至20mL刻度处，则说明___________________。 （2）若先夹紧弹簧夹，用酒精灯加热白磷，燃烧结束，等到试管冷却后再松开弹簧夹，可观察到活塞前沿最终稳定在______mL的刻度处，由此得出_________________________________。 （3）写出白磷燃烧时发生反应的文字表达式____________________。 装置不漏气 12 氧气约占空气总体积的五分之一 磷+氧气 五氧化二磷 点燃 $体积分数空气中含量最高的气体是氮气，占空气总体积的78%，其次是氧气。通过前面的实验我们已经知道，氧气约占空气体积的5分之1，经过更加精确的测定，它的含量为21%点，氮气和氧气已经占据了空气99%的体积，那剩余的1%呢？在这1%当中，0.94%是稀有气体。所谓稀有气体是一类气体的总称，包括氦氖、氩氪氙、氡这几种气体，然而他们其实不是最稀有的，在剩余的0.06%当中，有一半是二氧化碳，将空气总体积的0.03%，余下0.03%为其他气体和杂质。最后我们再来回顾一下空气各组分的体积分数，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%。 测定空气中氧气。的含量。仿照拉瓦锡测定空气中氧气含量实验的原理，我们来测定空气中氧气的含量。首先气密性检验。用手捂住瓶身，体内压强因气体受热膨胀而增大，是导管口有气泡。冒出。页面逐渐。下降。松开松鼠后，导管内液面逐渐上升，并形成一段稳定的水柱，说明气密性良好，气密性良好方可。进行实验。测定空气中氧气的含量，我们来开始实验。左侧的集气瓶内有过量的红磷，右侧是盛有水的烧杯，连接两侧的导管，用止水夹夹住点燃。红磷。迅速塞好瓶塞，红磷燃烧发出黄白色的火焰，产生大量的白烟。此反应可表达为在点燃的条件下，红磷与氧气反应生成五氧化二磷，文字表达式为。将集气瓶内大致分为五份。冷却后打开止水夹，左侧的集气瓶内压强因被消耗氧气而减小，烧杯内的水被压入集气瓶中。水面上升约占习近平空余体积的5分之1，说明氧气约占空气总体积的5分之1。 大家好，今天咱们来聊聊化学史上的一个重大发现，拉瓦锡揭秘空气中氧气含量，你知道吗？在拉瓦锡之前，人们一直被燃素说误导，以为燃烧是物质释放燃速的过程。那拉瓦锡是怎么做的呢？他把少量汞放在密闭容器里持续加热了整整12天，结果液态汞变成了红色氧化汞粉末，容器里的空气体积还减少了大约5分之1。拉瓦锡没有停下，它又分解了氧化汞，得到了氧气，验证了空气成分的比例。这一系列实验让他得出结论，空气主要由氧气和氮气组成，氧气大约占空气总体积的5分之1。这个发现可不得了，他直接推翻了统治化学界近百年的燃素学说，为现代化学奠定了基础。就像咱们九年级化学教材里说的，测定空气中氧气含量用的也是类似的原理。拉瓦锡的实验不仅让我们知道了空气中氧气的含量，更让我们看到了科学探索的严谨和耐心。所以，下次当你翻开化学书，看到测定空气中氧气含量的实验时，别忘了这位伟大的化学家拉瓦锡。 大家好，今天我们开始一个新的重难点的分析，测定空气中氧气含量实验的改进与拓展。首先我们看到这个实验的原理，复习一下，这是这个实验的装置，原理是利用红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，使集气瓶内压强减小。在大气压的作用，下水就会被压入到集气瓶中，进入集气瓶中水的体积及减少的氧气的体积。这个实验我们可以看到以下的实验现象。第一个现象就是红磷燃烧的现象，红磷燃烧产生大量的白烟。第二个现象是打开止水夹以后，水会倒吸进入到集气瓶中，约占集瓶内空气体积的5分之1。由此我们可以通过这个实验得出结论，氧气约占空气体积的5分之1。下面我们来看一下药品的选择，为什么要选红林这种试剂来作为反应物？第一个就是反应物要能在空气中反应，比如说铁就不能选，因为铁丝是无法在空气中燃烧的，它不能消耗空气中的氧气。第二，反应物只能与空气中的氧气反应，比如说我们不能选择每条这种物质，因为每条可除了可以和空气中的氧气反应以外，它还可以和空气中的氮气以及二氧化碳反应，所以也不适合。第三个生成物，它一般是固体，比如说碳和硫这两种就不能选。因为它们是虽然与氧气反应，也是在空气中与氧气反应。但是他们反应以后生成的物质是气体频率的压强不会有变化，所以实验无法成功。如果非要用木炭或者是硫磺这样的物质，我们可以在集气瓶里面加入足量的或者是适量的氢氧化钠溶液，来吸收生成的二氧化硫和二氧化碳。这样的话也会造成压强差，也会使实验得以成功。下面我们来看几个改进的实验。第一个改进以后的实验装置是这样的，它和我们的原装置唯一的不同之处就是它用的是太阳光来汇聚光线，点燃白磷。这个时候用太阳光汇聚光线以后点燃白磷，白磷会燃烧，它燃烧的现象和红磷的燃烧的现象一致，都是燃烧产生大量的白烟，放出热量。当打开止水夹以后，水也会倒吸进入集气瓶，约占集气瓶内空气体积的5分之1。那我们来看一下这个装置和我们的原装置的差别在哪里。唯一的差别刚才已经说到了，就是用太阳光来引燃白磷。这样做的好处就是装置它是密闭的，这样的话结果就更加的准确，不会因为磷燃烧摄入的太缓慢而造成结果大于5分之1。第二个，因为它装置密闭，它产生燃烧产生的无氧化磷不会溢出到空气中，所以更加的环保。所以它有两个优点，第一个是结果更加准确，第二个是更加的环保。好，我们来看第二个实验改进的装置，它是利用的电阻丝，然后通电以后，因为放热来引燃白磷。这个和刚才是一样的。我们来看一下这个装置，它是一个U型管，这里有页面，通电以后白磷会燃烧，燃烧以后也会产生大量的白烟，放出热量。等到冷却以后，水面会上升大概到一刻度处，因为这个水面以上的部分被分成了五等份，消耗了里面的氧气约占5分之1，所以这边和大气相通。当氧气被消耗恢复到室温之后，在大气压的作用下，就可以把水往这边一压，这边就会升高到一克的处。这个实验的优点跟刚才那个实验是一样的。因为装置密闭，所以有两个优点。第一个是实验的结果更加准确，第二个优点是更加的环保。第三个改进的装置是这样的，用一个玻璃管，这边用橡胶塞把它塞住，这里面有一个活塞，润滑的活塞可以自由移动，然后下面用80度的热水，然后在这是玻璃管里面放少量的应该是过量的白磷白泥要过量才能充分的消耗这个玻璃管内的氧气，所以80度的热水可以将白磷引燃。白磷燃烧以后同样会产生大量的白烟，放出热量。等到冷却以后，活塞会向左移动，因为活塞现在总共这边的总共分成了五等份。等到白磷燃烧会消耗这些这里空气中的氧气占5分之1。所以等到冷却到室温以后，我才会向左移动5分之1，也就是移动一个刻度到4刻度数。这样做的优点其实跟刚才是一样的，这也是一个相对来说比较密闭的装置。密闭就是结果比较准确，而且更容易读出它的数据来。结果是更加的产生的五氧化二磷不会溢出，更加的环保。但是它有一个缺点，就是活塞容易弹出，因为白磷燃烧会放出热量。它既然放热以后，这里面的空气就会受热膨胀。如果受热膨胀使这个活塞弹出去，那这个实验就会失败。好，下面我们看下一个改进装置，这个改进装置是这样的实验操作，它要交替地推动注射器的活塞，使氧气与系统是充分的反应。我们可以看到中间是细铜丝，然后两边有两个注射器，这里面都有空气。为了使同时能够和里面的空气中的氧气充分反应，所以要交替的推动这两个注射器的活塞，使氧气与系统是充分的接触。等到反应完全以后，熄灭酒精灯，冷却到室温，然后把气体把它推进到一个注射器这里应该是推入到一个注射器里面，然后可以根据刻度来读出体积。这个时候相对来说，这个也是一个密闭的容器，不用把它打开以后来让铜和氧气去反应，相对来说结果更加准确。铜和氧气反应生成的氧化铜是固体，然后黑色的粉固体也不会对环境造成影响，所以更加的环保。缺点和上一个装置一样，因为注射器的活塞它很容易因为受热，因为这里在加热受热以后，空气受热膨胀，然后使它弹出造成失败。好，我们来看下一个，这个实验的装置是这样的，一个水槽里面装满水，然后这是一个没有底的机器品，这里面装的红银，这个装了以后用红磷燃烧来消耗这个没有底的集气瓶中的氧气。这个时候无底的广口瓶它的水面就会上升，上升的水的体积大概就占空气体积的5分之1，液面就会上升。这个装置其实和我们最开始那个原始的装置差不多。他的结论同样是我可以得出氧气约占空气体积的5分之1。再看下一个实验装置的改进。这个装置左边是一只试管，中间一个导管要跟橡胶管连接，然后有弹簧夹，右边是个注射器，注射器里面有20毫升的空气，加进弹簧夹以后加热白磷燃烧结束以后，等到试管冷却后再松开弹簧夹观察现象，这个时候白银肯定会燃烧，产生大量白烟。打开弹簧夹以后打开弹，冷却以后打开弹簧夹，也就是说白只消耗了试管内的氧气，大约占5分之1，也就是40毫升乘以5分之1，也就是8毫升消耗了8毫升的氧气，所以打开冷却以后打开弹簧夹，注射器的活塞会向左移动8毫升，那最终就会停留在12毫升数。这个装置的优点就是结果更加准确，甚至可以读数，经过密闭，所以更加的环保。我们来再来看最后一个装置，它和它是一样的东西，但是它比它少了一个弹簧夹。这个时候我们就可以看到，虽然说白磷燃烧也会消耗氧气，但这个时候消耗的氧气不再是试管里的，是40毫升的氧气。40毫升空气中的氧气，还要加上20毫升空气中的氧气。因为这里是联通的，没有弹簧夹，所以这个时候总共的空气的体积是60毫升，60毫升中有5分之1是氧气，所以氧气的体积总共有12毫升。这样的话因为消耗了12毫升的体积，所以注射器会向左移动12毫升，它会停留在8毫升处。但是这个时候我们要注意的是因为中间没有弹簧夹，所以白磷燃烧放出热量使空气受热膨胀以后，注射器得先向右移动。然后等到恢复到室温以后，它又会向左移动，最终会停留在8毫升处。当然这个装置的优点跟刚才那个装置的优点是一样的，但它有个缺点，它没有弹簧夹。所以在它红磷白磷燃烧放出热量之后，是空气受热膨胀之后，注射器的活塞是很容易弹出的。如果这个时候弹出，它就会造成实验失败。所以它有个缺点，就是活塞容易弹出。以上就是这堂课的内容，谢谢。 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