3.1 空气的成分（教学课件）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

该初中化学课件围绕空气的组成、氧气含量测定、混合物与纯净物及空气保护展开，通过“空气是单一物质还是混合物”等情境问题导入，以拉瓦锡实验为历史线索，结合红磷燃烧实验探究氧气含量，通过对比分析和分层研学搭建学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，融入红磷燃烧实验视频、伦敦烟雾事件视频等素材，培养科学探究与实践能力。结合空气质量指数分析和防治举措，渗透科学态度与责任，引导学生树立环保意识。采用分层研学、典例剖析等方法，落实化学观念，提升科学思维，助力教师高效教学，促进学生主动建构知识。

沪科版五四学制八年级全一册 专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题1 空气的成分 1 氮气、稀有气体的性质与用途 2 3 洁净的空气为何如此重要 空气成分的探索 1 学习内容导览 2 1.通过实验探究，深入理解空气中氧气含量的测定原理与设计思路，学会从实验现象中推导结论，初步形成定量研究的化学思维习惯。 2.结合生活实例，了解空气的组成成分及各成分的主要用途，体会空气与日常生活及社会发展的密切联系。 3.通过分析空气质量指数，认识空气污染的主要成因、典型危害及防治方向，树立保护空气、关爱环境的意识，主动践行低碳生活方式。 重点：理解氧气含量测定的实验原理，掌握空气各成分的主要用途。 难点：测定氧气含量实验中，压强变化与水量倒吸的逻辑关系。 素养锚定·课标定位 空气是弥漫于地球周围的气体，它是地球上一切生命赖以生存的重要物质。有了空气，才有了‘风逐雷雨虹并霞’的变幻。 我们每时每刻都在呼吸空气，但你真的了解它吗？ 为什么说空气是重要的自然资源？ 空气是单一物质还是多种物质混合而成的？ 我们该如何保护好周围的空气？ 情境导入·问题启思 空气成分 的探索 01 5 一、空气成分的探索 问题一 人们是如何一步步揭示空气成分的？ 1772年 卢瑟福 空气中存在“浊气”（即氮气） 1773年 舍勒 制得氧气 1774年 普利斯特里 制得氧气 1777年 拉瓦锡 测定了空气中氧气的含量，认为空气由氮气和氧气组成 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 问题二 拉瓦锡通过什么实验揭示了空气的成分？？ 1774年，法国化学家拉瓦锡在密闭装置中加热汞，根据装置内空气体积减小1/5的实验事实，推测空气中含有1/5体积的氧气。 拉瓦锡研究空气成分的实验装置示意图 视频《拉瓦锡探究空气成分的实验》 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 问题三 在实验中，拉瓦锡观察到了什么现象？得到了什么结论？ 曲颈甑内的汞面上浮有红色固体 观察到 汞与装置内的气体发生化学反应，持续12天。 推理出 钟罩内汞的液面上升 观察到 装置内气体减少 推理出 测定出装置内的空气体积减少约五分之一 间接测量 空气中约含有五分之一的氧气 等效替代 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 问题四 拉瓦锡研究空气成分的实验是否适合在课堂上开展？ 汞有毒 时间长 实验用到了汞 持续加热12天 ×不适合在课堂开展 追问 我们能否设计类似的实验来测定空气中氧气的含量呢？ 设计问题 解决方案 反应物选择什么？ 生成物应具备什么特点？ 装置需要满足什么条件？ 如何测定被消耗的氧气体积？ 必须能与空气中的氧气反应 生成物必须是固体（不能产生新气体） 必须是密闭装置 能替代被消耗的氧气体积 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 实验探究 测定空气中氧气的含量 （1）如图所示，将集气瓶水面上部分的容积划分为 5 等份并加以标记。 （2）在烧杯内加入一定量的水，用弹簧夹夹紧乳胶管。 （3）点燃燃烧匙中的红磷后，立即将其伸入集气瓶中，塞紧橡胶塞，观察并记录红磷燃烧的现象。 （4）待红磷火焰熄灭并冷却到室温后，打开弹簧夹，观察并记录实验现象。 视频《测定空气中氧气的含量》 分层研学·探理悟新 实验结论： 反应原理分析： 一、空气成分的探索 实验探究 测定空气中氧气的含量 现象记录： 红磷燃烧时______________________ ______________________。 打开弹簧夹______________________ ______________________ ______________________。 产生大量白烟 有黄色火焰 烧杯中的水倒吸入集气瓶中，约至第一刻度线处 磷+氧气 五氧化二磷 点燃 P O2 P2O5 空气中氧气的含量大约占空气体积的五分之一 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 问题五 为什么水的体积变化能反映氧气含量？ 证据推理： 红磷燃烧，消耗了集气瓶内的氧气 氧气被消耗 → 集气瓶内气体总量减少 气体减少 → 集气瓶内压强减小 打开弹簧夹 → 外界大气压将烧杯中的水压入集气瓶 进入集气瓶的水的体积 ≈ 被消耗的氧气的体积 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 对比分析 反应物选择什么？ 生成物应具备什么特点？ 装置需要满足什么条件？ 如何测定被消耗的氧气体积？ 汞能与空气中的氧气反应 生成物氧化汞是固体 是密闭装置 通过液面上升的体积替代被消耗的氧气体积 红磷能与空气中的氧气反应 生成物五氧化二磷是固体 是密闭装置 通过倒吸水的体积替代被消耗的氧气体积 实验设计共性探究 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 拓展视野 稀有气体的发现 1892 年，英国物理学家瑞利（John William Rayleigh，1842—1919）在研究氮气的密度时发现，在 0℃、1.01×105Pa 条件下，从空气中分离得到的氮气的密度（1.257 2 g·L-1）与分解含氮物质所制得的氮气的密度（1.250 8 g·L-1）之间总有一个微小的差异。瑞利没有放过这一微小差异，他与英国化学家拉姆赛（William Ramsay，1852—1916）合作，经过两年多精确的实验研究和推理分析，终于发现在空气中还存在着一种性质极不活泼的气体——氩气。后来，许多科学家研究发现，空气中还含有氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）、氪气（Kr）、氙气（Xe）等稀有气体（rare gas）。 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 问题六 空气到底由哪些成分组成？ 成分 体积分数 氮气（N₂） 78% 氧气（O₂） 21% 稀有气体 0.94% 二氧化碳（CO₂） 0.03% 其他气体和杂质 0.03% 特别说明： 通常情况下，空气中各成分的含量相对稳定 但水蒸气的含量是变化的（如梅雨季节水蒸气含量增高） 二氧化碳含量也会因人类活动影响而变化 分层研学·探理悟新 氮气、氧气、二氧化碳都只由一种物质组成，它们本身都是纯净物。 像空气、稀有气体这样，由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫做混合物。 一、空气成分的探索 问题七 如何区分混合物和纯净物？空气属于哪一类？ 空气由氮气、氧气、稀有气体等多种物质组成。 氮气只由氮气一种物质组成 氧气只由氧气一种物质组成 稀有气体由氦气、氖气、氩气等多种物质组成。 分层研学·探理悟新 一、空气成分的探索 总结归纳 混合物与纯净物 概念 定义 特点 混合物 由两种或两种以上的物质混合而成 各成分保持各自性质 纯净物 只由一种物质组成 有固定的组成和性质 划重点 “纯净”不等于“干净”——自然界中不存在绝对纯净的物质， 化学中的“纯净物”是相对概念 举例： 纯净物：蒸馏水、氯化钠、铁、冰水…… 混合物：洁净的空气、海水、食醋、矿泉水、合金…… 分层研学·探理悟新 例1.“人造空气”能保证航天员正常呼吸，它的组成可能是（ ） A．70%的氧气、20%以上的氮气 B．70%的氮气、20%以上的氧气 C．70%的二氧化碳、20%以上的氮气 D．70%的氧气、20%以上的二氧化碳 例2.下列各组物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ） A．洁净的空气   液氮 B．五氧化二磷  河水 C．冰水混合物   高锰酸钾 D．稀有气体    二氧化碳 一、空气成分的探索 B B 典例剖析·逻辑释疑 【变式】如图装置可用于测定空气中氧气的含量，下列说法不正确的是（ ） A．实验时红磷一定要过量 B．该实验证明氧气约占空气总体积的五分之一 C．燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，使测定结果偏小 D．通过该实验还可以了解氮气的一些性质 C 一、空气成分的探索 典例剖析·逻辑释疑 氮气、稀有气体的性质与用途 02 20 二、氮气、稀有气体的性质与用途 问题八 氮气具有怎样的性质？ 物理性质 色、态、味 溶解性 沸点 化学性质 通常状况下，无色、无气味的气体 难溶于水 -196℃（很低） 在通常状况下，氮气的化学性质不活泼，在低温或常温下难与其他物质发生反应 氮气钢瓶 液态氮气 食品包装中的氮气 分层研学·探理悟新 问题九 氮气具有哪些用途呢？ 用途 性质 决定 化学性质不活泼 作保护气 充氮文物展柜 充氮食品包装 充氮白炽灯 晶圆氮气柜 二、氮气、稀有气体的性质与用途 分层研学·探理悟新 问题九 氮气具有哪些用途呢？ 用途 性质 决定 氮气沸点很低（-196℃） 液氮常用于制冷 二、氮气、稀有气体的性质与用途 冷冻蔬果 保存生物样本 液氮消防车 液氮冷冻治疗 分层研学·探理悟新 问题九 氮气具有哪些用途呢？ 用途 性质 决定 在特定条件下 氮气可与某些物质反应 制造氮肥、炸药等 二、氮气、稀有气体的性质与用途 生产氮肥 制备炸药 工业合成氨 分层研学·探理悟新 问题十 稀有气体具有怎样的性质与用途呢？ 二、氮气、稀有气体的性质与用途 用途 性质 决定 通电发出不同颜色的光 化学性质很稳定 一般不与其他物质反应 曾被称作“惰性气体” 氦气密度很小 氩气做金属焊接保护气 霓虹灯 氦气球 分层研学·探理悟新 拓展视野 稀有气体在磁共振成像（MRI）与激光器中的应用 二、氮气、稀有气体的性质与用途 * 磁共振成像（MRI）：利用氦气其极低温特性，液氦作为冷却剂维持超导磁体线圈的零电阻状态，确保强磁场稳定，是MRI设备运行的物理基础。此外，氙-129等惰性气体可作为肺部造影剂，利用其超极化技术实现传统MRI无法完成的肺部通气与气体交换功能成像。 * 激光器： 核心用途在于氦、氖、氩、氪、氙等。在氦氖激光器中，氦起能量传递作用，激发氖原子产生632.8nm红色激光；在准分子激光器中，稀有气体与卤素混合，受激产生高功率、短波长的紫外激光，用于精密加工与医疗；在离子激光器中，氩、氪离子则直接产生高亮度可见光与紫外激光。 磁共振成像仪 激光器 分层研学·探理悟新 例3.下列有关空气中各成分用途的说法错误的是（ ） A．氮气可以用于制造化肥 B．氧气能支持燃烧，是一种高效能燃料 C．稀有气体可用于霓虹灯 D．在食品包装袋中充氮气以防腐 B 二、氮气、稀有气体的性质与用途 典例剖析·逻辑释疑 【变式】空气是人类生产生活的重要资源。 （1）空气中某种成分在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源。该成分是 ，体积分数大约为 。 （2）氮气可以作为食品包装中的保护气是利用氮气的化学性质 。 （3）夏季盛放冰激凌的杯子外壁上附有一层水珠，则说明空气中含有 。 （4）臭氧（O3）能吸收大部分紫外线，保护地球生物。它属于_________________（填“纯净物”或“混合物”）。 二、氮气、稀有气体的性质与用途 稀有气体 0.94% 稳定 水蒸气 纯净物 典例剖析·逻辑释疑 洁净的空气 为何如此重要 03 29 问题十一 作为自然资源，空气提供了哪些宝贵价值？ 三、洁净的空气为何如此重要 作用一：生命支持 动物呼吸：动物吸入氧气，呼出二氧化碳（呼吸作用） 植物光合作用：植物吸收CO₂和H₂O，在光照下合成有机物，释放O₂ 水中生物：依靠溶解在水中的氧气呼吸 作用二：气候调节 大气层可使地球上的温度保持相对稳定（温室效应的自然调节） 大气层阻挡太阳辐射和宇宙射线 天气现象（风、雨、雷、电等）都发生在大气层中 供给呼吸 光合作用 大气环流 大气臭氧层 分层研学·探理悟新 三、洁净的空气为何如此重要 问题十二 空气污染带来的危害有哪些？ 空气污染对人类社会和自然环境的破坏是多维度的，其影响涉及生命安全、生态环境和全球气候三大领域。 危害生命健康 有毒气体（SO₂、CO、NO₂）和颗粒物（PM₂.₅）通过呼吸进入人体 PM₂.₅可直达肺泡并进入血液循环，增加呼吸道疾病、心血管疾病和肺癌风险 长期暴露于污染空气中，会缩短人均预期寿命 视频《伦敦烟雾事件》 分层研学·探理悟新 三、洁净的空气为何如此重要 问题十二 空气污染带来的危害有哪些？ 空气污染对人类社会和自然环境的破坏是多维度的，其影响涉及生命安全、生态环境和全球气候三大领域。 破坏生态环境 酸雨：SO₂和NOx排放形成酸雨，导致土壤酸化、水体酸化、森林枯死 光化学烟雾：NOx和VOCs在光照下反应生成臭氧等有毒物质，损害植物叶片，抑制光合作用 富营养化：含氮污染物沉降进入水体，导致藻类爆发、水质恶化、水生生物死亡 洛杉矶光化学烟雾事件 酸雨腐蚀雕像 土壤酸化 分层研学·探理悟新 三、洁净的空气为何如此重要 问题十二 空气污染带来的危害有哪些？ 空气污染对人类社会和自然环境的破坏是多维度的，其影响涉及生命安全、生态环境和全球气候三大领域。 影响全球气候 温室效应加剧：CO₂等温室气体排放增加，导致全球平均气温上升 极端天气增多：气候变暖引发暴雨、干旱、热浪等极端天气事件频发 冰川融化与海平面上升：威胁沿海城市和岛国的生存 气候带迁移：影响农业生产和生态系统稳定性 温室效应 冰川融化 极端天气 分层研学·探理悟新 拓展资料 伦敦烟雾事件的立法治理 三、洁净的空气为何如此重要 视频《伦敦烟雾事件的立法治理》 颁布世界上第一部《空气清洁法》 成立专门的空气治理机构 制定空气污染治理报告 分层研学·探理悟新 问题十三 空气质量指数（AQI）是什么？它包含哪些污染物？？ 三、洁净的空气为何如此重要 二氧化硫 一氧化碳 PM2.5 PM10 二氧化氮 空气质量指数 AQI 臭氧 PM₂.₅特别说明 含有大量有毒、有害物质 在大气中停留时间长 被人体吸入后可直接进入支气管粒径≤2.5μm，约为头发丝直径的1/20 分层研学·探理悟新 问题十四 空气质量指数分为几个等级？每个等级对健康有何影响？ 三、洁净的空气为何如此重要 AQI范围 级别 类别 颜色 健康影响 0-50 一级 优 绿 基本无污染 51-100 二级 良 黄 极少数敏感人群有影响 101-150 三级 轻度污染 橙 易感人群症状加剧 151-200 四级 中度污染 红 可能影响健康人群 201-300 五级 重度污染 紫 健康人群普遍出现症状 >300 六级 严重污染 褐红 有明显强烈症状 分层研学·探理悟新 问题十五 我国在防治空气污染方面采取了哪些重大举措？ 三、洁净的空气为何如此重要 时间 政策文件 意义 2013年 《大气污染防治行动计划》（“大气十条”） 首轮系统治污 2018年 《打赢蓝天保卫战三年行动计划》 攻坚阶段 2023年 《空气质量持续改善行动计划》 持续深化 加强空气质量监测： 建立覆盖全国的城市空气质量监测网络 发布空气质量信息： 实时发布各地空气质量报告和预报 制定排放标准： 《环境空气质量标准（GB 3095-2012）》 分层研学·探理悟新 问题十六 化学在防治空气污染方面有哪些贡献？ 三、洁净的空气为何如此重要 领域 具体技术 原理/作用 汽车尾气净化 三元催化转化器 2CO + 2NO → 2CO₂ + N₂ 工厂废气处理 脱硫、脱硝、除尘 用碱性物质吸收酸性气体 室内空气净化 活性炭吸附、光触媒 吸附有害气体，分解甲醛等 清洁技术 清洁生产工艺 从源头减少污染物排放 环保材料 可降解材料、低VOC涂料 减少生产过程中的污染排放 污染物监测 高灵敏度传感器 实时检测空气中污染物浓度 分层研学·探理悟新 问题十七 作为中学生，我们可以为防治空气污染做哪些力所能及的事？ 三、洁净的空气为何如此重要 不焚烧垃圾、秸秆 减少烟尘排放 购买环保产品、节能家电 选择绿色消费 参加植树活动，爱护花草树木 植树造林 多步行、骑自行车、乘坐公共交通 坚持低碳出行 随手关灯、合理使用空调 养成节电习惯 每天查看AQI，做好个人防护 关注空气质量 分层研学·探理悟新 例4. 如图为某城2025年1月8日的空气质量情况。图中的“X”代表（ ） A．氮气 B．二氧化氮 C．氧气 D．二氧化碳 B 三、洁净的空气为何如此重要 典例剖析·逻辑释疑 【变式】校园微型空气质量“检测站”的组装和使用可提高学生保护环境的意识。下列说法错误的是（ ） A．空气质量指数越高，空气质量越好 B．加强空气质量检测有利于调控工业布局、减少环境污染 C．SO2、NO2、CO、臭氧、可吸入颗粒物、细颗粒物等是计入空气质量评价的主要污染物 D．建筑工地使用喷淋系统，能降低空气中可吸入颗粒物的含量 三、洁净的空气为何如此重要 A 典例剖析·逻辑释疑 空气的成分 空气的组成 物质的分类 氮气、氧气、稀有气体等 拉瓦锡实验 红磷燃烧实验 氧气含量的测定 空气污染与防止 纯净物 混合物 体系梳整·认知升华 1．如图所示物质的应用错误的是（ ） A．氮气用于闪光灯 B．乙醇作燃料 C．氮气用于磁悬浮列车 D．氧气用于气割 A 当堂诊学·成效校验 2．以下是生产、生活中出现的几种情况： ①绿色植物的光合作用； ②焚烧秸秆； ③煤的燃烧； ④农药、化肥的合理使用； ⑤工业废气任意排放； ⑥汽车尾气的排放。其中，会引起空气污染的是（ ） A．①③⑥ B．②③⑤⑥ C．①②③④⑤⑥ D．③⑤⑥ B 当堂诊学·成效校验 3．用如图所示装置来测定空气中氧气的含量，下列对该实验的认识中，错误的是 （ ） A．铜粉用量的多少，会影响实验结果 B．气球的作用是调节气压，防止橡皮塞被弹出 C．操作无误的情况下，反应结束后消耗的氧气体积约为反应前注射器中气体体积的 D．实验结束读数时，必须冷却至室温再读数 C 当堂诊学·成效校验 4．拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。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（ ） A．a点时容器内氮气体积分数为85% B．密闭容器内b点和c点时的压强一样 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% C 当堂诊学·成效校验 5．图5装置是用传感器测得氧气浓度，图6是用该装置测得实验过程中集气瓶内气压与时间关系图(该装置气密性良好，P0是集气瓶内初始气压)，下列说法中正确的是（ ） A．d点时反应刚好停止 B．实验中的红磷可以用蜡烛代替 C．红磷点燃后立即放入瓶中 D．a点集气瓶中气压瞬间变大是O2迅速消耗造成的 C 当堂诊学·成效校验 感谢观看 更多练习见分层作业 沪科版五四学制八年级全一册 48 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $