3.1 空气的成分（教学设计）化学新教材沪科版五四学制八年级全一册

该初中化学教学设计聚焦“空气的成分”核心知识，涵盖空气组成、氧气含量测定实验、纯净物与混合物分类及空气保护。以“风逐雷雨虹并霞”文化情境导入，通过科学史梳理与实验探究串联，搭建“生活常识—化学实验—社会应用”学习支架。 资料亮点在于融合科学思维与科学态度，通过拉瓦锡实验分析培养证据推理能力，红磷燃烧实验的压强变化逻辑链条突破难点，结合伦敦烟雾事件视频强化环保责任。丰富互动设计如分组讨论、对应训练，助力学生形成定量思维与环保意识，为教师提供完整教学流程与素养落实方案。

专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题1 空气的成分 年级 八年级 学科 化学 课型 新授课 教材 化学新教材沪科版八年级全一册 专题3 课题1 教学目标 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。 教学重点 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。 教学难点 测定氧气含量实验中，压强变化与水量倒吸的逻辑关系。 教材分析 本节教学内容源于沪科版五四学制八年级全一册主题二《常见的物质（上）》专题3第一课时《空气的成分》，是学生入门化学后首次系统探究身边的气态混合物，是搭建“生活常识—化学实验—物质分类—社会应用”认知链条的重要载体，兼具启蒙性和实践性。 按照课标要求及初中化学启蒙阶段的学习规律，本节内容依次安排了空气成分探索史、空气中氧气含量测定实验、空气的组成、纯净物与混合物的分类、氮气与稀有气体的性质用途、空气污染与防治六大模块。教材以化学史为线索，从拉瓦锡经典实验延伸到课堂可操作的红磷燃烧实验，渗透定量研究的化学思维；依托空气组成引出物质分类的核心概念，贴合学生的认知进阶；最终落脚到空气的应用与保护，落实科学态度与社会责任的核心素养。 学情分析 教学对象为五四学制八年级学生，处于化学启蒙学习阶段，对化学实验有较强的好奇心，生活中对空气的存在、呼吸作用、空气污染等有常识性认知，此前已经掌握了基础实验操作、物质的变化等入门知识，具备简单的实验观察能力。 但学生尚未建立系统的化学研究思维，对定量实验的误差分析、密闭体系的压强变化逻辑理解较为薄弱，易将生活中“洁净”的概念与化学中“纯净物”的概念混淆，抽象逻辑推理能力仍需依托具象的实验现象、生活实例支撑。教学中需充分契合学生的认知特点，通过演示实验、动画模拟拆解实验压强变化逻辑，结合食品充氮包装、霓虹灯、日常空气质量预报等学生熟悉的场景，降低概念理解难度，逐步引导学生建立“性质决定用途”“化学服务生活”的学科观念。 教学过程 教学内容 设计意图 环节一 情境导入 【引入】同学们，在上课之前，老师请大家看大屏幕。（指着课件上的文字和图片）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。 【教师提问】同学们，老师想问大家一个问题：我们每时每刻都在呼吸空气，但你真的了解它吗？（稍作停顿，环视学生）比如说——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？ 【学生思考】（短暂思考后自由发言） 【学生回答预设1】空气很重要，因为没有空气我们就活不了。 【学生回答预设2】空气里应该不止一种气体，我听说过氧气、二氧化碳这些。 【学生回答预设3】保护空气就是不要乱排废气、不要污染环境。 【教师回应】大家说得都很好！看来同学们对空气已经有了一些了解，但也有一些模糊的认识。今天这节课，我们就来系统地研究空气——看看它到底由什么组成，每种成分有什么用途，以及我们该如何保护它。 【教师总结】好，带着这些问题，我们开始今天的学习——空气的成分。 【板书】专题3 第1课时 空气的成分 以课件中的“风逐雷雨虹并霞”为文化引子，唤起学生对空气与自然现象关联的感性认识；通过三个核心问题的直接呈现，暴露学生的前概念，明确本节课的探究方向，激发学生对“习以为常的空气”背后科学奥秘的好奇心。 环节二 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？ 【过渡】同学们，我们现在知道空气不是一种单一物质，但大家知道吗？这个认识可不是一蹴而就的。古代学者曾长期认为空气是单一物质。直到近代，一代又一代科学家的持续探索，才逐步揭晓了空气的组成。 【教师活动】人们是如何一步步揭示空气成分的？（呈现卢瑟福、舍勒、普利斯特里、拉瓦锡的图片） 【教师提问】请大家看大屏幕。这里四位科学家的头像，他们都在空气成分的探索史上做出了重要贡献。请同学们快速浏览课件上的文字，然后告诉老师：这四位科学家分别做了什么？ 【学生活动】学生阅读课件文字，小组内交流。 【学生回答预设1】卢瑟福发现了氮气，当时叫“浊气”。 【学生回答预设2】舍勒和普利斯特里都制得了氧气。 【学生回答预设3】拉瓦锡测定了空气中氧气的含量，提出空气由氮气和氧气组成。 【教师讲解】（指着科学家头像依次讲解）非常好！老师来帮大家梳理一下： 卢瑟福——1772年，他发现了空气中的氮气，当时他把这种气体叫做“浊气”，意思是不支持燃烧、不能维持生命的气体。 舍勒和普利斯特里——分别在1773年和1774年先后制得了氧气。但是，这两位科学家都受到当时流行的错误理论——“燃素说”的影响，没能正确解释自己的实验结果。 拉瓦锡——1777年，拉瓦锡在前人工作的基础上，用定量实验的方法，首次准确测定了空气中氧气的含量，提出空气由氮气和氧气组成。 【教师追问】大家想一想：从卢瑟福发现氮气，到拉瓦锡最终揭开空气组成的奥秘，中间经历了多少年？ 【学生计算】从1772年到1777年，大约5年。 【教师追问】那如果从舍勒和普利斯特里制得氧气算起呢？也是大约3-4年。这说明什么？ 【学生回答】科学发现是不断积累的，前人的工作为后人打下了基础。 【教师总结】说得非常好！科学发现是持续接力的过程。拉瓦锡之所以能成功，是因为他站在了巨人的肩膀上——借鉴了前人的探索成果，采用了定量实验的方法，才最终揭开了空气成分的奥秘。这就是化学研究中传承与创新的特点。 问题二——拉瓦锡研究空气成分的实验装置示意图 【过渡】刚才我们提到，拉瓦锡用定量实验的方法揭开了空气成分的奥秘。那他到底设计了一个怎样的实验呢？我们来看大屏幕。 【教师讲解】（指着实验装置示意图）同学们看，这就是拉瓦锡当年研究空气成分的实验装置示意图。这套装置分为两个主要部分：左边是一个曲颈甑，里面装有汞（也就是水银）；右边是一个大的钟罩，倒扣在水槽中，用来收集和测量气体。 【教师提问】请同学们仔细观察这套装置，然后告诉老师：这套装置有什么关键特点？ 【学生观察后回答预设1】整个装置是密闭的。 【学生观察后回答预设2】里面用到了汞。 【学生观察后回答预设3】有一个钟罩可以观察液面的变化。 【教师回应】同学们的观察非常到位！这套装置有两个关键特点： 第一，整个装置是密闭的——气体既不能进入，也不能逸出，这样就保证了实验的准确性。 第二，用汞作为反应物——汞在常温下就能与氧气反应，生成红色的氧化汞固体。而且汞是液体，反应后不会产生气体，不会干扰实验结果。 【教师活动】播放《拉瓦锡探究空气成分的实验》视频（约1.5分钟），引导学生观看实验现象。 【播放前提示】请大家在看视频的时候，重点关注两个问题：①实验过程中出现了什么现象？②这些现象说明了什么？好，我们一起来看。 环节四：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？（约5分钟） 【过渡】视频看完了。现在我们来回答刚才提出的问题。 【教师提问】第一个问题：拉瓦锡在实验中观察到了什么关键现象？谁来说说？ 【学生回答预设1】加热汞的时候，曲颈甑里的汞表面出现了红色固体。 【教师追问】那这个红色固体是什么？ 【学生回答】氧化汞。 【教师追问】对！这说明什么？ 【学生回答】说明汞与空气中的某种气体发生了反应。 【教师肯定】非常好！汞和氧气反应生成了氧化汞——这就是现象一。 【学生回答预设2】钟罩内的汞液面上升了，上升了大约1/5。 【教师追问】液面上升意味着什么？ 【学生思考后回答】说明有一部分气体被消耗了，体积减少了。 【教师追问】减少了多少？ 【学生回答】大约1/5。 【教师肯定】对！这就是现象二。 【教师讲解】好，我们梳理一下从现象到结论的推理链条： 现象一：汞表面出现红色固体——说明汞与氧气发生了反应 现象二：汞液面上升约1/5——说明被消耗的气体约占1/5 推理：被消耗的气体是氧气，剩余4/5的气体不能支持燃烧和呼吸，是氮气 结论：空气由氧气（约占1/5）和氮气（约占4/5）组成 【教师强调】同学们注意，这个实验用到了两个非常重要的实验思想： 第一个是间接测量——用看得见的液面变化来测量看不见的气体体积变化。 第二个是等效替代——上升的液体体积就等于被消耗的氧气体积。 这两个思想，我们今天做实验依然在用！这就是经典的魅力。 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？ 【过渡】拉瓦锡的实验在化学史上具有里程碑意义，非常精彩。那大家想一想：这个实验适合在今天的课堂上开展吗？ 【学生思考后回答】不适合！ 【教师追问】为什么不适合？谁能说出理由？ 【学生回答预设1】因为用到了汞，汞有毒。 【学生回答预设2】实验时间太长了，要加热12天。 【教师回应】大家的理由非常充分！确实，拉瓦锡实验存在两个致命问题： 第一，汞有毒——汞蒸气对人体危害极大，吸入会损伤神经系统和肾脏。在课堂演示或学生实验中，绝对不能使用汞。 第二，时间太长——持续加热12天，一堂课才40分钟，根本不可能完成。 【教师追问】那既然拉瓦锡实验不适合课堂开展，我们能不能设计一个类似的实验来测定空气中氧气的含量呢？如果可以，需要解决哪些核心问题？ 【教师活动】展示课件第9页下方的“设计问题解决方案”表格。 【教师引导】好，老师给大家四个思考方向。我们分组讨论，每个小组讨论一个问题。第一组讨论“反应物选择什么”，第二组讨论“生成物应具备什么特点”，第三组讨论“装置需要满足什么条件”，第四组讨论“如何测定被消耗的氧气体积”。给大家2分钟时间，开始讨论。 【学生分组讨论】2分钟。 【小组代表发言】 【第一组代表】反应物必须只和氧气反应，不能和空气中的氮气等其他成分反应。 【教师回应】非常好！这是最基本的要求。如果反应物同时和氮气反应，那消耗的气体就不只是氧气了，结果就不准确了。 【第二组代表】生成物必须是固体，不能产生新的气体。如果生成气体，就会弥补消耗的氧气体积，液面就不会上升了。 【教师回应】非常准确！这也是拉瓦锡为什么用汞的原因——氧化汞是固体，不会产生新气体。 【第三组代表】装置必须是密闭的，防止气体进出干扰实验结果。 【教师回应】对！密闭是定量实验的生命线——漏气的话，外界空气会进入，实验就失败了。 【第四组代表】可以用液体体积的变化来替代被消耗的氧气体积，就像拉瓦锡实验一样。 【教师回应】太棒了！这就是“等效替代”思想的运用。 【教师总结】大家分析得非常到位！我们来完整梳理一下： 设计问题 解决方案 要求 反应物选择什么？ 必须能与空气中的氧气反应 只与氧气反应，不与其他成分反应 生成物应具备什么特点？ 生成物必须是固体 不能产生新气体，否则影响体积变化 装置需要满足什么条件？ 必须是密闭装置 防止气体进出干扰实验结果 如何测定被消耗的氧气体积？ 用液体替代被消耗的气体体积 通过液面变化间接测量氧气体积 【教师强调】这四个设计要求是本节课的核心！理解了这四点，就掌握了测定氧气含量的实验设计思路。接下来我们要用红磷来代替汞，完成这个测定实验。 实验探究：测定空气中氧气的含量 【过渡】好，按照我们刚才讨论的四个设计要求，我们用红磷代替汞来测定空气中氧气的含量。请同学们认真观看实验视频，仔细观察实验现象。 【实验前讲解】同学们，在观看视频之前，老师先介绍一下实验装置和操作步骤—— 这个装置的核心是一个集气瓶，瓶口配有橡胶塞和燃烧匙。集气瓶内水面以上的部分被划分成了5等份并做了标记。为什么是5等份？一会儿大家就知道了。 烧杯里装有水，通过乳胶管和弹簧夹与集气瓶相连。弹簧夹的作用是在实验过程中夹紧乳胶管，防止气体进出。 操作步骤是：先在燃烧匙中放入足量的红磷——点燃红磷后立即伸入集气瓶中，塞紧橡胶塞——观察红磷燃烧的现象——待火焰熄灭并冷却至室温后——打开弹簧夹——观察水的倒吸情况。 好，请大家带着两个问题观看视频：①红磷燃烧时你看到了什么现象？②打开弹簧夹后发生了什么？ 【教师活动】播放《测定空气中氧气的含量》实验视频（约2分钟）。 【视频播放后提问】好，视频看完了。第一个问题：红磷燃烧时你观察到了什么现象？ 【学生回答预设】产生大量白烟，有黄色火焰。 【教师追问】注意，老师要强调一个细节——我们看到的是“白烟”还是“白雾”？ 【学生思考】白烟！ 【教师回应】对！“烟”是固体小颗粒，“雾”是液体小液滴。五氧化二磷是固体，所以是“白烟”。这个表述在考试中经常出现，大家要注意区分。 【教师提问】第二个问题：打开弹簧夹后发生了什么现象？ 【学生回答】烧杯中的水倒吸入集气瓶，约至第一刻度线处。 【教师追问】第一刻度线是几分之一的位置？ 【学生回答】大约五分之一。 【教师提问】好！那通过这个实验，我们能得出什么结论？ 【学生回答】氧气约占空气体积的五分之一。 【教师讲解】非常准确！我们来完整总结： 实验原理： 红磷 + 氧气 → 五氧化二磷（符号表达式：P + O₂ → P₂O₅） 实验现象： 红磷燃烧时：产生大量白烟，有黄色火焰 冷却打开弹簧夹后：烧杯中的水倒吸入集气瓶，约至第一刻度线处 实验结论： 空气中氧气的含量大约占空气体积的五分之一 【教师强调】这里有几个关键点大家要记住：红磷必须过量——保证氧气被完全消耗；装置必须密闭——防止气体进出；必须冷却至室温再读数——否则气体膨胀会导致结果偏小。 问题五——为什么水的体积变化能反映氧气含量？ 【过渡】实验中我们看到水被倒吸入集气瓶，但大家有没有深入想过：为什么水的体积变化能反映氧气的含量呢？这背后的逻辑是什么？ 【教师提问】请同学们思考：从红磷燃烧到水被吸入，中间经历了怎样的变化？我们尝试用“因为……所以……”的句式来描述这个推理链条。给大家1分钟时间，在小组内说一说。 【学生小组讨论】1分钟。 【学生代表发言】红磷燃烧消耗了氧气，所以集气瓶内气体总量减少，所以瓶内压强减小，所以打开弹簧夹后外界大气压把水压入集气瓶，所以进入的水的体积等于被消耗的氧气的体积。 【教师板书】（边听边板书推理链条） 红磷燃烧消耗O₂ → 气体总量减少 → 压强减小 → 水被压入 → 水的体积 ≈ 消耗O₂体积 【教师讲解】这位同学的推理非常完整！我们来一步步拆解这个逻辑： 第一步：红磷燃烧，消耗氧气 红磷 + 氧气 → 五氧化二磷（固体） 集气瓶内的氧气被消耗了，气体总量减少了 第二步：气体减少，压强减小 集气瓶内气体总量减少，但瓶内空间是固定的（体积不变） 根据气体压强原理：气体越少，压强越小 集气瓶内压强小于外界大气压 第三步：打开弹簧夹，水被压入 外界大气压大于集气瓶内压强 大气压将烧杯中的水“推”进了集气瓶 第四步：水的体积等效替代氧气体积 进入集气瓶的水的体积 ≈ 被消耗的氧气体积 集气瓶共有5格，水进入约1格 → 氧气约占1/5 【教师提问】好，现在老师考考大家：如果实验前没有夹紧弹簧夹，会出现什么结果？ 【学生思考后回答】空气会从乳胶管进入集气瓶，影响实验结果。 【教师追问】具体怎么影响？结果会偏大还是偏小？ 【学生思考】如果空气进入，瓶内气体总量没有真正减少，水的倒吸会减少，结果偏小。 【教师肯定】非常正确！这就是为什么实验前一定要夹紧弹簧夹。 【教师总结】同学们，“间接测量”和“等效替代”是化学定量实验的核心思想。我们看不到氧气被消耗了多少，但通过水的倒吸，就把看不见的气体体积变成了看得见的液体体积——这就是化学定量实验的智慧！ 问题六——空气到底由哪些成分组成？ 【过渡】通过拉瓦锡实验和红磷燃烧实验，我们知道空气中含有氧气和氮气。但除此之外，空气中还有其他成分吗？现代科学研究给了我们更精确的答案。 【教师提问】请同学们看，这是空气中各种成分的体积分数。请大家仔细观察，然后回答：空气中含量最多的两种气体分别是什么？各占多少？ 【学生观察后回答】含量最多的是氮气，约占78%；其次是氧气，约占21%。 【教师追问】很好！那除了氮气和氧气，空气中还有哪些成分？ 【学生回答】稀有气体约占0.94%，二氧化碳约占0.03%，其他气体和杂质约占0.03%。 【教师讲解】非常准确！我们来看具体的数值： 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% 【教师强调】同学们注意两个要点： 第一，这里的含量是指体积分数，不是质量分数。也就是说，在100体积的空气里，氮气大约占78体积，氧气大约占21体积。 第二，这些数值是通常情况下的相对稳定值。有些成分的含量是会变化的——比如水蒸气的含量，在梅雨季节会明显增高；二氧化碳的含量，也会因人类活动（如燃烧化石燃料、砍伐森林）而发生变化。 问题七——如何区分混合物和纯净物？空气属于哪一类？ 【过渡】通过前面的学习，我们知道空气由氮气、氧气、稀有气体等多种物质组成。那化学上如何对这样的物质进行分类呢？这就引出了两个非常重要的概念——混合物和纯净物。 【教师提问】同学们，我们先来看大屏幕上的例子：空气由氮气、氧气、稀有气体等多种物质组成。稀有气体本身也由氦气、氖气、氩气等多种物质组成。那么，像空气、稀有气体这样的物质，我们称之为什么？ 【学生回答】混合物。 【教师追问】那氮气呢？氮气只由氮气一种物质组成，我们称之为什么？ 【学生回答】纯净物。 【教师讲解】非常好！我们来系统学习这两个概念： 混合物 纯净物 定义 由两种或两种以上的物质混合而成 只由一种物质组成 特点 各成分保持各自原有的性质 有固定的组成和性质 举例 洁净的空气、海水、食醋、矿泉水、合金 蒸馏水、氯化钠、铁、冰水 【教师强调】这里有一个非常重要的辨析点——“纯净”≠“干净”！ 请大家注意区分： 洁净的空气是混合物（因为含有氮气、氧气等多种物质） 冰水混合物是纯净物（因为冰和水都是H₂O，只含一种物质） 【教师追问】大家想一想，自然界中是否存在绝对纯净的物质？ 【学生思考后回答】不存在。 【教师肯定】对！自然界中不存在绝对纯净的物质。化学中的“纯净物”是一个相对概念，是指含有的物质种类单一，而不是指“绝对干净”。 【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 【答案】B 【解析】A、70%的氧气、20%以上的氮气，氧气含量过高，氧气具有氧化性，长期吸入高浓度氧气对人体健康不利，故“人造空气”的组成不可以是该组合，不符合题意；； B、氮气占70%、氧气占20%以上，接近地球空气比例，既能保证呼吸需求，又降低安全隐患，故“人造空气”的组成可以是该组合，符合题意； C、70%的二氧化碳、20%以上的氮气，二氧化碳和氮气均不能供给呼吸，故“人造空气”的组成不可以是该组合，不符合题意； D、70%的氧气、20%以上的二氧化碳，氧气含量过高，氧气具有氧化性，长期吸入高浓度氧气对人体健康不利，故“人造空气”的组成不可以是该组合，不符合题意。 故选B。 【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 【答案】B 【解析】A、洁净的空气中含有氧气和氮气等气体，属于混合物，液氧属于纯净物，A不符合题意； B、五氧化二磷属于纯净物，河水中含有多种物质属于混合物，B符合题意； C、冰水混合物中只含有水，属于纯净物，高锰酸钾属于纯净物，C不符合题意； D、稀有气体中含有多种气体属于混合物，二氧化碳属于纯净物，D不符合题意。 故选B。 【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 【答案】C 【解析】A、实验时红磷一定要过量，确保将氧气全部消耗。不符合题意； B、该实验进入集气瓶中水的体积为消耗氧气的体积，进入水的体积约占集气瓶中空气体积的五分之一，说明氧气约占空气总体积的五分之一。不符合题意； C、燃烧匙伸入集气瓶太慢，瓶内空气受热逸出，导致瓶内气体减少过多（消耗的氧气及逸出的空气），则进入的水偏多，测定结果偏大。符合题意； D、空气主要含有氮气和氧气，消耗完氧气后红磷熄灭，说明剩余的氮气不可燃、不支持燃烧，水进入五分之一后不再进入，说明氮气难溶于水，所以通过该实验还可以了解氮气的一些性质。不符合题意； 故选C。 通过四位科学家的时间线梳理，让学生了解空气成分的发现是多位科学家持续接力的过程；通过“燃素说”错误理论的提及，让学生体会科学进步需要大胆质疑和实验验证；培养学生尊重科学史实、理解科学本质的学科态度。 通过观察拉瓦锡实验装置示意图和观看实验视频，让学生直观感受18世纪经典定量实验的设计思路；引导学生关注“密闭体系”和“间接测量”两个核心实验思想，为后续理解课堂实验的设计逻辑做好铺垫。 通过“现象一→现象二→推理→结论”的四步引导，帮助学生建立“现象→证据→结论”的化学推理思维；通过追问层层递进，引导学生主动思考；提炼“间接测量”和“等效替代”两个核心实验思想，为后续红磷燃烧实验的学习奠定思维基础。 通过追问“拉瓦锡实验是否适合课堂开展”，引导学生从反应物毒性、实验时长等角度分析其局限性；通过四个核心问题的分组讨论，让学生自主推导课堂实验的设计要求，培养实验设计能力；建立“反应物选择→生成物要求→装置条件→测量方法”的完整实验设计思路。 通过实验前讲解、视频观看、现象追问、结论归纳四个环节，让学生系统掌握红磷燃烧测定氧气含量的实验；通过“白烟”与“白雾”的辨析、对应训练的错误项分析，强化易错点的理解；帮助学生建立完整的实验认知框架。 通过“红磷燃烧→氧气消耗→气体减少→压强减小→水被压入→体积替代”的完整推理链条，帮助学生理解压强变化与水量倒吸的逻辑关系；通过“忘记夹弹簧夹”的反向追问，深化对实验原理的理解，突破本节课的核心难点。 通过空气成分表格的阅读和解析，让学生掌握空气各成分的体积分数；通过“体积分数”的强调，纠正学生可能混淆“体积分数”与“质量分数”的误区；配合“人造空气”的对应训练，巩固体积分数的概念，体会化学知识的实际应用。 通过概念对比和典型举例，帮助学生厘清纯净物与混合物的本质区别——看“物质种类”而非“干净程度”；通过“洁净空气是混合物、冰水是纯净物”等易混淆案例的辨析，突破“纯净≠干净”的认知误区，强化分类观念。 环节三 氮气、稀有气体的性质与用途 问题八——氮气具有怎样的性质？ 【过渡】空气中最主要的成分是氮气，约占78%。那氮气具有怎样的性质呢？我们先从物理性质和化学性质两个方面来认识它。 【教师提问】请同学们阅读课件内容，然后回答：氮气的物理性质有哪些？化学性质有哪些？ 【学生阅读后回答】物理性质：通常状况下是无色、无气味的气体，难溶于水，沸点很低（-196℃）。化学性质：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。 【教师板书】（板书氮气的性质） 性质类型 具体内容 物理性质 无色、无气味的气体；难溶于水；沸点-196℃ 化学性质 通常状况下不活泼，难与其他物质反应 【教师强调】“化学性质不活泼”是氮气最核心的特点。正是因为这个特点，氮气才能被广泛用作“保护气”。 【教师提问】大家想一想：如果氮气化学性质很活泼，容易和其他物质反应，那它还能用作保护气吗？ 【学生回答】不能，因为如果它很活泼，它自己就会和食品反应，就不能保护食品了。 【教师肯定】对！正是因为氮气“懒得”和其他物质反应，才能老老实实地待在那里，把氧气隔开，起到保护作用。 问题九——氮气具有哪些用途呢？ 【过渡】了解了氮气的性质，我们来推测一下：性质不活泼的氮气，在生活中可以有什么用途呢？ 【教师提问】请大家看大屏幕上的三组图片。第一组图片展示了氮气作保护气的应用——充氮文物展柜、充氮食品包装、充氮白炽灯、晶圆氮气柜。大家想一想：这些场景的共同点是什么？为什么都要用到氮气？ 【学生观察后回答】都是为了防止物品被氧化或污染，利用氮气化学性质不活泼的特点。 【教师肯定】非常准确！“性质决定用途”——氮气化学性质不活泼→作保护气。 【教师追问】那除了作保护气，氮气还有什么用途呢？看第二组图片。 【学生观察后回答】液氮可以冷冻蔬果、保存生物样本，还可以用于消防和医疗。 【教师讲解】对！这利用的是氮气的另一个性质——沸点极低（-196℃）。液氮的温度非常低，可以快速冷冻物品，保持新鲜。在医疗上，液氮冷冻治疗可以去除皮肤病变组织。 【教师追问】再看第三组图片：生产氮肥、制备炸药、工业合成氨。这些用途和氮气的什么性质有关？ 【学生思考后回答】氮气在特定条件下可以和其他物质反应。 【教师讲解】对！虽然氮气在常温下不活泼，但在特定条件下（如高温高压），氮气也能和其他物质反应。利用这个性质，我们可以用氮气制造氮肥、炸药，进行工业合成氨。 【教师总结】我们来梳理氮气的“性质→用途”对应关系： 性质 用途 化学性质不活泼 作保护气（食品、文物、灯泡、芯片） 沸点极低（-196℃） 液氮制冷（冷冻、医疗、消防） 特定条件下可反应 制氮肥、炸药、合成氨 问题十——稀有气体具有怎样的性质与用途呢？ 【过渡】空气中除了氮气和氧气，还有一类很特殊的成分——稀有气体。大家听说过“稀有气体”这个名字吗？它还有一个曾用名——“惰性气体”。 【教师提问】稀有气体为什么曾经被称为“惰性气体”？后来为什么改名了？ 【学生回答预设1】因为稀有气体化学性质很不活泼，很难和其他物质反应，所以叫“惰性气体”。 【学生回答预设2】后来发现特定条件下也能发生反应，所以改叫“稀有气体”。 【教师讲解】非常准确！稀有气体包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）等。它们的共同特点是：化学性质极稳定，在通常状况下几乎不与其他物质发生反应。所以早期人们认为它们“懒惰”，称它们为“惰性气体”。后来发现特定条件下也能发生反应，就改称“稀有气体”了。 【教师提问】那“性质极不活泼”这一特点，决定了稀有气体有什么用途呢？ 【学生回答】可以用作保护气。 【教师追问】除了作保护气，大家还见过稀有气体的其他用途吗？比如说——霓虹灯？ 【学生回答】霓虹灯里充了稀有气体，通电会发光。 【教师讲解】对！稀有气体通电时会发出不同颜色的光——氖气发红光，氩气发蓝紫色光，氪气发黄绿色光……霓虹灯因此得名。此外，氙气通电发出强光，可用于照相机的闪光灯。 【教师活动】展示拓展资料——稀有气体在磁共振成像（MRI）与激光器中的应用。 【教师讲解】稀有气体在尖端科技领域也有重要应用：液氦用作磁共振成像仪的超导冷却剂，维持超导磁体的零电阻状态；氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体是激光器的重要组成部分。 【教师总结】稀有气体的“性质→用途”对应关系： 性质 用途 化学性质极稳定 作保护气（金属焊接） 通电发不同颜色光 霓虹灯、闪光灯 密度小且稳定（氦气） 充氦气球（比氢气更安全） 极低温特性 磁共振成像冷却剂、激光器 【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 【答案】B 【解析】A、氮气可用于生产化肥，该选项说法正确； B、氧气能支持燃烧，所以可以做助燃剂，而不是燃料，该选项说法错误； C、稀有气体通电时能发出不同颜色的光，则可用于霓虹灯，该选项说法正确； D、氮气化学性质稳定，则可作保护气，该选项说法正确。 故选B。 【变式】空气是人类生产生活的重要资源。揭示雾霾的纪录片《穹顶之下》引起了人们对空气质量的高度关注。结合空气的成分回答下列问题： （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”）。 【答案】 （2） 稀有气体 0.94% （3）不活泼/稳定 （4）水蒸气 （6）纯净物 【解析】（1）空气中稀有气体在通电时能发出不同颜色的光，可制成多种用途的电光源。稀有气体的体积分数大约为0.94%； （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不活泼（或稳定），能防止食品与氧气等发生反应而变质； （3）夏季盛放冰激凌的杯子外壁上附有一层水珠，是因为空气中的水蒸气遇冷液化，说明空气中含有水蒸气； （4）臭氧（O3）由一种物质组成，属于纯净物； 通过物理性质和化学性质两个维度的学习，帮助学生全面认识氮气的基本特征；通过“如果氮气很活泼会怎样”的反向追问，强化对“化学性质不活泼”这一核心性质的理解，为后续学习“性质决定用途”的化学逻辑做好铺垫。 通过三组图片的分层展示，从“作保护气→液氮制冷→制氮肥”三个维度系统梳理氮气的用途；通过“性质→用途”的对应分析，建立“性质决定用途”的核心化学观念；通过对应训练，强化“氧气是助燃物而非燃料”的易错点。 通过“惰性气体”到“稀有气体”的名称演变，激发学生的探究兴趣；从保护气、电光源、充填气球、尖端科技四个维度系统梳理稀有气体的用途；结合霓虹灯、磁共振成像等实例，让学生感受稀有气体从“几乎无用”到“不可或缺”的巨大价值变化。 环节四 洁净的空气为何如此重要 问题十一——作为自然资源，空气提供了哪些宝贵价值？ 【过渡】前面我们研究了空气的成分和其中各种物质的性质与用途。那作为整体，空气为人类提供了哪些宝贵的价值呢？ 【教师提问】请大家看大屏幕上的四张图片。空气的价值可以从两个维度来理解——生命支持和气候调节。谁能结合图片，说说空气在这两个方面分别有什么作用？ 【学生观察后回答预设1】动物呼吸需要氧气，植物光合作用需要二氧化碳。 【学生观察后回答预设2】大气层可以调节温度，阻挡紫外线。 【教师讲解】非常好！我们来系统地梳理一下： 作用一：生命支持 动物呼吸：动物吸入氧气，呼出二氧化碳 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，保护地球生物 天气现象（风、雨、雷、电等）都发生在大气层中 【教师强调】空气对生命和气候的支持作用是不可替代的。没有空气，地球上就不可能有生命存在。保护空气，就是保护我们自己！ 问题十二——空气污染带来的危害有哪些？ 【过渡】空气是如此重要，但随着工业发展和人类活动加剧，空气污染已经成为全球共同面对的环境问题。 【教师讲解】历史上，空气污染曾经造成过惨痛的教训。1952年，英国伦敦发生了震惊世界的“伦敦烟雾事件”——由于大量燃煤排放的污染物在雾天积聚，短短几天内就导致约4000人直接死亡，后续因呼吸道疾病死亡的人数更是高达上万人。这次事件促使英国颁布了世界上第一部《空气清洁法》。 【教师活动】播放《伦敦烟雾事件》科普视频（约2分钟）。 【视频播放后提问】伦敦烟雾事件给我们什么警示？空气污染的危害具体体现在哪些方面？ 【学生思考后回答预设1】空气污染会危害人体健康。 【学生思考后回答预设2】空气污染还会破坏环境，导致酸雨、冰川融化等。 【教师讲解】非常好！空气污染的危害是多维度的，我们可以从三个层面来理解： 危害一：危害生命健康 毒气体（SO₂、CO、NO₂）和颗粒物（PM₂.₅）通过呼吸进入人体 PM₂.₅粒径≤2.5μm，约为头发丝直径的1/20，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 危害二：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 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 危害三：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 【教师提问】大家想一想，伦敦烟雾事件发生的原因是什么？我们今天的城市还有没有类似的隐患？ 【学生思考后回答】伦敦烟雾事件的主要原因是煤的大量燃烧。现在虽然煤用得少了，但汽车尾气、工业废气仍然在污染空气。 【教师肯定】对！空气污染的形式在变化，但本质是一样的——都是人类活动向大气中排放了过多的有害物质。治理空气污染，刻不容缓！ 问题十三——空气质量指数（AQI）是什么？它包含哪些污染物？ 【过渡】为了科学评价空气质量，我国建立了空气质量指数（AQI）监测和发布体系。那AQI到底是什么？它包含哪些污染物呢？ 【教师提问】请大家阅读课件中的资料，然后回答：AQI全称是什么？它包含哪些污染物？PM₂.₅有什么特点？ 【学生阅读后回答预设1】AQI是空气质量指数，包含PM₂.₅、SO₂、NO₂、CO、臭氧、PM₁₀等污染物。 【学生阅读后回答预设2】PM₂.₅粒径很小，只有≤2.5μm，约为头发丝直径的1/20，含有大量有毒有害物质，在大气中停留时间长，能进入肺泡和血液循环。 【教师讲解】非常准确！AQI（空气质量指数）是定量描述空气质量状况的指标。计入空气质量评价的主要污染物包括： 细颗粒物（PM₂.₅） 可吸入颗粒物（PM₁₀） 二氧化硫（SO₂） 二氧化氮（NO₂） 一氧化碳（CO） 臭氧（O₃） 【教师强调】特别关注PM₂.₅——它粒径极小，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，直达肺泡并进入血液循环，对人体健康危害极大。这也是为什么PM₂.₅成为空气质量监测的重点指标。 【教师展示】展示课件中的PM₂.₅特别说明图片，帮助学生直观理解PM₂.₅的大小与危害。 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？ 【过渡】AQI的数值到底意味着什么？不同数值对应的空气质量和健康影响有什么区别呢？ 【教师提问】请同学们仔细阅读AQI分级表格，然后回答：AQI分为几个等级？分别是什么颜色？对应的健康影响是什么？ 【学生阅读后回答】AQI分为6个等级，从优到严重污染，颜色从绿色到褐红色，数值越高污染越严重，对健康的影响也越大。 【教师讲解】非常好！我们来具体看一下： 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 【教师强调】同学们记住一个核心规律：AQI数值越高，污染越严重，空气质量越差！ 【教师提问】大家想一想，如果今天AQI是150，属于什么级别？应该注意什么？ 【学生回答】属于轻度污染，橙色，易感人群应该减少户外活动。 【教师肯定】对！大家每天出门前可以查看一下空气质量预报，根据AQI等级做好个人防护。AQI超过100时，老人、儿童、呼吸道疾病患者应减少户外活动；AQI超过200时，健康人群也应减少户外活动。 问题十五——我国在防治空气污染方面采取了哪些重大举措？ 【过渡】面对空气污染的严峻形势，我国政府采取了哪些重大举措来治理空气污染呢？ 【教师提问】请阅读课件中的政策时间线，说出我国在空气治理方面出台了哪些重要政策？ 【学生阅读后回答预设1】2013年出台了《大气污染防治行动计划》，被称为“大气十条”。 【学生阅读后回答预设2】2018年出台了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》。 【学生阅读后回答预设3】2023年出台了《空气质量持续改善行动计划》。 【教师讲解】非常准确！我国在防治空气污染方面采取了系统而有力的举措： 政策法规层面： 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 监测与管理层面： 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）》 【教师提问】大家有没有发现，我们身边的“蓝天白云”是不是越来越多了？ 【学生回答】是的！现在的雾霾天比以前少了。 【教师肯定】对！经过十余年的持续治理，我国的空气质量已有了显著改善。PM₂.₅浓度持续下降，蓝天越来越多。但治理空气污染是一场持久战，需要持续努力！我们每个人都可以为此贡献力量。 问题十六——化学在防治空气污染方面有哪些贡献？ 【过渡】空气污染的治理离不开科学技术的支撑。化学作为一门研究物质变化和应用的学科，在空气污染防治方面有哪些重要贡献呢？ 【教师提问】请阅读课件中的表格，举例说明化学技术在空气污染治理中的具体应用。 【学生阅读后回答】汽车尾气净化用三元催化器、工厂废气脱硫脱硝、室内空气用活性炭吸附净化…… 【教师讲解】化学在防治空气污染方面的贡献非常广泛： 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，将有害气体转化为无害物质 工厂废气处理 脱硫、脱硝、除尘 用碱性物质吸收酸性气体，减少排放 室内空气净化 活性炭吸附、光触媒 吸附有害气体，分解甲醛等有害物质 清洁生产 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 减少生产和使用过程中的污染排放 污染物监测 高灵敏度传感器 实时检测空气中污染物浓度 【教师强调】同学们，化学不仅可能产生污染，更重要的是化学能够解决污染！从源头减排到末端治理，从污染监测到绿色替代——化学技术为打赢蓝天保卫战提供了强有力的科技支撑。不要再说“化学就是污染”了，化学是环保的“主力军”！ 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？ 【过渡】空气治理不仅是政府和企业的事，我们每个人都可以贡献力量。作为中学生，我们可以做哪些力所能及的事呢？ 【教师提问】请大家看大屏幕上的六张图片，然后说一说：我们可以从哪些方面为防治空气污染出力？ 【学生观察图片后发言预设1】多步行、骑自行车或乘坐公共交通，少坐私家车。 【学生观察图片后发言预设2】随手关灯、合理使用空调，节约用电。 【学生观察图片后发言预设3】不焚烧垃圾和秸秆。 【学生观察图片后发言预设4】参加植树活动，爱护花草树木。 【学生观察图片后发言预设5】每天查看AQI，做好个人防护。 【教师总结】大家说得都非常好！老师帮大家整理一下，作为中学生，我们可以从六个方面行动起来： 1. 减少烟尘排放——不焚烧垃圾、秸秆，减少人为污染源 2. 坚持低碳出行——多步行、骑自行车、乘坐公共交通，减少汽车尾气排放 3. 选择绿色消费——购买环保产品、节能家电，从消费端推动绿色生产 4. 养成节电习惯——随手关灯、合理使用空调，减少火力发电带来的污染物排放 5. 植树造林——参加植树活动，爱护花草树木，让绿色植物吸收CO₂、释放O₂ 6. 关注空气质量——每天查看AQI，做好个人防护，关注自己和家人的健康 【教师寄语】“绿水青山就是金山银山”——保护空气就是保护我们自己。希望大家从现在做起，从身边的小事做起，为守护蓝天贡献自己的一份力量！ 【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 【答案】B 【解析】A、氮气是空气的组成，不属于空气污染物，不符合题意； B、二氧化氮属于空气污染物，符合题意； C、氧气是空气的组成，不属于空气污染物，不符合题意； D、二氧化碳是空气的组成，不属于空气污染物，不符合题意。 故选：B。 【变式】校园微型空气质量“检测站”的组装和使用，可以提高同学们保护环境的意识。下列相关说法不正确的是 A．二氧化硫是引起空气污染的物质之一 B．的含量越高空气质量越好 C．积极植树造林有助于提升空气质量 D．加强空气质量检测有利于调控工业布局、减少空气污染 【答案】B 【解析】A、二氧化硫气体有毒，属于空气污染物，选项说法正确； B、PM2.5属于可吸入颗粒物，其含量越高，空气质量越差，选项说法错误； C、 积极植树造林有助于减少扬尘，提升空气质量 ，选项说法正确； D、加强空气质量检测，有利于调控工业布局、减少空气污染，选项说法正确。 故选：B。 从生命支持和气候调节两个维度系统阐述空气作为自然资源的核心价值，让学生全面认识空气对地球生态系统的重要意义，为后续学习空气污染的危害和防治做好情感和认知上的铺垫。 通过伦敦烟雾事件的视频引入，让学生直观感受空气污染的惨痛教训；从人体健康、生态环境、全球气候三个维度系统梳理空气污染的危害；通过追问“今天还有没有类似隐患”，引导学生将历史教训与现实联系起来，激发保护空气的责任感。 通过AQI概念和监测污染物的学习，让学生了解空气质量评价的科学方法；通过PM₂.₅的特别说明，帮助学生认识细微颗粒物对人体健康的严重危害；通过对应训练，巩固“哪些气体属于空气污染物”的判断能力。 通过AQI分级表格的学习，让学生掌握空气质量等级的划分标准，理解不同AQI数值对应的健康影响；通过“日常查看AQI做好个人防护”的建议，将课堂知识延伸到生活实践，培养学生关注空气质量的意识和能力。 通过政策时间线的梳理，让学生了解我国在空气污染防治方面采取的系统性举措；通过“蓝天白云越来越多”的切身感受，让学生看到治理成效，增强对空气治理的信心，同时认识到空气治理是长期任务。 通过系统梳理化学技术在空气污染防治中的六大领域应用，帮助学生认识化学在环境保护中的重要作用，纠正“化学=污染”的片面认识，树立“化学是环保的重要力量”的正确观念。 从学生视角出发，聚焦“力所能及”的具体行动，将环保理念落实到可操作的日常行为中；通过六个方面的具体建议，帮助学生将“保护空气”从口号转化为行动，培养社会责任感，践行绿色发展理念。 知识总结 【过渡】同学们，通过今天的学习，我们围绕“空气的成分”这一主题，从三大模块展开了探究。现在让我们一起来回顾和梳理一下本节课的知识框架。 【教师活动】展示课件第42页“体系梳理·认知升华”知识框架图，引导学生共同回顾。 【教师提问】（指着框架图依次提问）我们来看这个知识框架——本节课我们学习了哪三大模块？ 【学生回答】“空气成分的探索”“氮气、稀有气体的性质与用途”“洁净的空气为何如此重要”。 【教师追问】在“空气成分的探索”模块中，我们学习了哪些核心内容？ 【学生回答】科学探索史、氧气含量测定实验、空气的组成、纯净物与混合物。 【教师追问】红磷燃烧实验的结论是什么？ 【学生回答】氧气约占空气体积的五分之一。 【教师追问】在“氮气、稀有气体的性质与用途”模块中，核心的化学观念是什么？ 【学生回答】性质决定用途！ 【教师肯定】非常好！今天我们学习的核心框架就是： 三大模块 核心内容 空气成分的探索 科学史→测定实验→空气组成→物质分类 性质与用途 氮气（不活泼→保护气/制冷/制氮肥） 稀有气体（极稳定→保护气/电光源/尖端科技） 空气的保护 价值→污染危害→AQI→防治措施 【教师总结】今天我们从科学史走进化学实验，从物质分类走向性质用途，最后落到空气的保护——这是一条从“认识空气”到“理解空气”再到“保护空气”的完整学习路径。希望大家把今天学到的知识用到生活中去，关注空气质量，保护我们共同的蓝天！ 通过知识框架图的梳理，帮助学生将“空气成分探索→性质用途→污染与防治”三大模块的知识系统化；通过递进式提问，引导学生主动回顾核心内容，强化“性质决定用途”“化学服务社会”的学科观念，构建完整的认知结构。 课堂小结 七、板书设计 专题3 空气、氧气、二氧化碳 课题1 空气的成分 一、空气成分的探索 1. 科学探索史： 卢瑟福（发现氮气）→ 舍勒、普利斯特里（制得氧气）→ 拉瓦锡（定量测定：O₂占约1/5）→ 瑞利、拉姆赛（发现稀有气体） 2.氧气含量测定实验（红磷燃烧）： ★ 原理：P + O₂ P₂O₅ ★ 现象：产生大量白烟，水倒吸入集气瓶约1/5刻度处 ★ 结论：氧气约占空气体积的1/5 ★ 压强逻辑：红磷燃烧消耗O₂→气体减少→压强减小→水被压入→ 水的体积≈消耗O₂体积 3.空气组成（体积分数）： N₂ 78% | O₂ 21% | 稀有气体0.94% | CO₂ 0.03% | 其他0.03% 4.物质分类： 纯净物：一种物质组成（如冰水、O₂、P₂O₅） 混合物：多种物质组成（如空气、海水、稀有气体） 二、氮气、稀有气体的性质与用途（性质决定用途） 1. 氮气： 性质不活泼 → 作保护气（食品、文物、灯泡） 沸点极低（-196℃）→ 液氮制冷（冷冻、医疗） 特定条件下反应 → 制氮肥、炸药、合成氨 2.稀有气体： 性质极稳定 → 作保护气（金属焊接） 通电发不同颜色光 → 霓虹灯、闪光灯 密度小、稳定 → 充氦气球 三、洁净的空气为何如此重要 1. 空气价值：生命支持 + 气候调节 2. 空气污染危害：危害健康 + 破坏生态 + 影响气候 3. AQI分级：6级，数值越高污染越重 4. 防治措施：国家政策 + 化学技术 + 公民行动 随堂练习 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 【答案】A 【解析】A、氮气不能用于闪光灯，稀有气体通电可发出不同颜色的光，应该是稀有气体用于闪光灯，故A错误； B、乙醇具有可燃性，可以作燃料，故B正确； C、超导材料在液氮低温条件下能显示超导性能，氮气可用于磁悬浮列车，故C正确； D、氧气有助燃作用，可以用于气割，故D正确； 故选：A。 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 【答案】B 【解析】①植物的光合作用是吸收二氧化碳释放氧气，不会污染空气，故不符合题意； ②焚烧秸秆会产生固体颗粒物、一氧化碳等污染空气，故符合题意； ③煤炭中含有碳、一定量的硫，燃烧会产生一氧化碳、二氧化硫等污染空气，故符合题意； ④合理使用农药、化肥，不会造成空气污染，故不符合题意； ⑤工厂排出的废气中含有二氧化硫等有害气体，会污染空气，故符合题意； ⑥汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化合物等气体，会污染空气，故符合题意；综上所述，会引起空气污染的是：②③⑤⑥。 故选B。 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 【答案】C 【解析】A、图示装置测定空气中氧气的含量，实验中要求铜粉足量或过量，才能将装置中的氧气消耗完全，即铜粉用量的多少，会影响实验结果，若铜粉的用量不足，会导致氧气不能完全反应，进一步导致实验结果偏小，故选项A说法正确； B、铜和氧气加热生成氧化铜，该反应放热。气球的作用是调节气压，防止橡皮塞被弹出，故选项B说法正确； C、铜和氧气加热生成氧化铜，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和玻璃管中气体总体积的，故选项C说法错误； D、实验结束读数时，必须冷却至室温再读数，若未等到装置冷却至室温就读数，装置内剩余气体受热膨胀，导致测定结果偏小，故选项D说法正确； 故选：C。 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% 【答案】C 【解析】A、由曲线图可知：a点时容器内氧气的体积分数为15%。故容器内其余气体（氮气、稀有气体、二氧化碳等）的浓度为85%，则a点时容器内氮气体积分数小于85%，故A错误； B、红磷燃烧放热，反应中容器内压强先增大后因氧气消耗而减小。b 点时反应还在进行，温度较高，c 点时反应结束且温度恢复至室温，因此密闭容器内b点和c点时的压强不一定相同，故B错误； C、由曲线图可知：反应停止时，容器内剩余3%体积分数的氧气，由于红磷足量，故氧气有剩余，说明物质燃烧时氧气必须达到一定浓度，故C正确； D、由曲线图可知：反应过程中氧气的体积分数减小21%-3%=18%，故此实验测得空气中氧气的体积分数为18%，故D错误； 故选：C。 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 【答案】C 【解析】A、a点时气压最大，放出的热量最多，红磷燃烧刚好停止，则a点时反应刚好停止，故说法错误； B、由于蜡烛在空气中燃烧会生成二氧化碳和水，不会形成压强差，不能用蜡烛代替红磷测定空气中氧气的含量，故说法错误； C、红磷点燃后立即放入瓶中，防止伸入过慢使瓶内气体受热膨胀逸出，测量结果不准确，故说法正确； D、a点集气瓶中气压瞬间变大，是因为红磷燃烧放出大量的热，使装置内气压增大，故说法错误。 故选C。 教学反思 本节课以空气发现史、实验探究、生活实例串联教学，落实了定量研究思维培养、物质分类观念建构、环保意识渗透的素养目标。教学中严格按照课件结构展开，以十七个核心问题串联整节课，从“空气成分的探索”到“氮气、稀有气体的性质与用途”再到“洁净的空气为何如此重要”，三大模块依次展开，每个问题的名称和编号均与课件保持完全一致。 本节课最大的特点是活动丰富、互动充分。每个环节都设计了具体的教师引导语、学生预设回答、追问和互动形式——包括个人思考、小组讨论、全班交流、对应训练等。在氧气含量测定实验中，通过“实验前讲解→视频观看→现象追问→结论归纳→对应训练”的完整流程，让学生深度参与；在压强变化逻辑的突破上，通过“因为……所以……”的句式训练，帮助学生建立清晰的因果关系；在空气污染与防治部分，通过历史事件视频、AQI分级讨论、个人行动分享等多种形式，增强学生的参与感和代入感。 本节课注重联系生活实际：从“风逐雷雨虹并霞”的文化引子到食品充氮包装、霓虹灯发光，从AQI解读到伦敦烟雾事件，从国家政策到个人行动——每一个知识点都与学生的生活经验紧密相连。每个环节的教师语言都力求自然流畅，过渡衔接平滑，营造真实的课堂对话氛围。 本节课的不足与改进方向：第一，误差分析环节中基础薄弱学生对压强逻辑理解较慢，可增设小组互助讨论环节；第二，环保部分可补充本地AQI实时数据，增强学生的代入感；第三，实验部分由于条件限制采用视频演示，后续如有条件可增设分组实验；第四，部分学生对“体积分数”与“质量分数”的概念易混淆，建议在教学中加强对比辨析。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $