2.1我们周围的空气（第一课时）导学案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学导学案围绕空气组成及体积分数、纯净物与混合物区分、红磷燃烧实验展开，通过生活现象提问导入，结合拉瓦锡实验引入定量探究，搭建从定性到定量的学习支架，衔接实验操作与概念辨析。 以探究问题为主线，基础到拓展层层递进，误差分析、药品替换培养科学思维，实验改良对比强化科学探究与实践，概念辨析深化化学观念，习题设计助学生构建知识体系，提升核心素养。

新人教版九年级化学课堂学案 《课题1 我们周围的空气（第一课时）》 班级：__________ 姓名：__________ 日期：__________ 一、学习目标 化学观念：知晓空气的组成及各成分体积分数，明确空气属于混合物，区分纯净物与混合物。 科学思维：通过红磷燃烧实验，基于现象推理原理、分析误差，建立定量实验思维。 科学探究与实践：参与实验探究，掌握测定空气中氧气含量的基本操作。 科学态度与责任：学习科学家探究精神，认识空气对生命的重要意义，树立保护空气的意识。 二、新知导入 我们时刻生活在空气之中，呼吸离不开空气，动植物生存、燃烧等活动都离不开空气，但空气看不见、摸不着。请同学们思考：空气是单一物质还是由多种物质组成的？生活中的哪些现象能证明空气真实存在？科学家是如何一步步揭开空气组成的奥秘的？带着这些问题开启本节课的探究学习。 三、课堂探究 探究一、空气的存在与早期探究 【基础思考题1】结合生活经验，列举3个能够证明空气真实存在的实例，并简要说明对应原理。 【基础思考题2】在古代，人们长期认为空气是单一的物质，直至近代科学家通过定量实验打破这一认知。请阅读教材相关内容，简述拉瓦锡探究空气组成的经典实验装置、药品和实验操作流程。 【深度思考题3】拉瓦锡实验中，连续加热汞12天，观察到了哪些实验现象？实验结束后容器内气体体积发生了怎样的变化？ 【深度思考题4】拉瓦锡通过实验得出了怎样的空气组成结论？结合实验过程分析，该实验能够成功的核心原因是什么？相较于此前的定性实验，该定量实验的优势是什么？ 【拓展思考题5】拉瓦锡实验中使用汞作为实验药品，结合所学知识和生活常识，分析该实验的不足之处。现代化学实验中为何不再使用该实验方案测定空气成分？ 探究导学：空气是人类生存不可或缺的物质，却因无色无味、无形无态难以直接感知。生活中诸多现象均可佐证空气的存在，而化学学科的发展，让人类从主观感知走向科学定量探究。拉瓦锡的实验是空气成分探究史上的里程碑，首次通过定量测量的方式，明确了空气并非单一物质，为后续空气成分的精准测定奠定了基础。学生需通过思考问题，建立“化学实验是探究物质组成的核心方法”的认知，区分定性观察与定量实验的差异。 探究二、测定空气中氧气的含量（核心实验探究） 【实验预习题1】结合教材实验装置图，写出本实验所需的全部实验仪器和实验药品。 【实验预习题2】明确本实验的实验原理，用简洁的文字表述，同时尝试写出红磷燃烧的文字表达式。 【实验操作思考题3】本实验有多处关键操作细节，请逐一回答：（1）实验前为何要检查装置的气密性？（2）集气瓶底部预先盛放少量水的目的是什么？（3）为何要将集气瓶内剩余空气平均分为五等份并做好标记？（4）点燃红磷后，为何要迅速伸入集气瓶并塞紧橡胶塞？（5）实验结束后，为何必须冷却至室温后再打开弹簧夹？ 【实验现象观测题4】完整观察实验全过程，分阶段记录实验现象：（1）红磷燃烧时的现象；（2）装置冷却至室温，打开弹簧夹后的现象。 【实验结论推导题5】根据实验现象，推导得出对应的实验结论，精准描述空气中氧气的体积含量。 【误差分析题6】实验过程中会因操作不当出现实验误差，请分类分析：（1）实验结果偏小（进入集气瓶中水的体积小于1/5）的所有可能原因；（2）实验结果偏大（进入集气瓶中水的体积大于1/5）的所有可能原因。 【实验反思题7】（1）本实验能否用木炭、硫、铁丝代替红磷？请分别说明理由。（2）选择测定空气中氧气含量的实验药品，需要满足哪些核心条件？ 【拓展探究题8】部分改良实验装置采用密闭式微型装置进行实验，无需打开橡胶塞点燃红磷，对比教材传统实验装置，改良装置的优点有哪些？ 探究导学：测定空气中氧气含量是本节课的核心重点与难点，也是初中化学首个定量探究实验。本实验的核心逻辑是利用可燃物燃烧消耗密闭装置内的氧气，使装置内压强减小，通过进入水的体积直观体现氧气的体积。学生需精准掌握实验原理、操作细节、现象记录与结论推导，重点突破误差分析难点。同时通过药品替换辨析、装置改良对比，培养严谨的科学探究思维，理解实验设计的科学性与严谨性，规避实验误区，夯实定量实验的核心素养。 探究三、空气的组成成分及体积分数 【基础记忆题1】通过科学家的精准测定，空气的成分按体积分数计算，各成分的占比分别是多少？请完整写出氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、其他气体和杂质的体积分数。 【概念辨析题2】很多同学容易混淆空气成分的体积分数与质量分数，请判断：“空气中氧气的质量分数约为21%”这一说法是否正确，并说明理由。 【常识拓展题3】稀有气体包含哪些气体？结合生活常识，简要说说稀有气体的基本性质特点。 【应用思考题4】结合空气各成分的含量，分析为什么空气中氮气含量最高，但人类呼吸只利用氧气？体现了物质的什么性质与用途关系？ 探究导学：空气是混合物，由多种气体组成，各成分含量相对稳定，且按体积分数划分占比。学生需牢记各核心成分的体积分数，区分体积分数与质量分数的不同，规避常见易错点。同时初步认识稀有气体的组成与性质，结合生活实际理解空气成分的实用性，为后续纯净物、混合物的概念学习铺垫基础，建立“物质组成决定物质性质，物质性质决定物质用途”的化学基本观念。 探究四、纯净物与混合物 【概念定义题1】精准写出混合物和纯净物的化学定义，并分别提炼二者的核心区别。 【概念辨析题2】判断下列物质属于纯净物还是混合物：①空气 ②氧气 ③氮气 ④二氧化碳 ⑤稀有气体 ⑥蒸馏水 ⑦自来水 ⑧海水 ⑨红磷 ⑩五氧化二磷。 【深度思考题3】混合物和纯净物各自具有怎样的特点？（1）混合物是否有固定的组成和性质？能否用固定的化学符号表示？（2）纯净物是否有固定的组成和性质？能否用固定的化学符号表示？ 【拓展应用题4】结合本节课所学知识，解释“洁净的空气”“纯净的海水”是否属于纯净物，并说明原因。 【综合辨析题5】请总结区分纯净物和混合物的核心方法，列举生活中常见的5种纯净物和5种混合物。 探究导学：纯净物与混合物是初中化学物质分类的首个核心概念，是后续学习物质分类、化学反应的基础。本节课以空气为载体，让学生在掌握空气组成的基础上，区分两类物质的本质差异，核心判断依据为“物质组成种类的多少”。学生需突破“洁净物质就是纯净物”的认知误区，明确纯净物是单一物质，混合物是多种物质简单混合，各成分保持原有性质，无固定组成。通过大量实例辨析，巩固概念，提升物质分类的判断能力。 探究五、课堂综合拓展探究 【综合应用题1】结合本节课所有知识点，完整梳理：人类探究空气成分的历程中，从拉瓦锡定量实验到现代红磷燃烧实验，实验设计的进步体现在哪些方面？ 【综合辨析题2】下列关于空气的说法正确的是？请逐一分析选项对错。A.空气是一种纯净物 B.空气中含量最高的气体是氧气 C.空气中的稀有气体无任何利用价值 D.空气中各成分的体积分数相对稳定 【实验综合题3】某同学进行红磷燃烧测定空气中氧气含量实验后，发现实验结果明显偏小，请写出三种最常见的误差原因，并对应写出规避误差的实验操作方法。 探究导学：本模块为课堂综合提升内容，整合本节课实验探究、概念认知、知识辨析所有核心内容，实现知识点的融会贯通。通过综合题型训练，帮助学生梳理知识脉络，查漏补缺，突破易错难点，强化实验探究能力和概念辨析能力，同时培养学生归纳总结、综合运用化学知识解决实际问题的能力，契合化学核心素养的培养要求。 四、课堂总结 课题1 我们周围的空气（第一课时） 一、空气的探究历程 1. 古代认知：空气为单一物质 2. 拉瓦锡定量实验：证明空气由多种物质组成，氧气约占空气体积1/5 二、测定空气中氧气含量（红磷燃烧实验） 1. 原理：红磷燃烧消耗氧气，装置内压强减小，进水体积=氧气体积 2. 现象：红磷燃烧，产生大量白烟、放热；冷却后进水约1/5 3. 结论：氧气约占空气体积的1/5 4. 误差分析：偏小、偏大原因及规避方法 5. 药品选择要求：只与氧气反应、生成物为固体 三、空气的组成（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% 四、物质分类 1. 混合物：由多种物质组成，无固定组成、无固定符号（空气、海水） 2. 纯净物：由一种物质组成，有固定组成、有固定符号（氧气、氮气） 五、参考答案 探究一、空气的存在与早期探究 答案 1. 实例：①打气筒打气，气体能被压缩，证明有空气；②树叶飘动，是空气流动导致；③密封塑料袋撑开后鼓起，内部充满空气，证明空气存在。 2. 实验装置：曲颈甑、玻璃钟罩、汞槽；药品：汞；操作：将汞置于曲颈甑中，密闭装置，连续加热12天，观察气体体积变化。 3. 实验现象：银白色液态汞表面生成红色粉末；容器内空气体积减少约1/5。 4. 实验结论：空气由氧气和氮气组成，氧气约占空气总体积的1/5。核心原因：采用密闭装置、长时间反应、定量测量气体体积变化。优势：从定性观察升级为定量实验，实验结论更精准、科学。 5. 不足之处：汞有毒，易挥发，会污染环境、危害人体健康；实验耗时过长，操作复杂。现代实验摒弃该方案，选用安全、便捷、现象明显的红磷燃烧实验。 探究二、测定空气中氧气的含量 答案 1. 仪器：集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、弹簧夹、乳胶管、烧杯、酒精灯；药品：红磷、水。 2. 实验原理：红磷在密闭集气瓶内燃烧，消耗瓶内氧气，生成固体五氧化二磷，使瓶内压强小于外界大气压，冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积即为消耗氧气的体积。文字表达式：红磷+氧气 点燃 五氧化二磷。 3. （1）防止装置漏气，外界空气进入或瓶内气体逸出，导致实验误差；（2）吸收红磷燃烧生成的白烟（五氧化二磷），同时降温，防止高温熔融物炸裂集气瓶；（3）便于直观观察、读取进入集气瓶中水的体积；（4）防止瓶内空气受热逸出，导致实验结果偏大；（5）气体受热膨胀，未冷却就读数会导致进水体积偏小，实验结果不准确。 4. （1）红磷燃烧，产生大量白色白烟，放出大量热；（2）装置冷却至室温后，打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管流入集气瓶，集气瓶内液面上升约至原空气体积的1/5刻度处。 5. 实验结论：氧气约占空气总体积的五分之一；同时可推知剩余气体（主要为氮气）不燃烧、不支持燃烧，难溶于水。 6. （1）结果偏小原因：红磷量不足，氧气未完全消耗；装置气密性不好，冷却后外界空气进入；未冷却至室温就打开弹簧夹；导管内残留部分水，未计入体积。（2）结果偏大原因：点燃红磷后伸入集气瓶速度过慢，瓶内空气受热逸出；实验前未夹紧弹簧夹，燃烧时瓶内气体从导管逸出。 7. （1）不能用木炭、硫：二者燃烧生成气体，瓶内压强几乎不变，水无法进入集气瓶；不能用铁丝：铁丝在空气中不能燃烧，无法消耗氧气。（2）药品选择条件：能在空气中燃烧；只与空气中的氧气发生反应；反应生成物为固体，不影响装置内压强变化。 8. 改良装置优点：全程密闭，无空气逸出，实验误差更小；不打开装置点燃红磷，避免有毒白烟逸散，更加环保安全；实验操作更简便，现象更直观。 探究三、空气的组成成分及体积分数 答案 1. 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%。 2. 不正确。空气中氧气的体积分数约为21%，质量分数并非21%，二者概念不同，不可混淆。 3. 稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡等气体；性质：无色无味，化学性质极不活泼，常温下不易与其他物质发生反应。 4. 氮气化学性质稳定，不支持呼吸、不燃烧，无法被人体利用；氧气化学性质活泼，可供给呼吸、支持燃烧。体现了物质的性质决定物质的用途的化学观念。 探究四、纯净物与混合物 答案 1. 混合物：由两种或两种以上的物质混合而成的物质。纯净物：只由一种物质组成的物质。核心区别：组成物质的种类数量不同。 2. 混合物：①⑤⑦⑧；纯净物：②③④⑥⑨⑩。 3. （1）混合物无固定的组成，无固定的物理、化学性质，不能用固定的化学符号表示，各成分保持原有性质；（2）纯净物有固定的组成和稳定的性质，可以用专属的化学符号表示。 4. 二者均属于混合物。洁净的空气中仍含有氮气、氧气、稀有气体等多种物质；纯净的海水中含有水、氯化钠等多种物质，均不是单一物质，不属于纯净物。 5. 核心区分方法：判断物质是否由一种物质组成。常见纯净物：氧气、氮气、蒸馏水、红磷、五氧化二磷；常见混合物：空气、自来水、海水、矿泉水、水泥砂浆。 探究五、课堂综合拓展探究 答案 1. 进步体现：①药品更安全，红磷无毒无污染，替代有毒的汞；②实验耗时大幅缩短，适合课堂教学；③装置更简便，操作简单，现象直观；④实验误差更小，结论更精准；⑤更加环保安全，无有毒物质逸散。 2. 正确选项：D。A错误，空气由多种物质组成，是混合物；B错误，空气中含量最高的气体是氮气；C错误，稀有气体可用于制作霓虹灯、作保护气等，有重要利用价值；D正确，空气中各成分体积分数相对稳定。 3. 误差原因及规避方法：①红磷量不足，氧气未耗尽；规避：实验时加入足量红磷，保证氧气完全反应。②装置气密性差；规避：实验前严格检查装置气密性，确保装置密闭。③未冷却至室温打开弹簧夹；规避：静置装置，待温度恢复至室温后再打开弹簧夹读数。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $