2.2空气的组成与应用第一课时导学案--2026-2027学年九年级化学北京版上册

北京版初中化学九年级上册 第二章 揭示燃烧奥秘 第二节 空气的组成与应用（第一课时）导学案 班级：__________ 姓名：__________ 学号：__________ 【学习目标——四维核心素养】 化学观念：认识空气是一种宝贵的自然资源，了解空气的主要成分及其体积含量，建立物质是由元素组成、混合物由多种物质混合而成的基本观念，初步形成“物质组成决定性质、性质决定用途”的化学思维方式。 科学思维：通过对测定空气中氧气含量实验现象的观察、分析与推理，培养基于实验证据进行分析归纳、逻辑推理的思维能力，学会从定性和定量两个角度认识空气的组成。 科学探究：参与测定空气中氧气含量的实验活动，学习科学探究的基本环节——提出问题、作出假设、设计实验、观察记录、分析现象、得出结论，提升实验操作与合作探究能力。 科学态度与责任：认识空气对人类和一切动植物生存的重要意义，了解空气污染的危害与防治措施，树立保护空气、珍惜资源、保护环境的责任意识和社会责任感。 【学习重难点】 学习重点：空气的主要成分及其体积含量；测定空气中氧气含量的实验原理、实验装置和实验现象；空气是一种混合物的概念。 学习难点：测定空气中氧气含量实验的误差分析；从实验现象和数据推理得出空气组成结论的科学思维过程；理解空气中各成分保持各自的化学性质。 【课前预习案】 一、预习导学 1．空气是一种__________（填“纯净物”或“混合物”），它是由多种物质组成的。 2．法国化学家__________通过实验得出了空气是由__________和__________组成的结论，其中__________约占空气体积的五分之一。 3．空气的成分按体积计算，大约是：氮气约占__________，氧气约占__________，稀有气体约占__________，二氧化碳约占__________，其他气体和杂质约占__________。 4．氮气是一种__________色、__________味的气体，它__________（填“易”或“不易”）溶于水，化学性质__________（填“活泼”或“不活泼”），因此常用作保护气。 5．稀有气体包括__________、__________、__________、氪、氙等气体，它们都是__________色、__________味的气体，化学性质__________，曾被称为“惰性气体”。 二、预习自测 6．下列关于空气的说法中，正确的是（ ） A．空气是由多种单质组成的混合物 B．空气中氮气的质量分数约为78% C．空气是一种宝贵的自然资源 D．空气中含量最多的气体是氧气 7．下列物质中，属于纯净物的是（ ） A．新鲜空气 B．矿泉水 C．液氧 D．澄清石灰水 8．空气中含量最多且化学性质不活泼的气体是（ ） A．氧气 B．氮气 C．二氧化碳 D．稀有气体 9．下列用途中，不属于氮气用途的是（ ） A．用作粮食瓜果的保护气 B．用作灯泡的填充气 C．用作医疗上的冷冻麻醉剂 D．用作炼钢的助燃剂 10．下列关于稀有气体的叙述中，错误的是（ ） A．空气中稀有气体含量虽少，但却包含多种气体 B．稀有气体在通电时会发出不同颜色的光 C．稀有气体性质稳定，不与任何物质发生反应 D．稀有气体可用于制作多种用途的电光源 【课中探究案】 探究点一：测定空气中氧气的含量 【实验情境】二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。他把少量汞放在密闭容器里连续加热，发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里空气的体积差不多减少了五分之一。拉瓦锡研究了剩余的那部分空气，发现这部分空气既不能供给呼吸，也不能支持燃烧，它就是氮气。拉瓦锡把汞表面上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，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积。他把得到的氧气加到前一个容器里剩下的气体中，结果得到的气体跟空气的性质完全一样。通过这些实验，拉瓦锡得出了空气是由氮气和氧气组成的结论。 【课堂实验】仿照拉瓦锡实验的原理，我们用红磷燃烧来测定空气中氧气的含量。 11．实验步骤：在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为五等份。用弹簧夹夹紧胶皮管。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧，观察红磷燃烧的现象。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。 12．实验现象：红磷燃烧，产生大量的__________，放出大量的热；冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶，集气瓶内水面上升约占原空气体积的__________。 13．实验结论：集气瓶内水面上升，说明红磷燃烧消耗了瓶内的__________；进入水的体积约等于被消耗的__________的体积。由此可得出：氧气约占空气体积的__________。 14．问题讨论： （1）红磷为什么要过量？ 答：________________________________________________ （2）装置冷却后才能打开弹簧夹，为什么？ 答：________________________________________________ （3）能否用蜡烛或木炭代替红磷进行该实验？为什么？ 答：________________________________________________ （4）实验后若进入集气瓶的水不足瓶内原空气体积的五分之一，可能的原因有哪些？ 答：________________________________________________ 探究点二：空气是一种宝贵的资源 15．氧气的用途： （1）供给呼吸：如医疗急救、潜水、登山等。 （2）支持燃烧：如炼钢、气焊、宇宙航行等。 请再举出两个生活或生产中利用氧气的实例： ①________________________________________________ ②________________________________________________ 16．氮气的用途：氮气具有广泛的用途。它是制造硝酸和氮肥的重要原料；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，灯泡中充氮气以延长使用寿命，食品包装中充氮气以防腐；医疗上可在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的低温环境下能显示超导性能。 根据上述内容，回答下列问题： （1）氮气可用作食品包装的保护气，利用了氮气的什么性质？ 答：________________________________________________ （2）氮气可用于制造硝酸和氮肥，说明氮气中含有什么元素？ 答：________________________________________________ 17．稀有气体的用途：稀有气体在空气中的含量虽然很少，但却是一类很重要的气体。它们在生产和科学研究中有着广泛的用途。由于稀有气体有惰性，常用作保护气，如焊接金属时用稀有气体来隔绝空气；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，如航标灯、强照明灯、闪光灯、霓虹灯等；氦可用于制造低温环境；氙可用于医疗麻醉。 （1）霓虹灯中填充的气体主要是__________。 （2）焊接金属时用作保护气的稀有气体主要是__________。 （3）下列关于稀有气体用途的说法中，不正确的是（ ） A．用于制造霓虹灯 B．用于焊接金属的保护气 C．用于医疗急救 D．用于制造低温环境 探究点三：空气的污染与防治 18．随着工业的发展，排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。 19．为了使天空更蓝，人类正在积极行动起来，如加强大气质量监测，改善环境状况，使用清洁能源，积极植树、造林、种草等，以保护空气。 20．目前计入空气质量评价的主要污染物为：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）和臭氧等。 21．思考与讨论： （1）空气中的主要污染物有哪些？ 答：________________________________________________ （2）为了保护空气，我们可以采取哪些措施？ 答：________________________________________________ （3）请结合生活实际，谈谈你能为保护空气做些什么？ 答：________________________________________________ 探究点四：综合应用提升 22．下列物质中：①洁净的空气；②蒸馏水；③液氧；④呼出气体；⑤二氧化碳；⑥澄清石灰水；⑦冰水混合物；⑧稀有气体。其中属于纯净物的是__________（填序号，下同），属于混合物的是__________。 23．下列事实说明空气中含有哪些成分？ （1）红磷在空气中能燃烧，说明空气中含有__________。 （2）空气是制造氮肥的原料，说明空气中含有__________。 （3）酥脆饼干在空气中放置逐渐变软，说明空气中含有__________。 （4）长期放在空气中的澄清石灰水表面出现一层白膜，说明空气中含有__________。 24．下列关于空气各成分的说法中，错误的是（ ） A．空气中氧气的体积分数约为21% B．氮气化学性质不活泼，可用于食品防腐 C．二氧化碳在空气中含量增多会引起温室效应，属于空气污染物 D．空气中的稀有气体一般不跟其他物质反应，曾被称为“惰性气体” 25．某同学用如图所示装置测定空气中氧气的含量，实验后发现测得氧气的体积分数小于五分之一。针对这一事实，你认为下列做法或想法不可取的是（ ） A．查看实验装置是否漏气 B．实验中可能红磷的量不足，没有将瓶内氧气消耗尽 C．实验中未冷却至室温就打开弹簧夹，使进入瓶内的水的体积减少 D．将红磷改为木炭再重做实验 26．阅读下列短文，回答问题： 地球上的氧气主要来自于绿色植物的光合作用。人和其他动植物的呼吸作用、燃料的燃烧等都要消耗氧气。但空气中氧气的含量为什么能保持相对稳定呢？原来，绿色植物在进行光合作用时会吸收二氧化碳并释放氧气，而动植物的呼吸作用和燃料的燃烧则吸收氧气、释放二氧化碳。这样，自然界中就形成了一种碳—氧平衡。 （1）自然界中氧气的主要来源是__________。 （2）空气中氧气的消耗途径主要有__________和__________。 （3）你认为应如何保持自然界中的碳—氧平衡？ 答：________________________________________________ 【板书设计】 第二节 空气的组成与应用（第一课时） 一、空气是由什么组成的 1．拉瓦锡实验：空气由氮气和氧气组成 2．测定空气中氧气含量实验 3．空气的成分（按体积计算） 氮气78% 氧气21% 稀有气体0.94% 二氧化碳0.03% 其他0.03% 4．混合物与纯净物 二、空气是一种宝贵的资源 1．氧气：供给呼吸、支持燃烧 2．氮气：保护气、制硝酸和氮肥、冷冻麻醉 3．稀有气体：保护气、电光源、低温环境 三、空气的保护 1．主要污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、PM2.5等 2．防治措施：使用清洁能源、植树造林等 【参考答案】 1．混合物 2．拉瓦锡；氮气；氧气；氧气 3．78%；21%；0.94%；0.03%；0.03% 4．无；无；不易；不活泼 5．氦；氖；氩；无；无；很不活泼 6．C 7．C 8．B 9．D 10．C 12．白烟；五分之一 13．氧气；氧气；五分之一 14．（1）红磷过量才能将集气瓶内的氧气完全消耗尽，使实验结果更准确。 （2）未冷却至室温时，瓶内温度偏高、压强偏大，打开弹簧夹后进入瓶内的水的体积会偏小，导致测量结果不准确。 （3）不能。因为蜡烛或木炭燃烧会生成二氧化碳气体，集气瓶内气体压强变化不明显，水不能进入集气瓶或进入量很少，无法测定氧气含量。 （4）可能原因：①红磷的量不足，没有将瓶内氧气完全消耗；②装置漏气，外界空气进入瓶内；③未冷却至室温就打开弹簧夹。 15．（1）（2）略（合理即可）。例如：炼钢时鼓入氧气提高炉温；医院用氧气瓶供给病人呼吸。 16．（1）利用了氮气化学性质不活泼（稳定）的性质。 （2）说明氮气中含有氮元素。 17．（1）稀有气体（氖气） （2）氩气 （3）C 18—21．（略，合理即可） 21．（1）主要污染物：二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物、细颗粒物和臭氧等。 （2）措施：加强大气质量监测；使用清洁能源；积极植树、造林、种草；减少化石燃料的使用等。 （3）略（结合生活实际，言之有理即可）。 22．纯净物：②③⑤⑦；混合物：①④⑥⑧ 23．（1）氧气（2）氮气（3）水蒸气（4）二氧化碳 24．C 25．D 26．（1）绿色植物的光合作用 （2）动植物的呼吸作用；燃料的燃烧 （3）大力植树造林，保护森林植被；减少化石燃料的使用，开发利用清洁能源等。 学科网（北京）股份有限公司 $