2.1空气组成的探究第一课时 导学案-2026-2027学年九年级化学仁爱科普版上册

空气组成的探究（第一课时）导学案 仁爱科普版 初中化学 九年级上册 单元2 探析空气之谜 课题1 四维核心素养 化学观念：认识空气由多种成分组成，了解其主要成分及占比。 科学思维：依据实验现象进行证据推理，分析测定氧气含量的原理。 科学探究：经历红磷燃烧测定氧气含量的实验，掌握科学探究方法。 科学态度与责任：感受实验严谨，树立保护空气的环保意识与社会责任。 重难点 重点：空气的主要成分及其体积分数；测定空气中氧气含量实验的原理、操作、现象与结论。 难点：结合实验现象理解并解释测定原理；从药品用量、装置气密性、是否冷却到室温等角度分析误差原因，并据此评价和改进实验方案，体会科学探究的严谨性。 课前预习案 一、预习目标 1. 阅读教材，记住空气的主要成分及各自所占的体积分数。 2. 初步了解用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验方法。 3. 结合生活经验，体会空气与人类生产生活的密切关系。 二、预习自测（完成下列练习） （一）填空 1. 空气的成分按体积分数计算，大约是：____约占百分之七十八，____约占百分之二十一。 2. 空气中各成分的体积分数一般是____（填“固定”或“可变”）的，总体比较稳定。 3. 空气由多种物质混合而成，属于____（填“纯净物”或“混合物”）。 （二）判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×” 1. 空气中含量最多的气体是氧气。（　　） 2. 稀有气体在空气中的含量很小，可以忽略不计。（　　） （三）想一想 1. 为什么说“空气是一种宝贵的自然资源”？请写出你的两点理由。 2. 结合生活经验，举出两个能说明空气与人类生活密切相关的例子。 课中探究案 探究活动一：认识空气的成分 （一）观察与归纳 根据预习和老师的演示，用文字填写下表，写出空气主要成分的名称及大致占比。 成分名称：氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、其他气体和杂质。 体积占比（用文字描述）：氮气约占百分之七十八；氧气约占百分之二十一。 （二）思考与讨论 1. 从物质分类的角度看，空气属于纯净物还是混合物？为什么？ 2. 空气各成分的体积分数是固定不变的吗？请结合生活或阅读举例说明。 （三）联系生活 1. 结合所学，说说氮气在生活或生产中的主要用途（至少两条）。 2. 氧气对人类和动植物有什么重要作用？ 3. 稀有气体常用于制造多种电光源，试再举一例说明稀有气体的用途。 4. 二氧化碳在空气中的含量虽少，但若排放过多会给环境带来什么影响？请简单说明。 （四）归纳小结 1. 空气主要由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等组成，各成分的体积分数总体____。 2. 空气中各成分在生产生活中用途广泛，因此空气是一种宝贵的____资源。 探究活动二：测定空气中氧气的含量 （一）实验目的 用红磷燃烧的方法，粗略测定空气中氧气的含量，体会科学探究的基本过程。 （二）实验原理 1. 红磷在密闭容器内燃烧时，会与空气中的____发生反应，生成____色固体。燃烧停止后，容器内气体减少，压强____，烧杯中的水会被压入容器内。 2. 进入容器内水的体积，约等于被消耗的____的体积。 （三）操作步骤 请把下列操作按正确顺序排列（填序号）。 ①点燃红磷，迅速伸入集气瓶并塞紧瓶塞。 ②用排水法在集气瓶内预留少量水，并将水面以上空间分为五等份。 ③待红磷熄灭并冷却到室温后，打开弹簧夹。 正确顺序：____。 （四）实验现象与记录 1. 红磷燃烧时发出黄色火焰，放出大量____，产生大量____。 2. 待装置冷却到室温后打开弹簧夹，观察到烧杯中的水沿导管进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内空气总体积的____。 （五）分析与结论 1. 进入集气瓶的水约占总体积的五分之一，说明空气中____约占总体积的五分之一。 2. 红磷燃烧后，容器内剩余气体主要是____，说明这种气体____（填“支持”或“不支持”）燃烧，也____（填“易溶”或“难溶”）于水。 （六）误差分析（讨论并填写） 1. 若红磷的量不足，燃烧时不能把瓶内氧气耗尽，测得氧气的含量会____（填“偏大”或“偏小”）。 2. 若装置漏气，外界空气会进入，测得氧气的含量会____（填“偏大”或“偏小”）。 3. 若未冷却到室温就打开弹簧夹，瓶内气体仍受热膨胀，进入的水会____，测得结果会偏____。 （七）评价与改进 1. 该实验对药品红磷的用量有什么要求？为什么？ 2. 集气瓶内预先留少量水，主要作用是什么？ 3. 为什么不能用木炭、铁丝等物质代替红磷？ 4. 请说出该实验成功的关键操作。（至少写出两条） （八）拓展与思考 1. 实验中集气瓶内剩余约五分之四体积的气体主要是氮气。由此可得出氮气具有哪些性质？ 2. 有同学提出能否用蜡烛代替红磷测定空气中氧气含量，请结合蜡烛燃烧的现象说明理由。 练习巩固（当堂训练） （一）选择题（每题只有一个选项符合题意） 1. 空气中含量最多的气体是（　　） A. 氧气　　B. 氮气　　C. 稀有气体　　D. 二氧化碳 2. 空气中体积分数约为百分之零点九四的气体是（　　） A. 氧气　　B. 氮气　　C. 稀有气体　　D. 二氧化碳 3. 下列关于空气的说法正确的是（　　） A. 空气是纯净物 B. 空气中氮气和氧气的体积分数相等 C. 空气中各成分的含量固定不变 D. 空气是由多种物质混合而成的混合物 4. 在测定空气中氧气含量的实验中，若进入集气瓶内的水少于五分之一，可能的原因是（　　） A. 红磷过量　　B. 装置气密性良好　　C. 红磷的量不足　　D. 集气瓶冷却到室温 5. 不能用木炭代替红磷测定空气中氧气含量的原因是（　　） A. 木炭不易被点燃 B. 木炭燃烧会生成气体，影响瓶内压强和体积变化 C. 木炭燃烧后没有剩余物质 D. 木炭燃烧时没有明显现象 （二）判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×” 1. 空气中氧气的体积分数为百分之二十一。（　　） 2. 红磷燃烧后，集气瓶内剩余的气体主要是氮气。（　　） 3. 测定空气中氧气含量时，红磷用量越多，测得结果越准确。（　　） （三）填空与简答 1. 空气的主要成分中，____约占百分之七十八，____约占百分之二十一。 2. 在测定空气中氧气含量的实验中，红磷燃烧时产生大量____，生成____色固体。 3. 由该实验可知，剩余的气体主要是氮气，它既不____燃烧，也难溶于水。 4. 红磷燃烧生成的固体是____色，该生成物____（填“是”或“不是”）气体。 5. 请用文字简要说明“测定空气中氧气含量”这一实验的原理：________________________。 6. 某同学用红磷燃烧测定空气中氧气含量，测得结果大于五分之一。请你从装置或操作角度分析可能的原因（写出一条），并说明改进措施。 7. 请写出空气各成分按体积分数由多到少的排列顺序。 8. 请你用简洁的语言，向他人解释“为什么进入集气瓶的水约为五分之一”。 （四）综合应用 1. 某实验小组用红磷燃烧测定空气中氧气含量，测得结果偏小。请分别从“药品”“装置”“操作”三个角度各写出一种可能原因。 参考答案 课前预习案 （一）填空 1. 氮气；氧气。 2. 固定。 3. 混合物。 （二）判断 1. ×（空气中含量最多的气体是氮气）。 2. ×（稀有气体含量虽小，但用途广泛，不能忽略）。 （三）想一想 1. 示例：氧气可供呼吸、支持燃烧；氮气是重要的工业原料，可用于制氮肥、作保护气；稀有气体可用于电光源等。空气是人类和动植物生存不可缺少的自然资源。 2. 示例：人类呼吸需要氧气；燃料燃烧需要空气中的氧气；食品充氮可防腐等。 课中探究案 探究活动一（一）观察与归纳：见前表。氮气约占百分之七十八，氧气约占百分之二十一。 探究活动一（二）思考与讨论： 1. 空气属于混合物。因为空气是由氮气、氧气、二氧化碳等多种物质混合而成的，各成分保持各自的性质。 2. 空气各成分的体积分数总体固定，但会因地区、季节、环境等略有变化，例如工业区附近空气中的二氧化碳、粉尘含量可能相对较高。 探究活动一（三）联系生活： 1. 示例：氮气可作保护气（如食品充氮防腐）、制造氮肥等。 2. 氧气可供人类和动植物呼吸，还能支持燃烧。 3. 示例：稀有气体可作保护气，或用于霓虹灯等电光源。 4. 示例：二氧化碳排放过多会加剧温室效应，使全球气候变暖。 探究活动一（四）归纳小结： 1. 固定。 2. 自然。 探究活动二（二）实验原理： 1. 氧气；白；减小。 2. 氧气。 探究活动二（三）操作步骤：正确顺序为②①③。 探究活动二（四）实验现象与记录： 1. 热；白烟。 2. 五分之一。 探究活动二（五）分析与结论： 1. 氧气。 2. 氮气；不支持；难溶。 探究活动二（六）误差分析： 1. 偏小。 2. 偏小。 3. 少；小。 探究活动二（七）评价与改进： 1. 红磷必须足量（过量）。目的是把集气瓶内的氧气尽可能消耗完，否则测得氧气的含量会偏小。 2. 少量水可吸收生成的五氧化二磷固体，减少污染，还能吸收热量、加速冷却，使实验更安全、结果更准确。 3. 木炭燃烧会生成气体，使瓶内压强和体积变化不明显；铁丝在空气中不能燃烧，无法消耗氧气。 4. 装置气密性良好；红磷足量；待装置冷却到室温后再打开弹簧夹；点燃红磷后迅速伸入并塞紧瓶塞等。 探究活动二（八）拓展与思考： 1. 氮气不支持燃烧，也难溶于水，化学性质比较稳定。 2. 不能。蜡烛燃烧会生成二氧化碳等气体，瓶内压强和体积变化不明显，无法准确测定氧气的含量。 练习巩固（一）选择题： 1. B　2. C　3. D　4. C　5. B 练习巩固（二）判断： 1. √　2. √　3. × 练习巩固（三）填空与简答： 1. 氮气；氧气。 2. 白烟；白。 3. 支持。 4. 白；不是。 5. 红磷燃烧消耗集气瓶内的氧气，使瓶内气体减少、压强减小，打开弹簧夹后烧杯中的水被压入瓶内；进入水的体积约等于被消耗氧气的体积，即空气中氧气约占总体积的五分之一。 6. 可能原因示例：红磷燃烧前未夹紧弹簧夹，或装置漏气，瓶内气体受热从导管逸出；改进措施是检查并保证装置气密性良好、燃烧前夹紧弹簧夹。也可从点燃红磷后伸入过慢导致气体逸出角度分析。 7. 氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、其他气体和杂质。 8. 示例：红磷燃烧消耗了瓶内的氧气，使瓶内压强减小；打开弹簧夹后，外界水被压入瓶内，进入水的体积就等于被消耗氧气的体积，约占空气总体积的五分之一。 练习巩固（四）综合应用： 1. 药品角度：红磷的量不足，氧气未被完全消耗；装置角度：装置漏气，外界空气进入；操作角度：未冷却到室温就打开弹簧夹，瓶内气体受热膨胀，进入的水偏少。 1 学科网（北京）股份有限公司 $