2.2空气的组成与应用 教学设计--2026-2027学年九年级化学北京版上册

《空气的组成与应用》教学设计 教材版本：北京版九年级化学上册 章节：第二章 揭示燃烧奥秘 第二节 课时：2 课时 课型：新授课、探究实验课 承接上一节《初步认识燃烧》，学生已经知道燃烧需要氧气。本节课探究空气成分，测定空气中氧气含量；认识空气各组分性质用途，区分纯净物与混合物，认识大气污染。为本章下一节氧气性质学习做铺垫，继续强化控制变量、密闭体系实验探究思路。 一、教材分析 本节以燃烧需要氧气为切入点，研究空气。教材先介绍空气发现史，重点是红磷燃烧测定空气中氧气含量的探究实验，得出空气成分的体积分数；引出混合物、纯净物概念；再介绍氧气、氮气、稀有气体的性质与用途，建立性质决定用途的化学观念；最后介绍空气污染物、危害与防治措施，落实环保的社会责任。 实验是本节课核心，重点理解密闭体系压强变化，学会误差分析。区分体积分数（不是质量分数）是易错考点。 二、学情分析 学生生活中知道空气真实存在，燃烧消耗空气里的氧气；已经掌握燃烧三条件、科学探究流程、基础实验操作。 学生认知难点： 分不清体积分数与质量分数； 理解红磷实验压强变化困难； 混淆白烟和白雾； 不能准确区分纯净物、混合物； 不清楚红磷实验药品选择要求。 三、教学目标（核心素养） 1. 化学观念 记住空气各成分体积分数：氮气 78%、氧气 21%、稀有气体 0.94%、二氧化碳 0.03%、其他气体杂质 0.03%。 知道空气属于混合物；能区分纯净物、混合物。 认识氧气、氮气、稀有气体的性质，理解性质决定用途。 2. 科学思维 能分析红磷测定氧气含量实验原理、现象，会进行误差分析；学会从实验证据推理结论。 3. 科学探究与实践 认识红磷测定空气中氧气含量实验装置，描述实验现象，理解实验操作要点；学习密闭体系实验的设计思路。 4. 科学态度与责任 了解空气是宝贵自然资源；知道空气污染物，树立保护大气环境、绿色环保意识；体会科学家探究空气的严谨精神。 四、教学重难点 重点：空气成分体积分数；红磷测定空气中氧气含量实验；纯净物与混合物；空气中各成分用途。 难点：红磷实验原理与压强变化；实验误差分析；纯净物、混合物辨析。 五、教学准备 仪器：集气瓶、燃烧匙、橡胶塞、导管、弹簧夹、烧杯 药品：红磷、水 多媒体：拉瓦锡实验史料图片、红磷实验视频、空气污染图片 第 1 课时：空气的组成，测定空气中氧气含量 （一）情境导入（5 min） 复习提问：燃烧需要哪三个条件？燃烧需要的氧气来自哪里？ 学生：空气。 教师：空气看不见摸不着，但是真实存在。空气仅仅只有氧气吗？氧气在空气中占多少？科学家如何研究空气？今天学习《空气的组成与应用》，板书课题。 简单介绍拉瓦锡经典实验，引出：拉瓦锡得出氧气约占空气体积 1/5。我们仿照原理，用红磷实验验证。 （二）活动一：实验探究 —— 测定空气中氧气含量（25 min） 1. 实验原理 密闭容器内，红磷燃烧，消耗氧气，生成固体五氧化二磷；瓶内气体减少，压强减小。冷却至室温，打开弹簧夹，大气压将烧杯中的水压入集气瓶；进入水的体积等于消耗氧气的体积。 2. 实验步骤 ① 检查装置气密性； ② 集气瓶中加入少量水，把剩余空间划分为 5 等份； ③ 弹簧夹夹紧胶皮管； ④ 点燃足量红磷，迅速伸入集气瓶，塞紧瓶塞； ⑤ 红磷熄灭，冷却至室温，打开弹簧夹。 3. 观察实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，放热；（强调：白烟是固体小颗粒，不是白雾） 冷却打开弹簧夹，烧杯中水沿导管进入集气瓶，液面上升约占瓶内空气体积 4. 实验结论氧气约占空气总体积的；剩余气体（主要氮气）不能燃烧，不支持燃烧，难溶于水。 5. 误差分析（小组讨论） 👉 结果小于 原因： ① 红磷量不足，氧气没有耗尽； ② 装置气密性不好； ③ 没有冷却至室温就打开弹簧夹。 👉 结果大于 ：点燃红磷伸入太慢，瓶内空气受热逸出。 6. 药品选择思考 为什么不用木炭、蜡烛？燃烧生成气体，瓶内压强几乎不变，水不会进入瓶内。 （三）活动二：空气成分体积分数（7 min） 空气按体积分数计算： 氮气：78%，氧气：21%，稀有气体：0.94%，CO₂：0.03%，其他气体杂质 0.03%。 ⚠️强调：是体积分数，不是质量分数。 概念：混合物、纯净物 混合物：由两种或多种物质混合而成，各成分保持原有性质，如空气。 纯净物：只由一种物质组成，如氧气、氮气、红磷、水。 辨析练习：冰水混合物（纯净物）；矿泉水（混合物）。 （四）课堂小结（5 min） 红磷实验原理、现象、结论； 空气各成分体积分数； 纯净物与混合物。 （五）当堂检测（3 min） 测定空气中氧气含量实验，进入水不足 1/5，不可能的原因（） A. 红磷不足 B. 装置漏气 C. 冷却后打开止水夹 D. 未冷却打开止水夹 下列属于纯净物的是（） A. 空气 B. 氧气 C. 矿泉水 D. 食醋 答案：1.C；2.B （六）作业布置 熟记空气成分体积分数；整理红磷实验现象、误差； 预习：氧气、氮气、稀有气体的用途；空气污染。 第 2 课时：空气中各成分的应用、空气的保护 （一）复习导入（4 min） 提问：空气组成？纯净物、混合物定义？红磷实验结论？ 导入：空气是宝贵的自然资源，每种组分都有重要用途。 （二）活动一：空气中各成分的性质与用途（20 min） 氧气：化学性质比较活泼 用途：供给呼吸（医疗急救、潜水）；支持燃烧（炼钢、气焊） 注意：氧气不可燃烧，只能助燃。 氮气：常温化学性质不活泼 用途：保护气（食品充氮防腐）；制氮肥；液氮低温制冷。 稀有气体（氦、氖、氩等）：化学性质极不活泼，又叫惰性气体 用途：保护气；通电发出不同颜色光，制作霓虹灯；氦气填充气球。 核心逻辑：性质决定用途，用途反映性质。 小组活动：连线匹配物质与用途。 （三）活动二：保护空气（13 min） 空气污染物：二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入颗粒物、臭氧。 注意：CO₂不是空气污染物，过多会造成温室效应。 污染危害：损害人体健康；酸雨；影响作物生长；破坏生态。 防治措施： 减少化石燃料燃烧；开发清洁能源； 工厂废气处理达标排放； 植树造林；扬尘治理。 拓展：空气质量日报，空气污染指数越高，空气质量越差。 （四）课堂总结（4 min） 氧气：供给呼吸、助燃；氮气、稀有气体做保护气；保护大气，减少污染物排放。 （五）当堂检测（3 min） 食品包装袋充氮气防腐，利用氮气性质（） A. 无色无味 B. 化学性质稳定 C. 密度小 D. 难溶于水 下列不属于空气污染物的是（） A. 二氧化硫 B. 二氧化碳 C. 可吸入颗粒物 D. 二氧化氮 答案：1.B；2.B （六）作业 课后习题； 查阅本地空气质量情况，记录一条保护空气的建议。 六、板书设计 2.2 空气的组成与应用 第 1 课时 红磷测空气中氧气含量 原理：密闭，消耗 O₂，压强减小 现象：红磷燃烧产生大量白烟；冷却，进水约 1/5 结论：氧气约占空气体积 1/5 误差分析：偏小原因 空气成分（体积分数） N₂：78%；O₂：21%；稀有气体 0.94%；CO₂：0.03%；其他 0.03% 分类 混合物：多种物质（空气） 纯净物：一种物质（O₂、N₂） 第 2 课时 一、）各成分用途（性质决定用途） 氧气：供给呼吸、支持燃烧 氮气：化学稳定，食品保护气、制氮肥 稀有气体：保护气、霓虹灯 二、）保护空气 污染物：SO₂、NO₂、CO、可吸入颗粒物、O₃ CO₂不是污染物； 防治：减排、清洁能源、植树造林 七、教学反思（课后填写） 红磷演示实验要注意安全，点燃迅速塞紧瓶塞；课堂重点辨析白烟≠白雾，学生极易写错。 压强变化、误差分析是难点，借助动画帮助学生理解密闭体系气压变化。 纯净物混合物辨析多举生活实例，区分冰水混合物容易出错。 空气环保部分结合生活，增强学生社会责任。 八、预设课堂提问 Q：红磷实验集气瓶预先放少量水，作用是什么？ A：吸收五氧化二磷，吸热降温。 Q：稀有气体叫惰性气体，是完全不会发生化学反应吗？ A：一般条件下很难反应，特殊条件下可以反应，不是绝对不反应。 学科网（北京）股份有限公司 $