2.1我们周围的空气（第1课时）导学案--2026-2027学年九年级化学人教版上册

我们周围的空气（第一课时）导学案 人教版 · 初中化学 · 九年级上册 · 第二单元 课题1 一、核心素养目标 化学观念：通过认识空气的组成成分，建立混合物由多种物质混合而成的基本观念，理解物质组成的多样性与客观性。 科学思维：通过分析空气成分的发现史与氧气含量测定实验，培养基于证据推理、模型认知和批判性思维的能力。 科学探究：通过设计并完成空气中氧气含量测定的实验，学习科学探究的基本环节、实验设计思路和控制变量的方法。 科学态度与责任：认识空气是人类赖以生存的宝贵自然资源，树立保护空气环境、防治空气污染的意识与社会责任感。 二、学习重难点 学习重点：空气的主要成分及各成分的体积含量；空气中氧气含量测定的实验原理、实验现象与实验结论。 学习难点：测定空气中氧气含量实验的原理理解与误差分析；纯净物与混合物概念的辨析及实际判断。 三、课前预习案 1. 空气的成分以________和________为主，其中按体积计算，________约占空气总体积的百分之七十八，________约占空气总体积的百分之二十一。 2. 最早通过实验得出空气是由氧气和氮气组成这一结论的科学家是法国化学家________。 3. 氧气可以用于________________________________（写出一条用途即可）。 4. 氮气可以用于________________________________（写出一条用途即可）。 5. 纯净物是由________________组成的物质；混合物是由________________的物质混合而成的。 四、课中探究案 探究点一：空气是由什么组成的 【自主学习】 阅读教材相关内容，结合生活经验，思考并回答下列问题： 1. 你能通过哪些生活事实说明空气确实存在？请举出两例。 2. 空气是一种单一的物质吗？它主要由哪些成分组成？ 3. 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。他的研究思路是怎样的？ 【合作探究】 探究活动一：对拉瓦锡实验的分析与评价 （1）拉瓦锡实验的基本思路是什么？他选择了什么物质与空气反应？ （2）拉瓦锡通过实验得出了什么结论？ （3）拉瓦锡实验有哪些局限性？后人又是如何进一步完善对空气组成的认识的？ 探究活动二：现代实验对空气组成的认识 （1）按体积计算，空气中各成分的含量大约是多少？请用表格或文字描述其大致比例。 （2）空气各成分的含量是固定不变的吗？举例说明你的判断。 （3）为什么说空气是一种混合物？请从组成的角度说明理由。 【典例精析】 例1. 下列关于空气组成的说法中，正确的是（ ） A. 空气是由氧气和氮气两种气体组成的纯净物 B. 空气中氧气的质量分数约为百分之二十一 C. 空气是一种宝贵的自然资源，由多种物质组成 D. 空气中氮气的体积分数约为百分之二十一 例2. 最早通过实验测定出空气组成的科学家是（ ） A. 道尔顿 B. 拉瓦锡 C. 门捷列夫 D. 阿伏加德罗 【针对训练】 1. 空气是一种宝贵的自然资源。下列有关空气的说法正确的是（ ） A. 空气中含量最多的气体是氧气 B. 空气由多种物质组成，属于混合物 C. 空气中氮气的质量分数为百分之七十八 D. 空气中各成分的含量是恒定不变的 2. 人类对空气组成的认识经历了漫长的过程。下列关于空气的说法中，不正确的是（ ） A. 空气是由多种气体组成的混合物 B. 空气中氧气的体积分数约为百分之二十一 C. 空气中氮气的体积分数约为百分之七十八 D. 空气中各成分的体积分数是固定不变的 探究点二：空气中氧气含量的测定 【实验探究】 实验名称：测定空气中氧气的含量 实验原理：利用红磷在密闭容器内燃烧，消耗容器中的氧气，生成固体物质，使容器内气体压强减小；在外界大气压的作用下，水进入容器，进入容器内水的体积即为被消耗的氧气的体积。 实验步骤： ① 在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间划分为五等份，做上记号。 ② 用弹簧夹夹紧胶皮管。 ③ 点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并把塞子塞紧。 ④ 观察红磷燃烧的现象。 ⑤ 待红磷熄灭并冷却至室温后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。 【思考与讨论】 1. 红磷燃烧时可观察到哪些现象？ 2. 打开弹簧夹后，烧杯中的水为什么会进入集气瓶？ 3. 进入集气瓶中的水约占集气瓶原空气体积的多少？由此可得出什么结论？ 4. 实验中集气瓶内预先加入少量水的目的是什么？ 5. 为什么要等到装置冷却至室温后才能打开弹簧夹？ 6. 红磷的量不足时，对实验结果会产生什么影响？为什么？ 7. 如果装置的气密性不好，实验结果会偏大还是偏小？请说明理由。 8. 点燃红磷后，如果伸入集气瓶的动作太慢，会造成什么后果？ 【误差分析】 实验结果偏小的可能原因： ① 红磷的量不足，未能将瓶内的氧气完全消耗掉； ② 装置气密性不好，在冷却过程中外界空气进入瓶内； ③ 未冷却至室温就打开弹簧夹，瓶内压强偏大，进入的水偏少。 实验结果偏大的可能原因： ① 点燃红磷后伸入集气瓶太慢，塞紧瓶塞之前瓶内部分空气受热逸出； ② 实验前没有夹紧弹簧夹，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。 【典例精析】 例1. 在测定空气中氧气含量的实验中，下列说法正确的是（ ） A. 红磷燃烧产生大量白色烟雾 B. 燃烧匙中的红磷可以换成细铁丝 C. 该实验可说明氮气难溶于水 D. 红磷熄灭后立即打开弹簧夹观察现象 例2. 某同学用红磷测定空气中氧气的含量，实验后发现进入集气瓶的水少于瓶内原空气体积的五分之一。下列原因分析中，不正确的是（ ） A. 红磷的量不足 B. 装置气密性不好 C. 未冷却至室温就打开弹簧夹 D. 点燃红磷后伸入集气瓶太慢 【针对训练】 1. 下列关于测定空气中氧气含量实验的说法中，正确的是（ ） A. 燃烧匙中的红磷可以换成木炭 B. 红磷燃烧产生大量白雾 C. 集气瓶中预先加入少量水可以吸收生成的有害物质 D. 实验得出氧气约占空气质量的五分之一 2. 小明同学用红磷测定空气中氧气的含量，实验后发现测得的氧气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. 检查实验装置是否漏气 B. 实验中可能红磷的量不足，没有将瓶内氧气耗尽 C. 实验中可能未冷却至室温就打开弹簧夹 D. 将红磷改为木炭再重做实验 3. 在测定空气中氧气含量的实验中，下列操作会使实验结果偏大的是（ ） A. 红磷的量不足 B. 装置漏气 C. 点燃红磷后伸入集气瓶太慢 D. 未冷却至室温就打开弹簧夹 探究点三：纯净物和混合物 【概念辨析】 纯净物：只由一种物质组成的物质叫做纯净物。纯净物有固定的组成和性质，可以用专门的化学符号来表示。 混合物：由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫做混合物。混合物中各成分之间没有发生化学反应，它们各自保持着原来的性质。 【思考与讨论】 1. 空气是纯净物还是混合物？为什么？请从组成和性质两个角度说明。 2. 蒸馏水是纯净物还是混合物？为什么？ 3. 混合物中各物质的性质是否发生了改变？请举例说明。 4. 纯净物和混合物的根本区别是什么？ 5. 洁净的空气是纯净物吗？为什么？ 【典例精析】 例1. 下列物质中，属于纯净物的是（ ） A. 洁净的空气 B. 汽水 C. 液态氧 D. 水泥砂浆 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. 食盐、石灰水 B. 冰水混合物、净化后的空气 C. 河水、氧气 D. 净化后的空气、五氧化二磷 【针对训练】 1. 下列物质属于混合物的是（ ） A. 氧气 B. 氮气 C. 海水 D. 水蒸气 2. 下列关于纯净物和混合物的说法中，正确的是（ ） A. 纯净物的组成固定，混合物的组成不固定 B. 纯净物只含一种物质，混合物含多种物质 C. 纯净物有固定的性质，混合物没有固定的性质 D. 以上说法都正确 3. 下列物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ） A. 生锈的铁钉、湖水 B. 液氧、啤酒 C. 净化后的空气、氧气 D. 冰水混合物、五氧化二磷 探究点四：空气是一种宝贵的资源 【自主学习】 阅读教材相关内容，结合生活经验，归纳氧气和氮气的主要性质与用途： 1. 氧气的主要性质和用途有哪些？ 2. 氮气的物理性质和化学性质分别是什么？ 3. 氮气有哪些重要用途？ 【合作探究】 探究活动一：氧气的用途 （1）氧气可以供给呼吸。请举出三个氧气供给呼吸的应用实例。 （2）氧气可以支持燃烧。请举出三个氧气支持燃烧的应用实例。 （3）氧气有没有不利的一面？请举例说明。 探究活动二：氮气的性质和用途 （1）氮气有哪些物理性质？（颜色、状态、气味、溶解性等） （2）氮气的化学性质活泼吗？体现在哪些方面？ （3）氮气可以用作保护气，原因是什么？请举例说明氮气作为保护气的应用。 （4）食品包装中充入氮气防腐的原理是什么？ （5）氮气还可以用于哪些方面？ 【典例精析】 例1. 下列关于氧气用途的叙述中，错误的是（ ） A. 医疗上急救病人 B. 炼钢 C. 气焊和气割 D. 作保护气 例2. 下列关于氮气的性质和用途的说法中，错误的是（ ） A. 氮气是一种无色无味的气体 B. 氮气的化学性质不活泼 C. 氮气可以用于食品防腐 D. 氮气可以支持燃烧 【针对训练】 1. 下列用途中，不属于氧气用途的是（ ） A. 供给呼吸 B. 支持燃烧 C. 炼钢 D. 作燃料 2. 空气是一种宝贵的自然资源。下列气体中，不可直接从空气中分离获得的是（ ） A. 用作医疗急救的氧气 B. 用作食品保护气的氮气 C. 用作清洁燃料的氢气 D. 用作炼钢的氧气 3. 下列关于氮气的说法中，不正确的是（ ） A. 氮气是一种无色无味的气体 B. 氮气的化学性质很活泼 C. 氮气可以用作焊接金属的保护气 D. 氮气是制造氮肥的重要原料 课堂小结 1. 空气的主要成分及体积含量：________________________。 2. 测定空气中氧气含量的实验原理、现象和结论：________________________。 3. 纯净物与混合物的概念及判断：________________________。 4. 氧气和氮气的主要用途：________________________。 5. 保护空气的重要性及措施：________________________。 当堂检测 1. 空气中体积分数约为百分之二十一的气体是（ ） A. 氮气 B. 氧气 C. 氢气 D. 水蒸气 2. 下列物质中，属于纯净物的是（ ） A. 新鲜空气 B. 矿泉水 C. 液氮 D. 澄清石灰水 3. 在测定空气中氧气含量的实验中，下列说法错误的是（ ） A. 实验时红磷一定要过量 B. 实验前一定要检查装置的气密性 C. 红磷燃烧产生大量白雾 D. 最终进入瓶中水的体积约为氧气的体积 4. 下列关于氮气用途的说法中，错误的是（ ） A. 作保护气 B. 制氮肥 C. 支持燃烧 D. 食品防腐 5. 下列措施中，不利于提高空气质量的是（ ） A. 开发新能源代替化石燃料 B. 改进汽车尾气的净化技术 C. 节假日燃放烟花爆竹 D. 控制PM2.5的排放以减少雾霾天气 五、参考答案 （一）课前预习案答案 1. 氮气；氧气；氮气；氧气 2. 拉瓦锡 3. 供给呼吸（或支持燃烧、炼钢、气焊等，合理即可） 4. 作保护气（或食品防腐、制氮肥等，合理即可） 5. 一种物质；两种或两种以上的物质 （二）课中探究案答案 探究点一：空气是由什么组成的 【自主学习】 1. 举例：风吹树叶动、用扇子扇风能感到气流、给车胎打气能鼓起来等，合理即可。 2. 空气不是单一的物质，主要由氮气和氧气组成，还含有其他少量气体。 3. 拉瓦锡用定量的方法，通过加热汞与空气反应，研究空气的组成。 【合作探究】 探究活动一： （1）思路：将物质放在密闭容器中与空气反应，测定反应前后气体体积的变化，从而确定空气中氧气的含量。他选择汞与空气反应。 （2）结论：空气是由氧气和氮气组成的，其中氧气约占空气总体积的五分之一。 （3）局限性：拉瓦锡当时只认识到氧气和氮气，没有发现空气中的其他成分；现代实验证明空气是由多种成分组成的混合物。 探究活动二： （1）按体积计算，氮气约占百分之七十八，氧气约占百分之二十一，还有其他少量气体。 （2）不是固定不变的。不同地区、不同环境下，空气各成分的含量会有微小差异；例如城市空气中有害气体含量比乡村高。 （3）因为空气由氮气、氧气等多种物质组成，各成分保持各自的性质，所以是混合物。 【典例精析】 例1. C 例2. B 【针对训练】 1. B 2. D 探究点二：空气中氧气含量的测定 【思考与讨论】 1. 红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。 2. 红磷燃烧消耗了瓶内的氧气，生成固体物质，使瓶内气体压强减小，小于外界大气压，因此烧杯中的水在大气压的作用下进入集气瓶。 3. 进入集气瓶中的水约占集气瓶原空气体积的五分之一。结论：氧气约占空气总体积的五分之一。 4. 集气瓶内预先加少量水的目的：一是吸收生成的五氧化二磷，防止污染空气；二是降温，使装置尽快冷却。 5. 如果未冷却至室温，瓶内气体温度偏高、压强偏大，进入的水偏少，会导致测定结果偏小。 6. 红磷量不足时，不能将瓶内氧气完全消耗，进入的水偏少，测定结果偏小。 7. 装置气密性不好时，冷却过程中外界空气进入瓶内，瓶内压强偏大，进入的水偏少，测定结果偏小。 8. 伸入太慢，瓶内部分空气受热膨胀逸出，冷却后瓶内压强减小得更多，进入的水偏多，测定结果偏大。 【典例精析】 例1. C 例2. D 【针对训练】 1. C 2. D 3. C 探究点三：纯净物和混合物 【思考与讨论】 1. 空气是混合物。从组成看，空气由氮气、氧气等多种物质组成；从性质看，空气中各成分保持各自的性质，没有发生化学反应。 2. 蒸馏水是纯净物。因为蒸馏水中只含有水一种物质。 3. 混合物中各物质的性质没有发生改变。例如：空气中的氧气仍然可以支持燃烧，氮气仍然性质不活泼。 4. 根本区别：是否由一种物质组成。 5. 洁净的空气不是纯净物。因为洁净的空气仍然由氮气、氧气等多种物质组成，只是污染物含量较低而已。 【典例精析】 例1. C 例2. B 【针对训练】 1. C 2. D 3. B 探究点四：空气是一种宝贵的资源 【合作探究】 探究活动一： （1）氧气供给呼吸的实例：医疗急救、潜水、登山、航天等。 （2）氧气支持燃烧的实例：炼钢、气焊、气割、火箭发射等。 （3）氧气的不利方面：如铁生锈、食物腐败、火灾等都与氧气有关。 探究活动二： （1）氮气的物理性质：无色、无味的气体，难溶于水。 （2）氮气的化学性质不活泼，一般不支持燃烧，也不能供给呼吸。 （3）氮气可用作保护气，因为氮气的化学性质不活泼。例如：焊接金属时用氮气作保护气，防止金属被氧化。 （4）食品包装中充氮气防腐的原理：氮气化学性质不活泼，能隔绝氧气，防止食品与氧气反应而腐败。 （5）氮气的其他用途：制氮肥、作制冷剂等。 【典例精析】 例1. D 例2. D 【针对训练】 1. D 2. C 3. B 当堂检测答案 1. B 2. C 3. C 4. C 5. C 学科网（北京）股份有限公司 $