文档文本内容
第二单元 空气和氧气
单元体系设计
核
心
素
养
目
标
化学
观念
1. 认识物质的是多样的，能依据物质的组成对物质进行分类，并能识
别纯净物和混合物。初步体会分类方法对学习化学的作用。
2. 能通过实验说明氧气的主要要性质，并能用文字表达式表示；能举
例说明空气中主要成分的性质及性质与用途的关系。
3. 能辨别常见的化合反应和分解反应。了解化学反应需要一定的条
件，知道催化剂对化学反应的重要作用。
4.通过了解空气组成研究的化学史，初步形成认识物质成分的元素
视角。
科学
思维
1.通过观察法、控制变量法、对比分析法等方法从物质的物理性质化
学性质、用途等角度初步了解研究具体物质的思路。
2.学习氧气的实验室制法，初步建立实验室制取气体的一般思路与
方法。
3.通过拉瓦锡研究空气组成的经典实验，学习和体会化学家进行科
学探究的智慧和方法，理解科学探究的本质。
4.认识从问题和假设出发确定探究目标、依据探究目标设计并实施
实验方案、通过观察和实验等方法获取证据、基于证据进行分析推理
及形成结论等对于科学探究的意义。
科学
探究
与实
践
1.通过对氧气性质的探究及过氧化氢分解反应中二氧化锰的催化作
用的探究，体验科学探究的方法，提升科学探究的能力。
2.了解科学探究过程包括提出问题、形成假设、设计并实施实验或调
查方案、获取证据、分析解释数据、形成结论及建构模型、反思评价
及表达交流等要素。
科学
态度
与责
任
1.能运用相关化学知识，认识空气是宝贵的自然资源，提出减少空气
中大气污染物的措施，初步形成保护空气和节约资源的可持续发展
意识与社会责任。
2.能基于物质的性质和用途，从辩证的角度初步分析和评价物质的
实际应用，对保护大气环境等社会性科学议题展开讨论，积极参与相
关的综合实践活动。
3.通过对氧气制取方法的探究，初步形成尊重事实、科学求证的意
识。
1
学习目标
1.认识空气中含有氮气、氧气、稀有气体等物质，能说出空气中主要
成分的体积分数。
2.能说出氧气、氮气、稀有气体等物质的重要作用。
3.知道常见的空气污染物，了解防治空气污染的常见方法与措施，积
极参与保护大气环境的行动。
4.能结合实例区分混合物和纯净物。
5.实验探究空气中氧气的体积分数，掌握测定空气中某一种气体体
积、含量的方法原理、装置等。
6.能从颜色、气味、密度和溶解性等方面说出氧气的物理性质。通过
实验认识氧气的化学性质，了解氧气能与碳、磷、硫、铁等发生反应
并能用文字表达
达式表示。
7.能辨别常见的化合反应和分解反应。
8.了解氧气的检验方法，能设计简单实验检验氧气并能准确阐述实
验方案。
9.能基于氧气的性质举例说明氧气的用途。
10.了解实验室中制取氧气的主要方法和原理。
11.练习连接仪器、检查装置气密性的操作，自己动手制取氧气。
12.知道工业上制取氧气的方法原理。
13.知道催化剂在化学反应中的作用及其在化工生产中有重要而广
泛的应用
知识体系
2
课题1 我们周围的空气
本课题包含了三部分，即“空气的组成”“空气是一种宝贵的资源”“保护大气环
境”。这三部分内容相互密切联系，并逐步深入。空气的组成（氮气、氧气、稀有气体、二氧
化碳等）、空气是一种宝贵的资源（氧气、氮气、稀有气体的用途）、保护大气环境（大气污染
与保护）。本课题主要研究空气的成分及空气污染的有关知识。小学自然课中学过有关空气
的知识，学生有一定的知识基础。“从熟悉的事物入手”有利于培养学生的兴趣。把“空
气”作为较系统地学习和研究化学的开始，有利于从化学的角度认识物质世界。
第1 课时 空气的组成
课题
空气的组成
课型
新授课
素养
目标
1.了解空气的主要成分。
2.初步认识纯净物、混合物的概念。
3.初步学习科学实验的方法，学会对实验现象进行观察、记录和分析。
4.认识空气是宝贵的自然资源，形成保护空气和节约资源的可持续发展意识与社
会责任。
教学
重点
1.空气的组成。
2.空气中氧气含量的测定实验
教学
难点
1.建构密闭体系中压强变化的方法模型，理解测定空气中氧气含量实验原理。
2.空气中氧气含量测定的实验操作及误差分析。
教具
准备
集气瓶、燃烧匙、红磷、烧杯、塞子(带导管)、弹簧夹、火柴。
课前
预习
1.空气的成分按体积计
氧化碳0.03%，其他气体和
2.纯净物是由一种物质
备课笔记
小组问题讨论：
空气有哪些成分？
（空气中有氮气，约占空
气体积的78%；氧气，约占
空气体积的21%；稀有气体，
约占0.94%；二氧化碳，约占
0.03%；其他气体和杂质，约
占0.03%。）
3
新课
导入
我们周围存在一种“看不到摸不着”的物质即空气，它跟我们的生活最密切，
你能用一个简单的实验或实例来说明无色、无味不易察觉的空气确实存在吗？
（堵住注射器的末端后推动活塞很难推动，可以证明空气的存在。）今天我们就来
学习有关空气的知识。
进行
新课
［情境导入］因为空气是一种无色、无味的气体，所以人们对空气的认识比较
晚。17 世纪中叶以前，人们一直认为空气是一种单一成分的物质，直到18 世纪，通
过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的
复杂性。
知识点1 空气的组成
［讲解］为了搞清楚空气的成分，很多科学家都致力于这方面的研究。其中，最
有名的是法国化学家拉瓦锡，他最早用液态的金属汞作为实验材料，用定量的方
法研究后得出空气由氧气和氮气组成的结论。
［设问］那么，拉瓦锡是通过什么方法研究出了空气的成分呢？请学生阅读课
本P30 拉瓦锡研究空气成分的实验过程，并引导学生观看教材P30 图2－2（拉瓦
锡研究空气成分所用的装置示意图）。
［过渡］拉瓦锡的实验是在200 多年前做的，由于受到当时条件的限制，他的
实验比相对复杂一些。现在我们已经能够用更简单的实验装置验证拉瓦锡的结
论，也能通过实验方法精确地测定空气中的成分。
［讲解］红磷与空气中的氧气反应，生成一种叫作五氧化二磷的新物质，这一
反应可以用文字表示：红磷+氧气
五氧化二磷。接下来我们就用红磷为实验材
料仿照拉瓦锡实验的原理来探究空气中氧气的含量。
［演示］阅读教材P31 图2-4 探究空气中氧气含量的装置示意图，并演示实
验。
实验步骤：（1）检查装置的气密性；（2）在集气瓶内加入少量的水，将水面上
方空间分为5 等份，并作好标记；（3）用弹簧夹夹紧乳胶管；（4）在燃烧匙内放入
足量的红磷，用酒精灯加热，点燃红磷后立即伸入瓶中，并塞紧橡胶塞；
（5）待集气
瓶冷却至室温，打开弹簧夹
［学生描述实验现象及
现象：红磷燃烧产生大量
中水面上升到第一格标记线
备课笔记
课外拓展：
氮气，拉丁文原意是“不能
维持生命”。氧气，拉丁文
原意是“酸之源”。
要点提示：
注意红磷燃烧的条件是
“点燃”，不能写成“燃
烧”。
思想方法：燃烧法
运用燃烧法进行空气中
氧气含量的测定实验，本质
是利用了可燃物燃烧消耗氧
气的同时只生成固态物质，
造成密闭容器中压强减小，
即可根据进入密闭容器中水
的体积推断氧气的体积。
4
规律总结：
集气瓶内水的作用：
①吸收生成的白烟（五氧化二磷）；②吸收热量，使装置冷却。
进行
新课
结论：反应后集气瓶内气压变小，说明红磷燃烧消耗了氧气，且氧气约占空气
总体积的
。
［阅读］指导学生阅读课本P31 图2-3 空气成分示意图
［提问］目前已知的空气组成是经过精密的实验测量出来的，而我们测得的氧
气含量略小于实际值，请结合实验装置与实验过程判断，实验测量结果偏小的可
能原因是什么？
［答］测得氧气含量偏小的可能原因有：①红磷量不足，没有将氧气消耗完；②
装置漏气；③装置未冷却就打开弹簧夹；④导管中未预先注满水。
［追问］若实验测量结果偏大，可能的原因有哪些？
［答］测得氧气含量偏大的可能原因有：①红磷点燃后未迅速伸入集气瓶中或
未立即塞紧橡胶塞；②实验前未夹紧弹簧夹。
［讲解］该实验成功的关键点有：（1）红磷要过量，避免容器内有氧气剩余；
（2）装置气密性要好，防止实验过程中空气受热膨胀逸出，或外面的空气进入容器
而影响测量结果；（3）要等白烟消失，容器冷却后再打开弹簧夹；（4）实验完后，导
管中会水残留，因此导管内应提前注满水，这样测定的结果会更准确。
［讨论］该实验中选择红磷的原因是什么？比较红磷燃烧测量空气中氧气含
量的实验和拉瓦锡用汞探究空气成分的实验，二者选用的材料有什么共同点，据
此回答问题。
［讨论］该实验选择红磷的原因：①在空气中能燃烧且只与空气中的氧气反
应；②该物质燃烧后的生成固态物质五氧化二磷（P2O5），反应没有新的气态物质
生成。
知识点2 纯净物和混合物
［讲解］随着科学技术的不断发展和实验仪器的不断精密化，空气中的其他成
分也被科学家通过实验一一发现。实验表明：空气的成分按体积计算，大约是：氮
气78％、氧气21％、稀有气体0.94％、二氧化碳0.03％、其他气体0.03％。
像空气这样，由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫作混合物。氮气、氧气、
二氧化碳等分别只由一种物质组成，它们都是纯净物。
［分析］混合物没有固定的组成，组成混合物的各物质之间不发生化学反应，
各成分保持着他们各自的性质，如空气中的氧气和氮气就各自保持了自己的性
质。纯净物有固定的组成，可以用专门的化学符号表示。如氧气可表示为O2；氮气
可表示为N2；红磷可表示为P；五氧化二磷可表示为P2O5。
［注意：元素符号和化学式不必做过多的解释，只说明这是一种表示物质的符
号就可以了］
［提问］根据你的理解，你能举出一些纯净物和混合物的例子吗？
［学生举例、教师评价］
［练习］氮气、二氧化碳、红磷、空气、河水、矿泉水等物质，哪些是混合物，哪
些是纯净物?
备课笔记
知识拓展：
随着燃烧的进行，氧气
的含量不断减少，当氧气含
量低到一定值时，红磷就会
熄灭，因此瓶中还剩余少量
氧气。这也是导致测量结果
偏小的原因之一。
易错提示：
做空气中氧气含量测定
的实验时，选择的可燃物应
具备两个条件：①该物质在
空气中能燃烧且只与氧气反
应。②该物质燃烧后生成物
为固态或液态，所占的空间
体积可忽略不计。
特别提醒：
判断混合物和纯净物的
关键是看给出的物质由几种
物质组成。由一种物质组成
的是纯净物，由两种或两种
以上物质混合而成的是混合
物。
5
教学
板书
课题1 我们周围的空气
第1 课时 空气的组成
1.空气中氧气含量的测定
①实验步骤：
②实验现象：红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热。冷却后，打开弹簧
夹，烧杯中的水被吸入集气瓶中，瓶中水面上升到第一格标记线处。
③反应的文字表达式：红磷+氧气
五氧化二磷。
④实验结论：氧气约占空气总体积的
。
2.纯净物和混合物
①空气是一种混合物，其组成按体积计算大约是：氮气(N2)78%，氧气(O2)
21%，稀有气体0.94%，二氧化碳(CO2)0.03%，其他气体0.03%。
②纯净物：只由一种物质组成。
③混合物：由两种或两种以上物质混合而成。
课堂
小结
本节课主要学习了空气的组成成分，纯净物和混合物的概念。难点是空气中
氧气含量测定的实验。要注意理解实验原理，掌握实验步骤和实验现象，学会对实
验误差进行分析等。
教材
习题
解答
练习与应用（P37）
2.D
3.D
5.①③⑤ 洁净的空气中的成分有氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等(合理即
可)
难题
解答
例1 下列物质中，属于纯净物的是（ ）
A.新鲜空气 B.矿泉水
C.澄清的石灰水 D.冰水共存物
【解析】根据概念分析物质的组成，如果组成成分为一种物质则为纯净物，否
则为混合物。A 新鲜空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等物质组成，即由
多种不同种物质组成，是混合物。B 矿泉水中有水和矿物质等多种物质，是混合
物。C 澄清石灰水中有水和氢氧化钙，也是混合物。D 冰水共存物中固态水与状态
水是同一种物质，只是状态不同，所以D 是纯净物D。
【答案】D
例2 用来测定空气成分的方法有很多，如图1 所示是用红磷在空气中燃烧来
测定。
备课笔记
误区警示：
纯净物与混合物的根本
区别在于“这种物质由几种
物质组成”，注意不能与物
质的名称相混淆。即不能以
名称定类别。如冰水共存物，
不是混合物，而是纯净物；
而洁净的空气是混合物。
难题
解答
第一步：将集气瓶的水
第二步：点燃燃烧匙内
第三步：待红磷熄灭并
中水面上升至第一格标记线
6
请回答下列问题：
(1)集气瓶中剩余的气体主要是_______。
(2)实验完毕，若进入集气瓶中水的体积不到原空气体积的
，你认为导致这
一结果的原因可能是_______，_______。
(3)某同学对实验过程进行反思后，提出了改进方法如图2 所示，你认为改进
后的优点是________________________________________________________。
【解析】空气中氧气约占总体积的
，氮气约占总体积的
，而红磷燃烧时消
耗的是集气瓶内的氧气，故剩余气体主要为氮气。燃烧结束后，由于氧气被消耗，
集气瓶内压强减小，所以水会沿导管被吸入集气瓶。但如果红磷的量不足，氧气
没有完全消耗；或装置漏气，空气被吸入集气瓶；或未冷却到室温就打开弹簧夹，
集气瓶中的气体处于受热膨胀状态，都会使进入集气瓶中水的体积偏小。如用图
2 改进装置，实验始终在一个封闭的环境中进行，可避免红磷点燃后未迅速伸入
集气瓶中或未立即塞紧橡胶塞导致气体膨胀逸出的情况，则实验结果更准确。
【答案】(1)氮气 (2)装置漏气；红磷的量不足；未冷却到室温就打开弹簧夹
(任选两点) (3)装置始终密闭，实验结果更准确
布置作业：完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节的内容。
教学反思
在本课题的教学过程中，主要以教师作演示实验及学生观察实验现
象的形式进行教学。教师主要是正确演示实验，引导学生发现实验中的问
题，学生主要是在教师的启发下自主地分析实验现象、原理。这样的教学
方式优点在于能够让学生更清晰地理解实验原理，但不足的是学生
备课笔记
思路点拨：
关于空气中氧气含量的
测定实验主要有四个难点：
实验药品的选择、实验成功
的关键、实验误差分析、实
验装置的改进。其中装置的
改进可从以下几个方面来考
虑：①装置简单；②操作简
便；③无污染或污染小；④
节约药品；⑤现象明显。
教学反思
不能够亲自动手做实
教学过程中老师
教师点评和总结
7
备课笔记
8
