第二單元 我們周圍的空氣單元設計教材內容概述：空氣是人人都離不開的物質，由于看不見，摸不著，學生只知其重要，卻并不十分清楚空氣到底是什么。本單元選擇空氣和氧氣作為初中化學中學習具體物質知識的開端，不僅因為小學自然課中對空氣和氧氣的知識已有過介紹，如空氣有體積、有質量、形成大氣壓、空氣流動就形成風等，更重要的是因為它們在自然界分布極廣、是自然界維持生態平衡的重要條件，是化工生產的廉價資源；它與人類的生活關系最為密切，是人類不可缺少的天然物質；還因為氧氣是化學性質比較活潑的元素，它能與多種金屬和非金屬元素化合形成氧化物或含氧化合物。通過對它們的認識和了解，可以比較順利地引導學生進入化學世界來探索物質的奧秘。本單元教學目標：1.了解氧氣的化學性質，氧氣制取的實驗操作。2.認識化合反應和分解反應以及氧化反應。3.學會對實驗現象的觀察與分析。4.在學習化學的過程中，體驗科學方法的奧妙。課題1 空氣課題分析本課題包含了三部分，即“空氣是由什么組成的”“空氣是一種寶貴的資源”“保護空氣”。這三部分內容相互密切聯系，并逐步深入。空氣是由什么組成的(氮氣、氧氣、稀有氣體、二氧化碳等)、空氣是一種寶貴的資源(氧氣、氮氣、稀有氣體的用途)、保護空氣(污染與保護)。本課題教學是很容易引起學生學習興趣的，可以說不存在什么教學難點。本課題主要研究空氣的成分及空氣污染的有關知識。小學自然課中學過有關空氣的知識，學生有一定的知識基礎。“從熟悉的事物入手”有利于培養學生的興趣。把“空氣”作為較系統地學習和研究化學的開始，有利于引導學生進入化學殿堂。課時分配：1課時整體設計三維目標1.知識與技能(1)了解空氣的主要成分；(2)了解氧氣、氮氣、稀有氣體的主要物理性質和用途；(3)初步認識純凈物，混合物的概念；(4)了解空氣污染給人類帶來的危害，增強學生的環保意識。2.過程與方法(1)初步學習科學實驗的方法，進行觀察、記錄并初步學習分析實驗現象；(2)學習運用觀察、實驗、收集資料，從日常生活經驗進行總結等方法獲取信息；(3)運用分析、對比、歸納的方法對獲取的信息進行整理。3.情感、態度與價值觀(1)樹立對待任何事物都必須有一個實事求是的科學態度；(2)保持對生活中化學現象的好奇心和求知欲，充分發展學習化學的興趣；(3)逐步樹立關注社會，熱愛自然并為社會進步而學習化學的遠大志向。教學重點1.空氣的組成；2.空氣組成物質的性質和用途。教學難點1.培養學生對實驗的觀察能力和分析思維能力；2.不斷激發學生學習化學的興趣，以便能很快適應化學課的教學。教具準備1.教師用具：(1)投影儀、掛圖(O2、N2、稀有氣體的用途)；(2)集氣瓶、燃燒匙、紅磷、燒杯、塞子(帶導管)、彈簧夾、火柴。2.學生用具：空氣發現史的資料、稀有氣體用途的資料、大氣污染的漫畫等等(詳細內容見教學過程)。教學過程導入新課導入一我們周圍存在一種“看不到摸不著”的物質即空氣，它跟我們的生活最密切，你能用一個簡單的實驗或實例來說明無色無味不易察覺的空氣確實存在嗎？（堵住注射器的末端后推動活塞很難推動，可以證明空氣的存在。）今天我們就來學習有關空氣的知識。導入二隨著工業的發展，大氣污染越來越嚴重，已經到了危及人們正常生活的地步。許多城市每天都要進行空氣質量報告，以便及時控制污染程度。作為祖國未來建設者的我們也應了解這一情況，為了未來美好的生活應努力學習，將來用科學的力量來改變現狀。要實現這一目標，我們還要從我們周圍的空氣來開始學習。推進新課過渡 因為空氣是一種無色、無味的氣體，所以人們對空氣的認識比較晚。17世紀中葉以前，人們一直認為空氣是一種單一成分的物質，直到18世紀，通過對燃燒現象和呼吸作用的深入研究，人們才開始認識到氣體的多樣性和空氣的復雜性。一、空氣是由什么組成的分析 為了搞清楚空氣的成分，很多科學家都致力于這方面的研究。其中，最有名的是法國的化學家拉瓦錫，他最早運用天平作為研究工具，用液態的金屬汞作為研究對象，最終研究出了空氣的成分。圖片展示 研究空氣成分的裝置分析 拉瓦錫并不是最早研究空氣成分的人，在他之前已有很多科學家著手研究空氣的組成。如瑞典化學家舍勒和英國化學家普利斯特里，他們很早就發現了空氣中的氧氣。但拉瓦錫最早用實驗得出了結論：空氣是由氧氣和氮氣組成的。氧氣約占空氣總體積的1/5。過渡 拉瓦錫的實驗是在200多年前做的，由于受到當時條件的限制，他的實驗比較麻煩。現在我們已經能用簡單的實驗來驗證拉瓦錫所得出的結論，接下來我們就用紅磷做原料來測定一下空氣中氧氣的含量。實驗 實驗步驟：檢查裝置的氣密性；向集氣瓶中預先加入少量水；點燃紅磷后要立即伸入集氣瓶中，并塞緊塞子。現象：紅磷燃燒產生大量白煙，生成一種白色固體，水面盡管上升了，但上升不到15。結論：集氣瓶內水面上升，說明空氣中的氧氣被消耗了。討論 拉瓦錫通過實驗得出的結論是氧氣約占空氣總體積的15，而在我們的實驗中，為什么氣體減少的體積小于1/5？紅磷熄滅后瓶內還有沒有殘余的氧氣?結論 該實驗中，水面上升達不到15體積是因為氧氣含量低，或者我們在塞塞子的過程中，已經有少部分氧氣被消耗掉。紅磷熄滅后瓶內沒有殘余的氧氣，如果還有氧氣，紅磷還能繼續燃燒。分析 在紅磷燃燒這個實驗中，紅磷與空氣中的氧氣反應，生成了一種叫做五氧化二磷的白色固體，我們可以用文字的形式把這個反應表示出來：紅磷+氧氣五氧化二磷分析 隨著科學技術的不斷發展和實驗儀器的不斷精密化，空氣中的其他成分也被科學家通過實驗一一發現。空氣的成分按體積計算大約是：氮氣78、氧氣21、稀有氣體0.94、二氧化碳0.03、其他氣體和雜質0.03過渡 空氣是由多種成分組成的，我們把它叫做混合物。而空氣中的氮氣或氧氣都只由一種物質組成，我們把它們叫做純凈物。二、純凈物和混合物分析純凈物可以用專門的化學符號表示。如氧氣：O2、氮氣：N2、紅磷：P、五氧化二磷：P2O5。注：元素符號和化學式不必做過多的解釋，只說明這是一種表示物質的符號就可以了純凈物：由一種物質組成(可用專門的化學符號表示)混合物：由兩種或多種物質混合而成(沒有專門的化學符號表示)舉例 純凈物有固定的組成，如氧氣、氮氣。混合物沒有固定的組成，組成混合物的各物質之間不發生化學反應，它們各自保持各自的性質。如空氣中的氧氣和氮氣就各自保持了自己的性質。分析 空氣中的各種成分作為原料廣泛用于生產化肥、化工產品、煉鋼、石油加工、運輸、電光源等領域，是人類生產活動的重要資源。三、空氣是一種寶貴的資源分析 過去，人們曾把氧氣叫做“養氣”，這充分說明了氧氣的重要性。1.氧氣的用途(1)供給呼吸 (2)支持燃燒提問 你們知道為什么要在裝入零食的食品袋中充入氮氣嗎？回答 甲：為了防止食品被擠碎或壓碎。乙：為了掩蓋袋里食品量比較少的真相。丙：為了防止食品變質。分析 氮氣之所以能用于食品防腐，是因為氮氣性質不活潑。燈泡中充氮以延長使用壽命，焊接金屬用氮作保護氣，都是利用了氮氣不活潑這一性質。氮氣還可作為重要的化工原料、保護氣、提供低溫環境。2.氮氣的用途(1)重要的化工原料 (2)保護氣 (3)提供低溫環境過渡 從氮氣可作保護氣這一事實知，物質的性質決定物質的用途。你能從下面的討論中獲得氮氣的性質嗎？討論(1)燃燒著的紅磷熄滅了，這種現象說明氮氣能不能支持燃燒?(2)集氣瓶內水平面上升一定高度后，還繼續上升嗎?這種現象能不能說明氮氣不易溶于水?(3)空氣所表現出來的某些性質，能不能在一定程度上代表氮氣的性質?結論 (1)氮氣不能支持燃燒。(2)集氣瓶內水面上升一定高度后，不能繼續上升。該現象說明氮氣不易溶于水。(3)空氣所表現出來的性質，不能在一定程度上代表氮氣的性質(如磷能在空氣中燃燒，但卻不能在氮氣中燃燒)。提問 通過日常生活對空氣的觀察及上面的討論，并結合物理性質的概念，你能描述氮氣的物理性質嗎?回答物質顏色狀態氣味標準狀況下的密度熔點沸點是否易溶于水氮氣無色氣體無味1.251 gL-1-209.9 -195.8 不易溶于水過渡 空氣中除了氧氣和氮氣外，還有一類很重要的氣體就是稀有氣體。接下來，我們就來學習稀有氣體的有關知識。3.稀有氣體分析 稀有氣體曾叫做“惰性氣體”。這是由于稀有氣體性質不活潑，人們在發現它們的時候普遍認為這些氣體不能跟其他物質發生化學反應。但隨著科學技術的發展，人們發現有些惰性氣體在一定條件下也能與某些物質發生化學反應，生成其他物質，于是又把它們改作為稀有氣體。在空氣的成分中，稀有氣體所占比率雖然不大，但卻很重要。思考稀有氣體的用途通過閱讀讓學生總結稀有氣體的用途。回答 可用作保護氣；可制成多種用途的電光源；可用于激光技術。思考除了課本上講到的稀有氣體的用途外，誰還知道稀有氣體的其他用途呢？回答 廣場、體育場、飛機場等場所所用的燈里充了氙氣，通電時能發出比熒光燈強幾萬倍的強光，因此叫做“人造小太陽”。航空、航海的指示燈里充入了氖氣，通電時發出紅光，這種光能穿透濃霧。總結通過大家剛才的回答和討論，我們可以總結出稀有氣體具有如下用途：(1)保護氣 (2)電光源 (3)激光技術 (4)冷卻劑 (5)麻醉劑分析 潔凈的空氣對于人類和其他動植物都是非常重要的。一個成年人每天吸入的空氣約為12 m316 m3。但是，隨著工業的發展，排放到空氣中的有害氣體和煙塵對空氣造成了污染，被污染的空氣會嚴重損害人體健康，影響作物生長，破壞生態平衡，故保護我們的空氣已成了全世界人民都關注的問題。四、保護空氣分析少量有害物質進入空氣中。依靠大自然的自我凈化能力，仍能保持空氣的潔凈。如果進入空氣的有害物質的種類和數量超出了大自然的自凈能力，就會造成空氣的污染。圖片展示大氣污染討論 1.在你身邊發生過哪些污染空氣的現象?2.大氣污染會造成哪些危害?3.為了保護人類賴以生存的空氣，你能做些什么?結論1.汽車尾氣、工廠廢氣、沙塵暴、酸雨、使用含氟冰箱造成臭氧空洞、溫室效應等都屬于大氣污染。2.使人發生呼吸道疾病、農作物不能正常生長、水中生物瀕臨死亡、溫室效應使沿海城市下陷、酸雨使建筑物被腐蝕、臭氧空洞使人受到紫外線的傷害而易得皮膚病和影響視力等等。3.積極植樹、造林、種草、愛護花木，向周圍的人宣傳保護空氣的重要性及保護空氣應采取的措施。思考假如你當了市長或省長，你會如何去改善當地的空氣質量呢？回答1.大量植樹造林。鼓勵市民種草養花。2.把工廠建在人口不太集中的地區。3.使用和開發化石燃料以外的清潔能源。4.汽車不再用汽油，而用車用乙醇汽油。5.加大檢測汽車尾氣的力度，禁止沒達到環保標準的汽車上路。6.加大宣傳力度，提高居民的環保意識。課堂練習 1.空氣的成分按體積計算，含量最多的氣體是( )A.氧氣 B.氮氣 C.稀有氣體 D.二氧化碳2.下列關于稀有氣體的敘述中錯誤的是( )A.曾被稱為惰性氣體 B.都是無色、無味的氣體C.都不能與其他物質發生反應 D.稀有氣體有廣泛用途答案：1.B 2.C課堂小結本課題我們重點學習了空氣的組成和用途，同時還知道了純凈物和混合物等概念。另外，還了解了潔凈的空氣對我們人類的重要性以及保護空氣的一些措施。板書設計第二單元 我們周圍的空氣課題1 空氣一、空氣是由什么組成的空氣的成分按體積計算大約是：氮氣78、氧氣21、稀有氣體0.94、二氧化碳0.03%、其他氣體和雜質0.03二、純凈物和混合物純凈物：由一種物質組成(可用專門的化學符號表示)混合物：由兩種或多種物質混合而成(沒有專門的化學符號表示)三、空氣是一種寶貴的資源1.氧氣的用途(1)供給呼吸 (2)支持燃燒2.氮氣的用途(1)重要的化工原料 (2)保護氣 (3)提供低溫環境3.稀有氣體(1)保護氣 (2)電光源 (3)激光技術 (4)冷卻劑 (5)麻醉劑四、保護空氣布置作業1.上冊課本P33習題3、5、72.生活中的下列物質，屬于純凈物的是（ ）A.礦泉水 B.白酒 C.米醋 D.干冰3.我們已經知道，空氣的主要成分是氮氣和氧氣。下圖是測定空氣中氧氣含量的實驗裝置，試回答下列問題：(1)實驗過程中，燃燒匙里為什么要盛放過量的紅磷?(2)這個實驗除了可以得出O2約占空氣體積的15的結論外，還可推出氮氣____________(填“難”或“易”)溶于水和其化學性質____________(填“活潑”或“不活潑”)的結論。(3)此實驗過程中能否用碳、硫代替紅磷?答案：2.D3.(1)讓O2盡量消耗完全，使測得O2的體積更接近空氣O2的實際體積 (2)難 不活潑 (3)不能教學反思本節課以“測定空氣中氧氣含量” 的實驗為中心，引導學生從日常生活經驗和第一單元的知識出發，先是讓學生用多種方式感知空氣的存在，接著由學生舉實例證明空氣含有的多種物質，進而提出探究空氣中多種成分（主要是氧氣）含量的任務。這樣就創設了一個生動而真實的問題情境。真正體現了引導學生“合作、自主、探究”學習的新理念， 這樣效果會更好。備課資料人教版義務教育課程標準實驗教科書化學九年級上冊中實驗21，利用紅磷燃燒消耗集氣瓶里的氧氣，形成一定的體積差，使密封裝置中的壓強減少，引起燒杯中的水沿著導管上升進入集氣瓶中并約占集氣瓶容積的1/5。但在實際操作中，常常由于裝置的氣密性和溫度差等問題使紅磷燃燒停止后需較長的時間冷卻，或是冷卻后，打開彈簧夾，只有極少量的水進入集氣瓶，甚至根本就不會出現水沿著導管進入集氣瓶的情況，造成實驗現象不準確甚至實驗失敗。對此，有人對該實驗進行了分析和探討，改進了實驗裝置，形成了如右圖所示的實驗裝置：儀器改動：改變燃燒匙的形狀，把直柄彎曲成“V ”形。實驗準備：在水槽中加入少量的水，把燒杯倒置其中并用橡皮筋套上作為水位標記。但由于氣壓差，燒杯中的水面低于水槽的水面，這時燒杯的尖嘴使橡皮筋難以固定標記，可用其他物品夾于橡皮筋上作為燒杯中水面的標記。實驗操作及現象：點燃燃燒匙中的紅磷，立即伸入倒置于水槽中的燒杯中（燒杯口不能離開水槽中的水面）。可看到燒杯中充滿大量的白煙，接觸燒杯外壁能感覺到明顯的熾熱感。紅磷燃燒完畢后產生的白煙迅速溶解于水中，溫度也隨之下降，燒杯中的水位則慢慢上升，當溫度下降至接近室溫時，水面上升至約1/5處。此時，還可在燒杯內壁觀察到一些白色附著物，充分說明生成物五氧化二磷的狀態和顏色。實驗改進評價：改進后的實驗裝置和操作都較原來實驗簡便，而且去掉了裝置連接而引起氣密性不好的影響因素，實驗效果明顯，反應停止后冷卻時間也較為短暫，現象明顯更易于觀察。7