九年级化学教案：第一节有多种物质组成的空气

　　第一节有多种物质组成的空气

　　学习目标：

　　知识与技能：

　　1.能说出空气的主要成分，能用实验事实说明空气是混合物;

　　2.了解空气成分保持相对稳定的原因;

　　3.了解空气中各成分在生产、生活中的用途;

　　4.了解造成空气污染的主要原因，认识保持空气洁净的重要性;

　　过程与方法：

　　1.学会实验室研究氧气在空气中含量的实验，并理解各项注意点;

　　2.学会实验方法“捕捉”空气，采集空气样品

　　情感态度与价值观：

　　1.养成关心空气质量，自觉保护大气环境的良好习惯与责任感;

　　2.初步学会科学探究的思想

　　学习重点与难点：

　　1.空气的成分与探究空气成分的方法;

　　2.氮气和稀有气体的性质与用途;

　　3.人类需要洁净的空气和空气的污染。

　　学习内容：

　　一、探究空气的成分

　　1.测定空气(Air)中氧气体积分数的实验方法(1)实验装置(如右图所示)

　　(2)实验现象：

　　a.点燃红磷后，打开止水夹前观察到红磷燃烧，发出黄白色火焰，产生大量的白烟，放出大量热;

　　b.待集气瓶冷却到室温后，打开止水夹，观察到白烟消失，烧杯中的水进入集气瓶中，其体积约占集气瓶容积的1/5;

　　c.等反应结束后，用燃着的木条伸入到集气瓶中，发现立即熄灭，说明集气瓶中不含有氧气(Oxygen)，剩余的气体基本上都是氮气(Nitrogen)了。

　　(3)化学原理：红磷(P)+氧气(O2)点燃——→五氧化二磷(P2O5)

　　我们选择能和空气中氧气起反应，而不跟氮气及其他气体起反应的固体物质磷，利用氧气跟磷反应生成另一固体物质五氧化二磷，使密封容器中气体的量减少，减少的量恰好是氧气的量，引起密闭容器中的气体压强减少，外面大气压将烧杯中的水压入集气瓶中。

　　(4)思考问题：

　　a.实验中为什么要使用磷，而不用木炭?

　　答：木炭燃烧生成产物是二氧化碳气体[碳(C)+ 氧气(O2)点燃——→二氧化碳(CO2)]，集气瓶内气体压强在反应前后没有改变，烧杯中的水就无法进入集气瓶。

　　b.如果还是要利用木炭燃烧来完成实验，我们该怎样改进?

　　答：我们可以将烧杯中的水改为澄清石灰水或者是氢氧化钠溶液，吸收二氧化碳气体，从而使气体压强同样也减少。

　　c.某同学进行该实验中，发现实验结果进入集气瓶中液体体积远不足1/5，为什么?

　　答：第一，红磷不过量。这样无法将集气瓶中的氧气完全消耗;

　　第二，装置漏气，外面的空气进入集气瓶，使得水进入的量就减少。

　　d.其他相似的实验装置，如右图所示

　　2.空气的成分

　　(1)空气的成分按体积分数来分，大约是：氮气(N2)78%，氧气(O2)21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他杂质和气体0.03%;

　　(2)空气的主要成分一般是比较固定的。

　　提问：为什么空气中的氧气的含量会保持相对恒定呢?

　　答：动植物的呼吸、物质的燃烧、动植物的腐烂、钢铁的锈蚀都需要消耗大量的氧气。但是绿色植物在日光下进行光合作用，会放出大量的氧气。实验证明植物放出氧气的总量比它呼吸时需要氧气的量多20倍左右，这就是氧气量保持相对平衡的原因。

　　(3)空气的“捕捉”和证明空气存在的实验

　　a. 实验仪器：如右图所示

　　b. 实验过程中要注意气密性的检查，该装置的气密性如何检查?

　　答：在导管处关闭失水夹，向分液漏斗中加入一定量的水，观察液面，若漏斗中的液面不持续下降，则说明该装置气密性良好。

　　c. 排水集气法：收集的气体不易溶于水，也不与水发生反应。

　　在捕捉空气的实验里，用水可以把空气从瓶子里“赶出”，空气又可以把水从瓶子里“赶”出来“取而代之”，这说明空气有什么性质?

　　(4)混合物(mixtrue)与纯净物(pure substance)

　　a. 混合物有两种或两种以上的物质混合而成的，而纯净物则只有一种物质组成的;

　　b. 纯净物有固定的组成，混合物没有固定的组成，各成分的含量可以改变;

　　c. 混合物中各种物质的化学性质与它处于纯净物时的化学性质相同。

　　二、氮气和稀有气体

　　1.氮气

　　(1)物理性质：氮气在通常情况下是无色无味的气体。

　　(2)化学性质：

　　a. 在常温下，氮气很难与其他物质发生化学反应;

　　b. 在某些情况下，氮气可以与某些物质起化学反应。

　　(3)用途：

　　a. 用氮气做灯泡的填充气(主要是白炽灯内填充氮气，如果灯泡中含有空气，则钨丝容易被被氧化而烧断，如果被抽成真空，钨丝就容易被气化而断)

　　b. 液态氮气用于医疗手术(冷冻细胞，杀伤细胞，防止癌细胞扩散)

　　c. 用氮气做粮食和蔬菜贮藏的保护气(氧气含量少，减缓呼吸作用，保持新鲜)

　　d. 用氮气制氮肥(人工固氮，工业制氨气N2 + 3H2 催化剂===2NH3)

　　2.稀有气体

　　(1)稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体的总称，这些气体都是无色无味的气体。

　　(2)稀有气体一般不与其他物质发生化学反应，但在一定条件下，有些稀有气体也能跟某些物质发生化学反应，生成新物质，例如：人们已经制取了二氟化氙，四氟化氙等;

　　(3)稀有气体的用途：

　　a. 工业生产中作为保护气

　　b. 有些稀有气体用作于霓虹灯(氖灯——红光灯：透雾性强，氙灯：发光强度高)

　　c. 用氦气代替氢气填充气球，不会发生爆炸;

　　d. 用氦气代替氮气跟氧气混合制的“人造空气”供潜水员呼吸，不会发生“气塞症”;

　　e. 医学上可应用氙气做麻醉剂。

　　三、人类需要洁净的空气

　　1.排放到空气中的有害物质分为粉尘和气体两类;

　　2.排放到空气中的有害气体主要为二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)和一氧化碳(CO)

　　3.空气质量日报中的主要污染物：可吸入颗粒物，二氧化硫和二氧化氮

　　4.有害物质的主要来源：矿物燃料(煤和石油)的燃烧，工厂和汽车的尾气

　　5.空气污染的危害：

　　a. 对人体健康的危害：引起感官和生理机能不适应;

　　b. 对植物的危害：空气污染物的含量超过植物的承受限度，会使植物的细胞核组织器官受到伤害

　　c. 对器物的危害：对建筑材料及金属的腐蚀，降低物品的寿命

　　6.防治空气污染的方法：监测空气质量;研制开发新的洁净能源;处理工厂和汽车的尾气

　　补充问题：

　　(1)水加热到一定温度，还未烧开时就有气泡冒出。这些气泡是什么?这一现象说明什么?

　　答：这些气泡就是空气，说明空气有部分能溶于水

　　(2)如果把自然界水里溶解气体收集起来，分析的结果是氧气的体积分数大于氮气的体积分数，此现象说明了什么?

　　答：这个现象说明了氮气和氧气比较，氧气比氮气易溶于水。

　　(3)用氦气代替氮气与氧气混合，可得到“人造空气”。人造空气用于代替空气供深海潜水员呼吸。因为用空气供潜水员呼吸时，在压强较大的深海里，会有较多的氮气溶解在潜水员的血液里，当潜水员从深海上升，血液里的氮气将成为气泡释放出来，大量气泡会阻塞微血管，引起病变。用人造空气可以避免这种问题。人造空气可以用氦气代替氮气的原因是什么?

　　答：氦气不容易溶解于血液中

　　(4)用一只碗、一只直筒形的玻璃杯、一截蜡烛、一块小木块、水和火柴，设计空气中氧气含量测定实验，并在家里做实验，测定2~3次。把你的实验结果和课文实验的结果相比较，结果是不是显得不够准确?你知道其中的原因吗?

　　(5)讨论题：怎样保持居室内空气的洁净?怎样使公共场所的空气保持新鲜?为什么在公共场所要禁止吸烟?

　　(6)在田地里焚烧秸秆有什么不好?为什么要扩大园林面积和城市绿地?为什么要提倡用煤气和石油液化气代替民用煤炭?

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