第一节第1课时认识空气“大家族”我们需要洁净的空气

1、第二章说明浩瀚的大气是化学初三年级第一学期（试用本）上教版第二章。从本章开始学生将“有重点地研究一些我们身边的物质”，因此本章是学生走好“化学之旅”的奠基内容。本章的知识框架基本着眼三条主线：认识物质组成的主线。从微观角度，物质由分子、原子等微粒构成；从宏观角度，物质由元素组成的。弄清了这些关系，就为以后研究具体物质打好了基础。化学研究方法的主线。以最熟悉的空气为入口，以氧气为抓手，真实感受化学是一门以实验为基础的自然科学，实验探究是化学研究的重要方法。通过探究“空气中氧气的体积分数”等活动，为以后研究元素化合物的性质等理顺思路。化学反应中量的主线。无论化学反应怎样千变万化，必然遵循质量守恒定

2、律，这是化学计算的前提，而化学计算的基础是物质的量。弄懂了这些关系，就为今后化学计算做好了准备。本章知识结构： 21人类赖以生存的空气（共2课时）第1课时 认识空气“大家族” 我们需要洁净的空气一、设计思想本节课的学习内容学生本来就比较熟悉,并且经过科学的学习，对空气的成分已有了初步认识。但要让他们用科学的、规范的语言来表述却有一定难度。基于学情实际，设计教学时，对教材内容作了适当重新安排。课内主要让学生认识空气，了解空气的污染和防治。重点之一是通过了解拉瓦锡实验原理后，探索空气中氧气的体积分数。重点之二是对课前调查资料的整理和归纳，清晰认识空气污染的危害性和防治污染的迫切性。本着“从学生熟悉

3、的事物入手，进行科学教育”的原则，先让学生给李峤的诗起名。随后让学生用多种方式感知空气的存在，并预设二个环节让学生认识拉瓦锡的实验原理，一是在做证实空气存在的小实验时，让学生用吸耳球吸掉集气瓶内部的空气；二是观察拉瓦锡实验的flash。既为测定空气中氧气的体积分数作铺垫，又使学生明白拉瓦锡实验的原理。在此基础上，学生设计、实施自己的实验方案，从而突破本节课的难点，突出本课的重点。由于学生接触化学的时间很短，教师要充分考虑学生在自主探究过程中可能碰到的困难。空气污染对人类造成的危害，学生既有切身感受，又时常耳闻目睹。因此，在课前布置了一项活动，让学生调查本地区空气污染情况与原因，并提出防止污染的

4、措施。既能充分调动学生积极性，又能开发学生潜能，培养学生收集和处理信息的能力，也使学生充分认识到空气是一种十分重要的自然资源。二、教学目标1.知识与技能（1）了解空气的主要成分，知道氮气和氧气的体积分数。（2）知道大气圈的结构与臭氧层的作用，了解氮气和稀有气体的常见用途。（3）了解当前的空气质量状况，知道大气污染和酸雨形成的主要原因，了解防治空气污染的常见处理方法及其重要意义。2.过程与方法：（1）通过“粗略测定空气中氧气的体积分数” 的实验操作，学会设计实验进行探究活动，培养学生的观察、分析能力。（2）通过对空气污染情况的调查活动，初步培养学生收集、阅读和处理信息的能力。3.情感态度与价值观

5、：（1）通过模拟实验，体验化学实验带来的乐趣，养成实事求是的科学态度，形成善于合作、勤于思考、严谨求实的科学精神。（2）通过调查活动，增强学生的环保意识，感悟空气是一种宝贵的自然资源，养成关注自然、热爱化学的情感。三、重点和难点教学重点：使学生了解定量研究空气成分的实验方法，知道空气的主要成分。教学难点：设计探究实验，对空气中氧气的体积分数进行定量实验分析。四、教学用品药品：蜡烛、木炭、白磷、水。仪器：水槽、集气瓶、广口瓶、燃烧匙、止水夹、导管、吸耳球、烧杯、乳胶管。媒体：多媒体电脑、实物投影仪、PPT课件。五、教学流程1.流程图2. 流程说明1创设情境，导入新课。23学生朗读李峤的诗，并根据

6、自己的理解给诗起名。456学生叙述自己是如何感受到空气存在的，证实集气瓶中有空气存在，并用吸耳球吸掉瓶内空气，感悟进入的水的体积与吸掉的空气的体积的关系。789学生阅读教材，了解大气圈的构造及臭氧层的作用。10111213141516学生了解拉瓦锡实验原理，根据这一原理，自己设计实验，确定方案，测定空气中氧气的体积分数。帮助第一次探究实验失败的小组，寻找原因，修正实验方案，进行第二次探究实验，认识影响实验成败的主要因素。17知道空气的主要成分，具体了解氮气和氧气的体积分数。18192021学生阅读教材，了解氮气、稀有气体的性质与用途，知道稳定结构。22232425 交流调查体会，认识空气污染的

7、危害性，寻找防治措施。26师生共同回忆学习本节课的具体收获、解决疑问，结束本课。六、教学案例1.教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图导入课题媒体呈现李峤诗的内容。（见相关链接）要求给这首出自唐代诗人李峤之手的诗起个诗名。（提示：要抓住关键点）学生代表讲出自己的诗名并简述理由。鼓励并揭示谜底。媒体诗名：风讲解风是流动的空气，今天来认识它的真面目。板书第二章浩瀚的大气21 人类赖以生存的空气朗读。讨论并提出自己的诗名。作出评价并与自己的诗名作比较。反思，自己起的诗名与诗人意境上的差异。创设轻松和谐的学习氛围，吸引学生的注意力引出课题。证明空气的存在想一想空气看不见、摸不着，能否凭自己的生活经验

8、，谈谈自己是如何感知空气存在的。追问能否用一个简单的实验来证实空气的存在。学生代表叙述设想。（拿出一个集气瓶）问题这是什么仪器？（然后甩一甩、倒一倒）问题集气瓶里倒底有没有东西？追问如何证明？（引导并汇总意见：将它倒扣在水槽里）试一试将集气瓶倒扣在水槽中，看到什么现象？说明了什么？讲解空气确实在我们的周围。试一试请同学将导管伸入集气瓶底部，再用吸耳球将空气抽掉一部分。设问看见什么现象？为什么？追问减少的空气体积与进入集瓶中水的体积有什么关系？思考、讨论，并说出自己的想法。（放风筝、看见操场上红旗飘扬等等）思考。与自己的想法作比较。回答：集气瓶回答：有空气思考，拿出方案补充、比较、评价试验并仔细

9、观察现象。回答：现象和结论。实验。回答：水进入集气瓶。回答：瓶内空气减少。思考并回答：相等。激励学生思考，培养学生关注生活中的现象，使多数学生有自我表现的机会。认识进入的水与减少的空气的体积关系，为下面的探究活动作铺垫。大气圈的构造2007年11月，嫦娥一号登月成功，是我国航天史上重要的里程碑。它必须穿过大气层才能到达月球，那大气层的结构怎样？带着以下问题阅读书本P33第一自然段问题大气圈的构造如何？各种天气气象出现在哪层？臭氧层(O3)在哪层？有何作用？登山运动员已经很辛苦，为什么还要背氧气瓶？媒体大气圈的构造。板书一、大气圈的构造带着问题阅读课本并回答问题。对流、平流、中间等五层。对流层。

10、平流层，臭氧能吸收紫外线，保护人类。高度越高，空气越稀薄，氧气越少。观看。培养学生自学能力。认识大气圈的构造。空气成份的探索设问空气是一种单一物质还是由多种物质混合而成的。追问何以见得？叙述通过多种途径的了解，大家对空气已经有了一个大致的认识。可是人类为了揭开空气神秘的面纱，许多科学家作出了长期不懈的努力，走过了相当漫长的时光。学生阅读文本P34拓展视野并思考以下问题。 问题1空气的主要成分是什么？谁发现的？出示拉瓦锡照片问题2拉瓦锡通过实验证实氧气体积约占空气体积的多少？他是如何发现的？简述人类研究空气的历史。运用所学知识，回答问题：混合物。说出理由。阅读教材，了解科学家的科学态度及研究过程

11、。氮气和氧气，拉瓦锡。认真观看。回答：约占1/5。实验中空气约减少1/5。听。以旧引新。培养学生自主学习的能力。利用化学史进行教育。了解空气的主要成份。了解实验原理Flash拉瓦锡研究空气成分的模拟实验（共同观看，放二遍）小结在拉瓦锡设计的密闭容器中，汞与氧气发生反应，气体体积减小，汞液面上升，其体积就是消耗掉氧气的体积。仔细观看并与教师一起感受实验所蕴含的基本原理培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。合作探究空气中氧气的体积分数讲解我们是否能够借鉴拉瓦锡的实验原理，设计一个或多个更为简单的实验，来粗略测定空气中氧气的体积分数。提示关键要考虑哪些方面的问题？（对学生的回答及时作点评，同时加以引

12、导、鼓励。）设问准备怎样来实施小组的计划？需要哪些仪器和药品？布置学生实验内容，提供各小组所需的实验仪器及药品，如燃烧匙、烧杯、广口瓶、止水夹、橡皮管、木炭、白磷、蜡烛等。追问实验的结果怎样？点燃议一议成功在什么地方？失败是什么原因？点燃友情提示P+O2 P2O5（固体）点燃C+ O2 CO 2（气体）石蜡+ O2 CO2（气体）+ H2O设问生成物如果是气体，密闭装置内气体的体积变化明显吗？要求刚才实验成功的小组帮助实验失败的小组修正实验方案。追问小组准备用什么作反应物。布置学生实验再次探究。追问再次实验的结果如何？思考、讨论并设计小组实验方案。思考、回答（反应物要能与氧气反应，如木炭、磷、

13、蜡烛；密闭装置，集气瓶五等分等）。各小组简述实验方案，提出小组所需仪器和药品。学生实验观察现象，记录结论。小组代表汇报。反思方案与实验过程。思考并作出反应，完善方案。明确生成物应该是固体。协作修改小组实验方案各小组选择：磷学生实验各组派代表汇报：大多数等于1/5，个别小组出现小于1/5或大于1/5。体验合作学习，学会相互交流与借鉴。培养学生的团队协作精神及动手、操作等能力。增进友谊和增强凝聚力。组间交流叙述看来各小组的结果仍不尽一致。从拉瓦锡的实验结果来看，气体应该减少1/5。那为什么会出现小于1/5、大于1/5的结果呢？（引导学生分析、寻找实验失败的原因）小结要获得正确的实验结论，反应物除了

14、要与氧气反应外，反应后的生成物必须是固体，这样才会使密闭容器内气体减小，形成压强差。追问 剩余4/5气体主要是什么气体呢？实验成功的小组帮助实验失败的小组再一起查找原因。在教师引导下找出小于1/5和大于1/5的原因（见相关链接）回忆阅读教材时获取的信息。（是氮气）让学生在观察与讨论中发现问题、提出问题、解决问题，培养学生严谨、务实的科学态度。空气成分讲解在拉瓦锡之后，科学家们并没有停止揭开空气神秘面纱的脚步，现代技术证实：媒体空气中各气体成分及其体积分数。叙述现代科学技术测定的数据，基本接近拉瓦锡的实验结果，氮气约占4/5，氧气约占1/5。但0.01的误差引发的故事，同学们应永远铭记在心。介绍

15、雷利和拉姆塞合作发现稀有气体，并获得诺贝尔化学奖的故事。了解空气各成分的体积分数，知道氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他0.03%听并感受，与教师产生共鸣树立实事求是、追求真理、不懈努力精神。获得准确结论。对学生进行化学史的教育。氮气和稀有气体的性质和用途讲解在空气的主要成分中，先来认识氮气和稀有气体的性质和用途。请阅读课本P3536，了解它们的性质和用途。问题氮气的性质。氮气的用途。稀有气体包括哪些？稀有气体的性质。稀有气体的用途。设问为什么稀有气体又称惰性气体？它的化学性质特别稳定，知道是什么原因吗？选择几位同学讲述小结所有的稀有气体都具有稳定结构，所以，

16、它们的化学性质十分稳定，不易与其他物质发生化学反应。因而可用来作保护气。追问讲到这里，不知你们有没有发现，物质的结构、性质和用途之间存在着某些微妙的关系。仔细阅读教材并回答问题。化学性质不活泼。作保护气，制硝酸和化肥氦、氖、氩、氪、氙、氡很稳定。作保护气，制电光源。思考。可能与结构有关。感悟：结构决定性质，性质决定用途。学会自学，学会归纳。认识氮气、稀有气体的性质和用途。了解物质的结构、性质、用途之间的关系。空气的污染和防治讲解现代工业的发展，使排放到空气中的有害物质越来越多，空气的污染问题已成为我们必须面对的客观现实。我们周围的空气遭受污染的情况怎样呢？课外活动展示简要交流、汇报课前调查本地

17、区空气污染活动情况及资料整理结果。设问本地区的空气质量如何？视频空气污染的情形。问题通过调查、网上收集资料和刚才的视频，认为造成空气污染主要有哪些方面呢？小结大气污染源。人为污染源包括哪三类？污染物。其中二氧化碳会造成什么？形成酸雨的主要物质是什么？说一说了解了污染空气的原因，就能从源头上防治空气的污染。作为一个小公民，面对环境污染该做些什么？有什么好建议？该如何去保护环境、真爱地球呢？（参与学生的讨论、发表自己的观点，鼓励学生大胆发表意见）归纳总结防治大气污染的措施。派代表汇报本小组的调查结果。发表自己的见解。观看并思索。发表意见（如汽车尾气排放、灰尘、黑烟），认识空气污染的主要原因。工业污

18、染源、燃料燃烧污染源和农业污染源包含飘尘、氮氧化合物等温室效应二氧化硫讨论并回答污染的严重后果，相互补充提出防治措施（如植树造林、提倡无车日、发展新能源）。参与活动让学生初步学习收集信息、处理信息。用掌握的化学知识来解决实际问题培养学生的公民意识和环保意识，并进行环保教育。小结共同解决对空气的认识将暂告一段落。通过本节课的学习，你有哪些收获、有什么创见，还有什么疑问吗？请提出来我们一起解决。回答学生的疑问自己整理、归纳提出疑问构建知识网络，完善知识体系，同化学习内容作业布置（1） 书本P43习题，练习部分P16习题。（2） 绘制上一周上海空气质量日报表，收集有关空气中各成分用途的资料和图片。记

19、录作业，回家查阅有关资料体验化学与生活的联系学以致用2. 主要板书第二章浩瀚的大气21 人类赖以生存的空气一、大气圈的构造：对流层各种天气现象平流层臭氧层（能吸收紫外线）中间层电离层外层二、空气的成份1体积分数：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其它0.03%2氮气的性质和用途（1）性质：无色、无味的气体，化学性质不活泼（2）用途：作保护气，制硝酸和化肥3稀有气体的性质和用途（1）性质：性质十分稳定，不易于其他物质发生化学反应（2）用途：作保护气，制电光源三、我们需要洁净的空气1人为污染源：工业污染源、燃料燃烧污染源、农业污染源2酸雨SO23温室效应CO23. 相

20、关链接 李峤诗：解落三秋叶，能开二月花。过江千尺浪，入竹万竿斜。 拉瓦锡实验的FLASH网址：/view/.htm 稀有气体的发现：二百多年前，人们已经知道，空气里除了少量的水蒸气、二氧化碳外，其余的就是氧气和氮气。1785年，英国科学家卡文迪许在实验中发现，把不含水蒸气、二氧化碳的空气除去氧气和氮气后，仍有很少量的残余气体存在。这种现象在当时并没有引起化学家的重视。一百多年后，英国物理学家雷利测定氮气的密度时，发现从空气里分离出来的氮气每升质量是1.2572 g，而从含氮物质制得的氮气每升质量是1.2505 g。经多次测定，两者质量相差仍然是几毫克。

21、可贵的是雷利没有忽视这种微小的差异，他怀疑从空气分离出来的氮气里含有没被发现的较重的气体。于是，他查阅了卡文迪许过去写的资料，并重新做了实验。1894年，他在除掉空气里的氧气和氮气以后，得到了很少量的极不活泼的气体。与此同时，雷利的朋友、英国化学家拉姆塞用其它方法从空气里也得到了这样的气体。经过分析，判断该气体是一种新物质。由于这种气体极不活泼，所以命名为氩（拉丁文原意是“懒惰”）。以后几年里，拉姆塞等人又陆续从空气里发现了氦气、氖气、氪气和氙气。 稀有气体的得名：稀有气体的单质在常温下为气体，且除氩气外，其余几种在大气中含量很少（尤其是氦），故得名“稀有气体”，历史上稀有气体曾被称为“惰性气

22、体”，这是因为它们的原子最外层电子构型除氦为1s2外，其余均为8电子构型（ns2np6），而这两种构型均为稳定的结构。因此，稀有气体的化学性质很不活泼，所以过去人们曾认为他们与其他元素之间不会发生化学反应，称之为“惰性气体”。然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想，阻碍了对稀有气体化合物的研究。1962年，在加拿大工作的26岁的英国青年化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物XePtF6，引起了化学界的很大兴趣和重视。许多化学家竞相开展这方面的工作，先后陆续合成了多种“稀有气体化合物”，促进了稀有气体化学的发展。而“惰性气体”一名也不再符合事实，故改称稀有气体。 稀有气体的物理性质

23、和化学性质：空气中约含1（体积百分）稀有气体，其中绝大部分是氩。稀有气体都是无色、无臭、无味的，微溶于水，溶解度随分子量的增加而增大。稀有气体的分子都是由单原子组成的，它们的熔点和沸点都很低，随着原子量的增加，熔点和沸点增大。它们在低温时都可以液化。稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6（氦为 1s2），是最稳定的结构，因此，在通常条件下不与其他元素作用，长期以来被认为是化学性质极不活泼，不能形成化合物的惰性元素。直到1962年，英国化学家N.巴利特才利用强氧化剂PtF6与氙作用，制得了第一种惰性气体的化合物XePtF6，以后又陆续合成了其他惰性气体化合物，并将它的名称改为稀有气体。空气是

24、制取稀有气体的主要原料，通过液态空气分级蒸馏，可得稀有气体混合物，再用活性炭低温选择吸附法，就可以将稀有气体分离开来。 稀有气体的应用：/view/30601.htm 酸雨的形成原因：/2002-03-06/.shtml 臭氧层：/question/18.html 大气污染物：/question/43.html 伦敦烟雾事件：/view/18219.htm 初中科学课程对空气的认识要求

25、是能用一定的方法感知空气的存在，知道空气需要占据空间，知道空气有重量，了解空气的主要成分。 “空气中氧气存在及含量的测定”除了教材上的“磷燃烧”实验外，还可利用一个比较简易的实验：把一根稍长一点的蜡烛竖在水槽中燃烧，然后用玻璃杯罩住，观察杯内液面的上升。（为了明显可把水槽中的水改为红颜色）这个实验虽然不是最精确但比较简单安全，而且现象明显，教学效果很好。 磷燃烧测定氧气体积分数实验失败的可能原因：若气体体积减小小于1/5，可能是红磷不足、装置漏气、没有充分冷却、氧气含量低时红磷不能继续燃烧等；若气体体积减小大于1/5，可能是红磷点燃后，烧得很旺，再慢慢放进集气瓶等。 空气成分的发现史：17世纪

26、中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，到了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。18世纪初，一位爱好植物学的英国牧师黑尔斯（SHales，16771761）发明了集气槽，改进了水上集气法。1772年卢瑟福（DRutherford，英，17491819）在密闭容器中燃烧磷，除去寻常空气中可助燃和可供动物呼吸的气体，对剩下的气体进行了研究，发现这种气体不被碱液吸收，不能维持生命和具有可以灭火的性质，因此他把这种气体叫做“浊气”或“毒气”。同年英国化学家普利斯特里（JPriestley，17331804）也了解到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时

27、，能使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后，剩下的气体，不助燃也不助呼吸。事实上，瑞典化学家舍勒（CWScheele，17421786）在卢瑟福和普利斯特里研究氮气的同时，于1772年也从事这一研究，他可算是第一个认为氮是空气成分之一的人。他曾于1773年用硝酸盐（硝酸钾和硝酸镁）、氧化物（氧化汞）加热，制得“火气”（fire air），并用实验证明空气中也存在“火气”。综上所述，可见舍勒和普利斯特里虽然都独立地发现并制得氧气，但正如恩格斯指出的：由于他们被传统的燃素说所束缚，“从歪曲的、片面的、错误的前提出发，循着错误的、弯曲的、不可靠近的途径行进，往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真

28、理”（自然辩证法）。法国化学家拉瓦锡（ALLavoisier，17431794）较早地运用天平作为研究化学的工具，在实验过程中重视化学反应中物质质量的变化。当他知道了普利斯特里从氧化汞中制取氧气（当时称之为脱燃素空气）的方法后，就做了一个著名的研究空气成分的实验（见九年义务教育三年制初级中学.化学.全一册第一章阅读材料）。他摆脱了传统的错误理论（燃素说）的束缚，尊重事实，对实验作了科学的分析和判断，揭示了燃烧是物质跟空气里的氧气发生了反应，指出物质里根本不存在一种所谓燃素的特殊东西。1777年，拉瓦锡在接受其他化学家见解的基础上，认识到空气是两种气体的混合物，一种是能助燃，有助于呼吸的气体，并

29、把它命名为“氧”，意思是“成酸的元素”（拉瓦锡当时认为，非金属燃烧后通常变为酸，氧是酸的本质，一切酸中都含有氧元素）；另一种不助燃、无助于生命的气体，命名为氮，意思是“不能维持生命”。1785年英国化学家卡文迪许（HCavendish 17311810）用电火花使空气中氮气跟氧气化合，并继续加入氧气，使氮气变成氮的氧化物，然后用碱液吸收而除去，剩余的氧气用红热的铜除去。但至终残余有1的气体不跟氧气化合，当时就认为可能是一种新的气体，但这种见解却没有受到化学家们应有的重视。经过百余年后，英国物理学家雷利（JWSRayteigh，18421919）于1892年发现从含氮的化合物中制得的氮气每升重1

30、.2505 g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572 g，虽然两者之差只有几毫克，但已超出了实验误差范围。所以他怀疑空气中的氮气中一定含有尚未被发现的较重的气体。雷利沿用卡文迪许的放电方法从空气中除去氧和氮；英国化学家拉姆塞（WRamsay，18521916）把已经除掉CO2、H2O和O2的空气通过灼热的镁以吸收其中的氮气，他们二人的实验都得到一些残余的气体，经过多方面试验断定它是一种极不活泼的新元素，定名为氩，原文是不活动的意思。1868年8月18日在印度发生了日全蚀，法国天文学家严森（PJCJanssen，18241907）从分光镜中发现太阳光谱中有一条跟钠D线不在同一位置上的黄线，这条光谱线是当时尚未知道的新元素所产生的。当时预定了这种元素的存在，并定名为氦（氦是拉丁文的译音，原意是“太阳”）。地球上的氦是1895年从铀酸盐的矿物和其他铀处矿中被发现的。后来，人们在大气里、水里，以至陨石和宇宙射线里也发现了氦。1868年8月18日在印度发生了日全蚀，法国天文学家严森（PJCJanssen，182