人教版九年级上册化学第二单元-课题1 我们周围的空气（第1课时）（教学设计）

第二单元《空气和氧气》教学设计课题1我们周围的空气第1课时空气的组成课题1我们周围的空气课时2授课年级初三课标要求了解空气的主要成分。教材分析在小学阶段的自然课和其他科学课程中，学生们已学习过空气的相关知识，且空气是学生们最熟悉不过的一种物质，在教学设计时应以这些内容为基础，并且避免重复。本课题包含“空气的组成”“空气是一种宝贵的资源”和“保护大气环境”三部分内容。这三部分内容相互密切联系，并逐步深入。第一部分先通过化学史让学生们了解科学家对空气组成研究的悠久历史，注意引导学生领悟科学家真实的科学探究，对学生进行科学素养的教育。空气的组成是本课题的重点知识，可通过学生自主学习的形式开展。用红磷测定空气中氧气含量的实验重点在于讨论和分析实验原理，避免误差分析、精确度提高的讨论，一是可以培养学生分析实验现象的能力，二是加深体会拉瓦锡研究空气成分的实验思路。另外数字化实验是现代化学实验常用的技术手段，通过图例分析让学生理解数字化实验的原理以及它的优势。学情分析空气是学生在化学课上学习的第一种物质，学生通过之前学习和日常积累对空气已经有了一些常识性的了解，但从化学学习要求的角度看，学生仅知道这些常识是不够的，需要系统地掌握空气的组成和重要性质，需要系统地学习对物质进行研究的方法和思路。教师在教学中要从学生已有知识出发，让学生循序渐进，逐步形成完整的空气的知识结构。从知识角度看本课时的重点内容是空气的组成及纯净物、混合物的概念，这两点对于学生来说都不是难点，在教学中要从学生已有知识出发，让学生循序渐进。但由于学生尚不完全具备相应的实验分析能力，独立分析“测定空气里氧气含量”的实验有一定困难，所以还需要在教师的指导下进行。教学目标1.了解空气的组成及各成分的含量。2.初步学习分析科学家研究空气的实验，并通过仿照实验探究空气中氧气的含量。3.初步认识物质的分类，能区分一些常见的纯净物和混合物。教学重、难点重点：空气的组成；纯净物和混合物。难点：测定空气中氧气含量的实验原理。核心素养化学观念：物质具有多样性，空气由多种物质组成，属于混合物，空气中氧气、氮气等只由一种物质组成，属于纯净物。科学探究与实践：通过对拉瓦锡探究空气组成实验原理的分析以及红磷燃烧测定空气中氧气含量实验原理的分析，发展学生以实验为主的科学探究能力。科学态度与责任：通过了解和分析数学化实验，发展对物质世界的探究欲，保持对化学学习和科学探究的浓厚兴趣。教学过程教学环节教学活动设计意图环节一、问题导入【引入】空气对人类来说是一种非常宝贵的资源，它可供给呼吸，维持人类的生命，还为植物的光合作用提供原料，维持地球生命的持续发展，虽然空气是无色无臭的，我们看不见、摸不着，但呼吸作用和光合作用均可证明空气的存在。【问题】那么空气是一种什么样的物质呢？能否根据呼吸作用、光合作用或其他生活经验分析空气中含有哪些物质？【学生分析】1.呼吸作用说明空气中含有氧气；2.光合作用说明空气中含有二氧化碳；3.久置的饼干变软说明空气中含有水蒸气。……【过渡】空气不是一种单一的物质，它是由多种成分组成的，但古人很长一段时间都认识空气是一种单一的物质，人类对空气的认识及空气组成的探究经历了一个漫长的过程。通过学生已有的知识储备引入空气，并通过问题引发学生讨论分析空气的组成，激发学生进一步探究空气组成的兴趣。环节二、空气成分的探究【讲解】化学史：二百多年前，法国化学家拉瓦锡通过实验测定了空气的组成。【学生任务1】阅读教材P30-31拉瓦锡实验的介绍，了解拉瓦锡的测定原理和结论。【展示】拉瓦锡研究空气成分所用的装置图。【讲解】拉瓦锡实验药品：银白色的液体汞仪器：汞槽、玻璃钟罩和曲颈甑装置状态：密闭操作及现象1：将汞连续加热12天，有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，停止加热后冷却至室温，玻璃钟罩内汞的液面上升反应原理1：汞+氧气氧化汞操作及现象2：拉瓦锡又把在汞表面上所生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里再加强热，得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里所减少的体积反应原理2：氧化汞汞+氧气实验结论：空气由氧气（O2）和氮气（N2）组成。【思考与讨论】1.曲颈甑中和汞槽中的汞分别起什么作用？2.为什么玻璃钟罩内汞的液面会上升？3.什么现象能说明空气中氧气的含量？【总结】1.曲颈甑中的汞：与密闭体系中的氧气反应，将其耗尽；汞槽中的汞：形成密闭体系；通过汞槽中汞的液面变化情况进而判断密闭体系中氧气的体积。2.汞和密闭体系中的氧气反应，生成固体氧化汞，密闭体系中气体的量减少，气压变小，小于大气压，因此大气压将汞压入到玻璃钟罩内，钟罩内汞的液面上升。3.容器内减少的空气的体积。【过渡】在19世纪以前，人们深信空气中仅含有氧气和氮气。但随着科学技术的不断发展和实验仪器的精密化，空气中的其他成分也一一被发现。【学生任务2】阅读教材P31，将下图中的数据或物质补充完整。【总结】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%，其他气体和杂质0.03%。【补充】稀有气体共有7种，分别是氦气（He）、氖气（Ne）、氩气（Ar）、氪气（Kr）、氙气（Xe）、氡气（Rn）、奥气（Og）。【过渡】仿照拉瓦锡探究空气组成实验的原理，我们来设计实验测定空气中氧气的含量。【讲解】反应原理：红磷+氧气五氧化二磷（红磷为暗红色固体，五氧化二磷为白色固体）实验装置：装置密闭，气密性良好实验操作：学生观看教材及实验视频实验现象：1.红磷燃烧，放出热量，产生大量白烟；2.冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，集气瓶中的水面上升，约占瓶内空间的1/5。【思考与讨论】1.红磷的作用是什么？2.为什么烧杯中的水会进入集气瓶？3.什么现象能说明空气中氧气的含量？【总结】1.与密闭体系中的氧气反应，将其耗尽2.红磷和密闭体系中的氧气反应，生成固体五氧化二磷，密闭体系中气体的量减少，气压变小，小于大气压，因此大气压将水压入到集气瓶内。3.容器内空气的体积差不多减少了1/5。【讲解】实验结论：氧气约占空气体积的1/5。实验原理：红磷过量，基本耗尽集气瓶内的氧气，使瓶内气压降低。打开弹簧夹后，大气压将烧杯内的水压进集气瓶中，集气瓶内被消耗的氧气的体积就是进入集气瓶中水的体积。【思考与讨论】对比分析拉瓦锡实验和仿照实验，两实验在原理、装置、操作、现象和结论方面有哪些共同点？【总结】原理：选择合适的反应，如：只与空气中的O2反应，且生成物不是气体等。装置：密闭装置连接体现气压变化的液体装置。操作：气密性好、充分消耗氧气、减少温度影响等。现象：物质变化的现象、液体的体积变化就是消耗氧气的体积。结论：氧气约占空气体积的1/5。【拓展】数字化实验：学生自主阅读教材板块，展示并分析数字化实验的图像。如图是利用氧气或压强传感器测定红磷燃烧时集气瓶内气压变化的情况。【对应训练1】下列科学家中，得出空气由氧气和氮气组成的是（）A.张青莲B.拉瓦锡C.门捷列夫D.波义耳【对应训练2】如图表示空气的组成(体积分数)，气体X为（）A．氮气 B．氧气 C．稀有气体 D．二氧化碳【对应训练3】按如图装置进行实验，下列现象能证明空气中氧气含量的是（）A.集气瓶中红磷燃烧，产生大量白烟B.红磷燃烧一段时间后熄灭C.冷却到室温，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶D.集气瓶中水面最终上升至1处【答案】1.B2.B3.D1.通过对科学家探究空气组成的深挖和仿照实验的剖析，让学生理解测定空气组成实验的原理，并认识科学探究的严谨性。2.通过自主学习，让学生知道空气的组成及各组分的含量，同时结合图表锻炼学生的图文分析能力。环节三、物质的分类【思考与讨论】从物质组成的角度分析，空气和氮气、氧气之间有什么区别呢？【总结】混合物：由两种或两种以上的物质混合而成的物质，如空气、稀有气体；纯净物：由一种物质组成的物质，如氧气、氮气、二氧化碳。【思考与讨论】判断下列常见的物质中，哪些属于纯净物？哪些属于混合物？①洁净的空气；②五氧化二磷；③氧化汞；④冰水混合物；⑤稀有气体；⑥液氧；⑦澄清石灰水；⑧二氧化碳；⑨河水。【总结】①洁净的空气；⑤稀有气体；⑦澄清石灰水；⑨河水都是混合物。②五氧化二磷；③氧化汞；④冰水混合物；⑥液氧；⑧二氧化碳都是纯净物。混合物无固定的物理性质，各成分保持各自的化学性质。而纯净物有固定的物理性质和化学性质，可以用化学符号表示。如氮气可以用N2来表示，氧气、二氧化碳、红磷可以分别用O2、CO2、P来表示。【对应训练1】各种各样的气体在生产、生活中有着重要的作用。下列“气”不是纯净物的是（）A.氦气B.氢气C.氮气D.空气【对应训练2】生活中常见的下列物质属于纯净物的是（）A.洁净的空气B.冰红茶C.新鲜的牛奶D.冰水混合物【答案】1.D2.D以空气及其成分为例，通过对比分析总结纯净物和混合物的概念，并通过进一步练习，引导学生学习区分混合物和纯净物的方法。课堂总结板书设计课题1我们周围的空气课时1空气的组成一、空气的组成1.拉瓦锡探究空气组成实验2.3.红磷+氧气五氧化二磷二、物质的分类：混合物：两种或两种以上物质组成