《空气的组成》导学案

《空气的组成》导学案一、学习目标1、准确说出空气的组成成分及其体积分数。2、深刻理解测定空气中氧气含量实验的原理、操作步骤、现象及结论。3、能够列举空气中各成分的主要用途。4、清楚认识空气污染的原因、危害及防治措施。二、预习引导1、回忆旧知在之前的学习中，我们已经对空气有了初步的认识，大家回忆一下，生活中有哪些现象可以表明空气中存在氧气呢？（比如物质的燃烧、动植物的呼吸等）那又有哪些现象可以表明空气中存在二氧化碳呢？（例如澄清石灰水放置在空气中会变浑浊）2、预习新课阅读课本相关内容，思考空气是由单一物质组成的吗？如果不是，你认为可能由哪些物质组成呢？尝试找出测定空气中氧气含量实验的关键要素，比如实验需要用到哪些仪器，对药品有什么要求等。三、知识讲解（一）空气的组成1、成分及体积分数空气是一种混合物，它的成分按体积计算，大约是：氮气（N₂）占78%，氧气（O₂）占21%，稀有气体占0.94%，二氧化碳（CO₂）占0.03%，其他气体和杂质占0.03%。我们可以把空气想象成一个大蛋糕，氮气就像是占据了蛋糕最大块的部分，氧气是第二大块，其他成分则是一些小部分。2、实验探究：测定空气中氧气含量实验原理：利用某些物质在空气中燃烧，消耗氧气，且生成物为固体或液体（这样反应后容器内压强减小），通过测量反应前后容器内气体体积的变化来确定氧气的体积分数。例如红磷燃烧，化学方程式为：4P＋5O₂＝点燃=2P₂O₅。实验装置：通常用到集气瓶、燃烧匙、导管、止水夹、烧杯等仪器。实验步骤检查装置的气密性，这就好比给房子检查门窗是否密封好，只有装置不漏气，实验结果才准确。在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分为五等份。用弹簧夹夹紧胶皮管，点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入集气瓶中并塞紧橡皮塞，观察红磷燃烧的现象。待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察集气瓶内水面的变化情况。实验现象红磷燃烧时产生大量白烟，放出热量。冷却后打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5。实验结论氧气约占空气体积的1/5。剩余的气体主要是氮气，它不支持燃烧，也不能燃烧，且不易溶于水。误差分析如果实验结果小于1/5，可能的原因有：红磷的量不足，没有将集气瓶内的氧气完全消耗掉；装置漏气，有部分空气进入集气瓶；未冷却至室温就打开弹簧夹，此时集气瓶内温度较高，气体压强较大，进入集气瓶内水的体积会偏小。如果实验结果大于1/5，可能是点燃红磷后，伸入集气瓶的速度过慢，导致集气瓶内部分空气受热膨胀逸出。（二）空气中各成分的用途1、氮气（N₂）氮气的化学性质不活泼，在常温下很难与其他物质发生反应。它是工业上生产硝酸和氮肥的重要原料。例如，氮气和氢气在高温、高压、催化剂的条件下可以合成氨气（N₂＋3H₂＝高温、高压、催化剂=2NH₃），氨气是制造氮肥的重要原料。食品包装经常充入氮气以做保护气，防止食品被氧化变质。就像给食品穿上了一层保护衣，让食品可以保存更久。液态氮气常用作制冷剂，比如在医疗上，可用于冷冻麻醉等。2、氧气（O₂）氧气能供给呼吸，这是我们生存必不可少的。无论是人还是动植物，都需要氧气进行呼吸作用。燃料燃烧离不开氧气，例如炼钢过程中，氧气可以和生铁中的碳等杂质反应，从而降低生铁中的含碳量，使生铁变成钢。在航天领域，火箭发射时燃料的燃烧也需要大量的氧气来支持。3、稀有气体稀有气体包括氦（He）、氖（Ne）、氩（Ar）、氪（Kr）、氙（Xe）等气体。它们的化学性质很不活泼，几乎不与其他物质发生化学反应。可被填充在灯泡中，做保护气，延长灯丝的使用寿命。像霓虹灯内填充的稀有气体，在通电时会发出不同颜色的光，可用于制作各种彩色的灯光效果，美化我们的城市夜景。（三）空气污染与防治1、空气污染的原因随着现代工业的发展，工厂排放的废气中含有大量的污染物，如二氧化硫（SO₂）、一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO₂）等。这些废气就像一个个小恶魔，进入空气中破坏环境。汽车尾气也是空气污染的重要来源，汽车燃烧汽油或柴油产生的尾气中含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮氧化物等污染物。日常生活中的一些活动也会造成空气污染，比如焚烧秸秆、垃圾等，会产生大量的烟尘和有害气体。2、空气污染的危害损害人体健康，例如二氧化硫、二氧化氮等气体在空气中与水反应生成酸，形成酸雨，酸雨会腐蚀建筑物、损害农作物，还会危害人体呼吸道等。影响生态平衡，空气污染会对动植物的生存环境造成破坏，导致一些动植物的数量减少甚至灭绝。3、空气污染的防治措施从源头上减少污染物的排放，例如改进工厂的生产工艺，采用清洁能源，像太阳能、风能、水能等，减少对传统化石燃料的依赖。加强对汽车尾气的治理，提高汽车尾气排放标准，推广新能源汽车的使用。在日常生活中，我们也可以尽自己的一份力，比如不焚烧秸秆和垃圾，绿色出行，减少使用一次性物品等。四、课堂练习1、空气是一种宝贵的资源，下列有关空气的说法正确的是（）A.空气中氮气的质量分数约为78%B.氧气能支持燃烧，可做燃料C.稀有气体化学性质不活泼，可做保护气D.二氧化碳是一种空气污染物2、测定空气中氧气含量的实验装置如图所示。下列有关说法正确的是（）A.燃烧匙中的红磷可以换成木炭B.实验时，红磷燃烧产生大量白雾C.实验完毕，进入集气瓶中的水的体积约占集气瓶容积的1/5D.该实验可说明氮气难溶于水3、请写出氮气的两点主要用途：＿___________、＿___________。4、简述空气污染对环境和人类健康的危害。＿___________五、答案1、C。A选项中氮气的体积分数约为78%；B选项中氧气能支持燃烧，但本身不能燃烧，不可做燃料；D选项中二氧化碳不是空气污染物。2、D。A选项中木炭燃烧生成二氧化碳气体，会影响实验结果；B选项中红磷燃烧产生大量白烟；C选项中如果实验操作正确，进入集