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第1章 第2节 化学研究些什么（学生版）
第2课时 化学研究物质的组成和结构、用途与制法
【学习目标】
1.知道化学研究物质的组成和结构；
2. 知道空气不是单一物质组成的，而是由多种物质组成的
3.掌握纯净物与混合物的概念并能区分常见物质是纯净物还是混合物
4.了解物质的组成与结构对性质的影响.
5．初步形成探究的欲望，培养严谨的科学态度。
【学习重点】
1、了解空气的组成
2、学会空气中氧气体积分数的测定
【学习难点】空气中氧气含量测定误差分析
学习过程
一、自主学习 新知初探
阅读第13页完成下面导学
三、空气的组成
1．二百多年前，法国化学家__ ____用定量的方法研究了空气的成分，得出了空气由___ ___和__ ___组成。
2．空气的成分及其含量按体积分数计算，大约__ __占78%，__ __占21%
四、空气中氧气含量的测定实验
1．测定原理：利用 __ __ 在___ __容器中燃烧消耗___ _______，生成___ ______，则容器内气体压强____ ______，烧杯中的___ ______在外界大气压的作用下 使水进入 ，进而 来确定空气中氧气的含量。
2．实验现象：红磷燃烧，产生大量___ _______，过一会儿火焰熄灭，装置__ _______后打开弹簧夹，观察到烧杯内的水被压入集气瓶中，集气瓶内水平面上升约__为瓶内总体积的 _，说明氧气约占空气体积的1/5。
五、纯净物和混合物
纯净物 混合物
概念 只由__________物质组成 由__________物质混合而成
特性 __________固定的组成和性质 __________固定的组成和性质，各物质都保持各自的性质
表示方法 可用化学符号表示，如氮气(N2)、二氧化碳(CO2)等 不能用固定的化学符号来表示
举例 氧气(O2)、硫(S)、一氧化碳(CO)等 空气、澄清石灰水、海水、糖水等
六、空气是一种宝贵的资源
1．氧气的用途
氧气可以供给呼吸，支持燃烧。举例：__________________________________________。
2．氮气的性质和用途
(1)物理性质：
氮气 颜色 状态 气味 标准状况下的密度 熔点 沸点 是否易溶于水
1.251g/L -209.9℃ -195.8℃
(2)化学性质：氮气的化学性质___________活泼，通常不支持燃烧。
(3)用途：制___________和___________的重要原料；用作___________(如焊接金属……、灯泡充氮……、食品防腐……)；医疗上在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的___________环境下能显示超导性能。
3．稀有气体的性质和用途
(1)稀有气体包括___________、氪、氙、氡等。
(2)物理性质：没有___________、没有___________的气体，___________溶于水。
(3)化学性质：____________________________。
(4)用途：作保护气(焊接金属时隔绝空气，灯泡充稀有气体使灯泡耐用)；制电光源(发不同颜色光的霓虹灯)。
三、提出问题 互动探究
探究点一、空气中氧气体积含量的测定
1．实验原理：利用固体红磷燃烧消耗了密闭容器中的氧气，生成五氧化二磷固体，使容器内 减小。打开止水夹后，在大气压作用下，进入集气瓶的水的体积约 (填“大于”“等于”“小于”)消耗掉的气体体积。
2．实验装置：如图所示。
3．实验探究
实验步骤 实验现象
①检查装置气密性，将导气管的一端插入水中， 。 在导管口 说明气密性良好。
②将集气瓶的容积划分为5等份，并加以标记
③把燃烧匙内的足量红磷点燃后，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。 红磷继续燃烧产生浓厚的 ，放出热量。
④待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹 水进入集气瓶，其体积约占集气瓶容积的 。
4．实验问题思考
（1）红磷在集气瓶中燃烧，消耗的气体是 ；
（2）红磷在集气瓶中未能全部燃烧，说明了 ；
（3）集气瓶中剩余的主要气体是氮气吗？ ；
（4）打开止水夹后，为什么集气瓶中能吸入约占集气瓶容积1/5的水？
。
5．实验结论： 。
探究点二、混合物和纯净物:
纯净物和混合物
物质 纯净物 混合物
概念 只由一种物质组成的物质称为纯净物 由两种或两种以上物质混合而成的物质称为混合物
区别 ①由同种物质组成，即相同的分子、原子或离子，具有固定的组成②可以用化学式表示，如氧气用O2表示③有固定的性质 ①由不同种物质混合而成，各种物质彼此间不反应，没有固定的组成②不能用化学式表示③无固定性质（如熔、沸点等），各自保持原物质的性质
举例 氧气、氮气、二氧化碳、蒸馏水、氢氧化钙等 空气、盐水、糖水、矿泉水、铝合金、酱油等
联系
探究点三、化学研究物质的结构
组成与结构决定物质的性质。
1.从宏观看，物质是由组成物质的基本要素 组成的，如氧气由 元素组成的，金刚石由 元素组成，二氧化碳
由 和 元素组成，碳酸氢铵由 、 、 、 四种元素组成。
2.取少量葡萄糖、砂糖、面粉分别放在燃烧匙中，在酒精灯上加热，观察到的现象是 ，现象说明了葡萄糖、砂糖、面粉中都含有 元素。
3. 一种物质可以通过化学变化变成其他物质，但反应物及生成物中应含有同种元素。
4.从微观看，任何物质都由 构成的，各种物质都有一定的组成与结构，组成与结构决定物质的性质。
根据教材P16图1-22、1-23，推测金刚石与石墨的有关性质：
材料 你推测的有关性质
金刚石 无色透明，具有特殊的光学性质、硬度大
石墨
探究点四、化学研究物质的用途与制法
1．历史上几项重要的化学研究成果（阅读课本有关内容）
历史上许多科学家在科学研究领域作出重大贡献，请把左栏与右栏相关的项目用短线连结起来。
左栏 右栏
导电塑料 居里夫妇
得出空气是由氧气、氮气组成 门捷列夫
发表元素周期表 拉瓦锡
研究炸药改进了引爆装置 中国
发现放射性的钋和镭 三位科学家
首次人工合成了结晶牛胰岛素 诺贝尔
三、总结收获
四、检测反馈
1．下列物质中，属于纯净物的是( )。
A．清新的空气 B．冰红茶　　 C．清洁的海水 D．冰醋酸
2．下列选项不属于化学这门自然科学研究范畴的是 （ ）
A．物质的组成与结构 B．物质的性质与变化
C．物质的运动状态 D．物质的用途与制取
3.下列物质属于纯净物的是 （ ）
A. 蒸馏水 B. 海水 C. 葡萄酒 D. 岩石
4．用下图所示装置来测定空气中氧气的含量。对该实验认识不正确的是( )。
A．红磷的量不足会影响实验结论
B．装置不漏气是实验成功的重要因素之一
C．将红磷改为碳也能得到正确的实验结论
D．钟罩内气体压强的减少会导致水面的上升
5.用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验装置如图所示，实验过程中，下列做法会使实验结果产生明显误差的是（　　）
A．使用过量的红磷 B．把红磷改为蜡烛
C．恢复到实验开始前的温度才进行测量
D．不打开橡胶塞，用放大镜聚焦太阳光点燃红磷
6．人类生活需要能量，下列能量主要是由化学变化产生的是 （ ）
A．电熨斗通电发出的热量 B．电灯通电发出的光
C．水电站利用水力产生的电能 D．液化石油气燃烧放出的热量
7．高锰酸钾是一种紫黑色晶体。高锰酸钾放在试管中加热时变成黑色粉末，并生成一种无色气体。在医学上，高锰酸钾可用于消毒、洗胃。上述对高锰酸钾的描述中，没有涉及的是（ ）
A．制法 B．物理性质 C．化学性质 D．用途
8. ⑴在以下叙述中：①镁带在空气中可以燃烧；②镁带在空气中燃烧；③水结成冰；④水能结成冰。属于物理变化的是_____；属于化学变化的是____；属于物质的物理性质的是____；属于物质的化学性质的是_____。（用编号填空）
9．下列物质中属于混合物的是_______，属于纯净物的是_______。（填序号）
①海水　②水蒸气　③白酒 ④二氧化碳 ⑤液态空气　⑥氮气　⑦加碘食盐
10．按下图组装仪器，关闭止水夹，通电使红磷燃烧。请回答下列问题：
(1)燃烧的现象是____________________________；
(2)红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是__________________________。
(3)冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为____________________________。
11.某同学利用如图所示装置测定空气中氧气的含量，先用弹簧夹夹住橡皮管，点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．等红磷燃烧熄灭后再打开弹簧夹；
（1）该反应的文字表达式为：______；
（2）打开弹簧夹后，发现集气瓶中的水少于其容积的，可能的原因有（写出两点）______、______。
（2）红磷量不足；未等到冷却到室温就打开止水夹（或装置漏气）
12.把金属钠用小刀轻轻切下一小块放入盛水的烧杯中，观察到钠与水剧烈反应，并放出热量，本身熔化成一个银白色小球，浮在水面上．根据以上叙述，推断金属钠具有的性质：
（1）物理性质：硬度______（选填“大”或“小”），密度比水______（选填“大”或“小”），熔点______（选填“高”或“低”），颜色是______；
（2）化学性质：______。
答案
第1章 第2节 化学研究些什么（教师版）
第2课时 化学研究物质的组成和结构、用途与制法
【学习目标】
1.知道化学研究物质的组成和结构；
2. 知道空气不是单一物质组成的，而是由多种物质组成的
3.掌握纯净物与混合物的概念并能区分常见物质是纯净物还是混合物
4.了解物质的组成与结构对性质的影响.
5．初步形成探究的欲望，培养严谨的科学态度。
【学习重点】
1、了解空气的组成
2、学会空气中氧气体积分数的测定
【学习难点】空气中氧气含量测定误差分析
学习过程
一、自主学习 新知初探
阅读第13页完成下面导学
三、空气的组成
1．二百多年前，法国化学家___拉瓦锡____用定量的方法研究了空气的成分，得出了空气由___氧气___和__氮气____组成。
2．空气的成分及其含量按体积分数计算，大约__氮气___占78%，__氧气__占21%
四、空气中氧气含量的测定实验
1．测定原理：利用 __红磷__ 在___密闭__容器中燃烧消耗___氧气_______，生成___五氧化二磷_______，则容器内气体压强____减小______，烧杯中的___水_______在外界大气压的作用下 使水进入容器 ，进而测定进入水的体积 来确定空气中氧气的含量。
2．实验现象：红磷燃烧，产生大量___白烟_______，过一会儿火焰熄灭，装置___冷却到室温_______后打开弹簧夹，观察到烧杯内的水被压入集气瓶中，集气瓶内水平面上升约__为瓶内总体积的1/5_，说明氧气约占空气体积的1/5。
五、纯净物和混合物
纯净物 混合物
概念 只由__________物质组成 由__________物质混合而成
特性 __________固定的组成和性质 __________固定的组成和性质，各物质都保持各自的性质
表示方法 可用化学符号表示，如氮气(N2)、二氧化碳(CO2)等 不能用固定的化学符号来表示
举例 氧气(O2)、硫(S)、一氧化碳(CO)等 空气、澄清石灰水、海水、糖水等
【答案】三、1．拉瓦锡 氧气 氮气2．氮气 氧气 稀有气体 0.03%
四、1．红磷 密闭 氧气 白色固体五氧化二磷 减小 水 进入集气瓶 水的体积
2．白烟 冷却 1/5五、一种 两种或两种以上的 有 没有
六、空气是一种宝贵的资源
1．氧气的用途
氧气可以供给呼吸，支持燃烧。举例：____________________________________________。
2．氮气的性质和用途
(1)物理性质：
氮气 颜色 状态 气味 标准状况下的密度 熔点 沸点 是否易溶于水
1.251g/L -209.9℃ -195.8℃
(2)化学性质：氮气的化学性质___________活泼，通常不支持燃烧。
(3)用途：制___________和___________的重要原料；用作___________(如焊接金属……、灯泡充氮……、食品防腐……)；医疗上在液氮冷冻麻醉条件下做手术；超导材料在液氮的___________环境下能显示超导性能。
3．稀有气体的性质和用途
(1)稀有气体包括___________、氪、氙、氡等。
(2)物理性质：没有___________、没有___________的气体，___________溶于水。
(3)化学性质：____________________________。
(4)用途：作保护气(焊接金属时隔绝空气，灯泡充稀有气体使灯泡耐用)；制电光源(发不同颜色光的霓虹灯)。
【答案】六、1．医疗急救、炼钢、气焊、宇宙航行等
2．(1)无色 气态 无味 不易溶于水(2)不 (3)硝酸 氮肥 保护气 低温
3．(1)氦、氖、氩(2)颜色 气味 难(3)很不活泼
三、提出问题 互动探究
探究点一、空气中氧气体积含量的测定
1．实验原理：利用固体红磷燃烧消耗了密闭容器中的氧气，生成五氧化二磷固体，使容器内 压强 减小。打开止水夹后，在大气压作用下，进入集气瓶的水的体积约 等于 (填“大于”“等于”“小于”)消耗掉的气体体积。
2．实验装置：如图所示。
3．实验探究
实验步骤 实验现象
①检查装置气密性，将导气管的一端插入水中， 两手紧贴容器的外壁 。 在导管口 有气泡冒出 说明气密性良好。
②将集气瓶的容积划分为5等份，并加以标记
③把燃烧匙内的足量红磷点燃后，迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞。 红磷继续燃烧产生浓厚的 白烟 ，放出热量。
④待集气瓶冷却到室温后，把导管插入盛水的烧杯中，打开止水夹 水进入集气瓶，其体积约占集气瓶容积的 1/5 。
4．实验问题思考
（1）红磷在集气瓶中燃烧，消耗的气体是 1/5 ；
（2）红磷在集气瓶中未能全部燃烧，说明了 氧气不足 ；
（3）集气瓶中剩余的主要气体是氮气吗？ 是氮气 ；
（4）打开止水夹后，为什么集气瓶中能吸入约占集气瓶容积1/5的水？
氧气约占空气体积的1/5，倒流入水的体积等于消耗的氧气的体积； 。
5．实验结论： 氧气约占空气体积的1/5。 。
探究点二、混合物和纯净物:
纯净物和混合物
物质 纯净物 混合物
概念 只由一种物质组成的物质称为纯净物 由两种或两种以上物质混合而成的物质称为混合物
区别 ①由同种物质组成，即相同的分子、原子或离子，具有固定的组成②可以用化学式表示，如氧气用O2表示③有固定的性质 ①由不同种物质混合而成，各种物质彼此间不反应，没有固定的组成②不能用化学式表示③无固定性质（如熔、沸点等），各自保持原物质的性质
举例 氧气、氮气、二氧化碳、蒸馏水、氢氧化钙等 空气、盐水、糖水、矿泉水、铝合金、酱油等
联系
探究点三、化学研究物质的结构
组成与结构决定物质的性质。
从宏观看，物质是由组成物质的基本要素 C、H、O、 N 组成的，如氧气由 O 元素组成的，金刚石由 C 元素组成，二氧化碳由 C 和 O 元素组成，碳酸氢铵由 C 、 H 、 O 、 N 四种元素组成。
2.取少量葡萄糖、砂糖、面粉分别放在燃烧匙中，在酒精灯上加热，观察到的现象是 有黑色固体生成 ，现象说明了葡萄糖、砂糖、面粉中都含有 碳 元素。
3. 一种物质可以通过化学变化变成其他物质，但反应物及生成物中应含有同种元素。
4.从微观看，任何物质都由 微粒 构成的，各种物质都有一定的组成与结构，组成与结构决定物质的性质。
根据教材P16图1-22、1-23，推测金刚石与石墨的有关性质：
材料 你推测的有关性质
金刚石 无色透明，具有特殊的光学性质、硬度大
石墨 质软、能导电
探究点四、化学研究物质的用途与制法
1．历史上几项重要的化学研究成果（阅读课本有关内容）
历史上许多科学家在科学研究领域作出重大贡献，请把左栏与右栏相关的项目用短线连结起来。
左栏 右栏
导电塑料 居里夫妇
得出空气是由氧气、氮气组成 门捷列夫
发表元素周期表 拉瓦锡
研究炸药改进了引爆装置 中国
发现放射性的钋和镭 三位科学家
首次人工合成了结晶牛胰岛素 诺贝尔
三、总结收获
四、检测反馈
1．下列物质中，属于纯净物的是( )。
A．清新的空气 B．冰红茶　　 C．清洁的海水 D．冰醋酸
2．下列选项不属于化学这门自然科学研究范畴的是 （ ）
A．物质的组成与结构 B．物质的性质与变化
C．物质的运动状态 D．物质的用途与制取
3.下列物质属于纯净物的是 （ ）
A. 蒸馏水 B. 海水 C. 葡萄酒 D. 岩石
4．用下图所示装置来测定空气中氧气的含量。对该实验认识不正确的是( )。
A．红磷的量不足会影响实验结论
B．装置不漏气是实验成功的重要因素之一
C．将红磷改为碳也能得到正确的实验结论
D．钟罩内气体压强的减少会导致水面的上升
5.用红磷燃烧测定空气中氧气含量的实验装置如图所示，实验过程中，下列做法会使实验结果产生明显误差的是（　　）
A．使用过量的红磷 B．把红磷改为蜡烛
C．恢复到实验开始前的温度才进行测量
D．不打开橡胶塞，用放大镜聚焦太阳光点燃红磷
答案：B
6．人类生活需要能量，下列能量主要是由化学变化产生的是 （ ）
A．电熨斗通电发出的热量 B．电灯通电发出的光
C．水电站利用水力产生的电能 D．液化石油气燃烧放出的热量
7．高锰酸钾是一种紫黑色晶体。高锰酸钾放在试管中加热时变成黑色粉末，并生成一种无色气体。在医学上，高锰酸钾可用于消毒、洗胃。上述对高锰酸钾的描述中，没有涉及的是（ ）
A．制法 B．物理性质 C．化学性质 D．用途
8. ⑴在以下叙述中：①镁带在空气中可以燃烧；②镁带在空气中燃烧；③水结成冰；④水能结成冰。属于物理变化的是_____；属于化学变化的是____；属于物质的物理性质的是____；属于物质的化学性质的是_____。（用编号填空）
9．下列物质中属于混合物的是_______，属于纯净物的是_______。（填序号）
①海水　②水蒸气　③白酒 ④二氧化碳 ⑤液态空气　⑥氮气　⑦加碘食盐
10．按下图组装仪器，关闭止水夹，通电使红磷燃烧。请回答下列问题：
(1)燃烧的现象是____________________________；
(2)红磷燃烧一段时间后，自动熄灭了，你认为原因是__________________________。
(3)冷却后，松开止水夹，你观察到的现象为____________________________。
答案(1)红磷继续燃烧，产生白烟，火焰慢慢熄灭
(2)集气瓶内的氧气已消耗完
　 (3)烧杯里的水倒吸到集气瓶内（或烧杯的水面下降），集气瓶中的水约占集气瓶容积的
11.某同学利用如图所示装置测定空气中氧气的含量，先用弹簧夹夹住橡皮管，点燃红磷，伸入瓶中并塞上瓶塞．等红磷燃烧熄灭后再打开弹簧夹；
（1）该反应的文字表达式为：______；
（2）打开弹簧夹后，发现集气瓶中的水少于其容积的，可能的原因有（写出两点）______、______。
【答案】（1）磷+氧气五氧化二磷
（2）红磷量不足；未等到冷却到室温就打开止水夹（或装置漏气）
【解析】（1）根据题意可知，红磷燃烧生成五氧化二磷，故其反应文字表达式为：磷+氧气
五氧化二磷；
（2）若红磷的量不足，导致不能将装置内的氧气完全反应掉，因此测得氧气的体积分数小于五分之一；
若装置漏气，导致空气进入集气瓶内，因此测得的氧气的体积分数小于五分之一；
若未等到装置冷却到室温，就打开止水夹，会使集气瓶内的气体处于膨胀状态，因此测得的氧气体积分数会小于五分之一；
综上所述，本题的答案为：红磷量不足；未等到冷却到室温就打开止水夹（或装置漏气）。
12.把金属钠用小刀轻轻切下一小块放入盛水的烧杯中，观察到钠与水剧烈反应，并放出热量，本身熔化成一个银白色小球，浮在水面上．根据以上叙述，推断金属钠具有的性质：
（1）物理性质：硬度______（选填“大”或“小”），密度比水______（选填“大”或“小”），熔点______（选填“高”或“低”），颜色是______；
（2）化学性质：______。
【答案】（1）小；小；低；银白色；（2）能和水反应
【解析】（1）可以用小刀切下说明钠的质软（硬度小）；能浮在水面上，说明钠的密度比水小；钠与水剧烈反应放出的热量能使其熔化说明钠的熔点低；熔化成银白色小球，说明钠的颜色为银白色；
（2）根据题意，钠能与水剧烈反应，需要通过化学变化才能表现出来，属于化学性质；
故答案为：（1）小；小；低；银白色；（2）能和水反应。

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