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3.1 空气与氧气 第1课时（教学设计）
年级 八年级 授课时间
课题 3.1 空气与氧气
教学 目标 科学观念：知道空气的主要成分，了解组成空气的各主要成分的体积分数。了解工业上制取氧气的方法。 科学思维：了解空气（氧气、氮气、稀有气体等）的利用，认识空气对人类的重要作用。 探究实践：初步学习实验室制取氧气的方法（过氧化氢分解和加热分解高锰酸钾或氯酸钾)，了解实验室制取氧气的仪器名称、装置的连接、检查装置气密性的方法、收集氧气的方法和检验氧气性质的方法。 态度责任：提升探究意识，树立空气与生命相适应的理念。
教学 重难点 重点：认识氧气的主要性质及用途，能通过氧气的性质理解氧气的广泛用途；能用模型解释氧气与一些物质的反应。 难点：了解化合反应和分解反应，以及这两类反应间的区别。
学情 分析 本节内容深入探究空气奥秘，揭示其成分及体积分数，理解其对人类生活的重要性。学生将了解氧气、氮气等关键成分的作用，并认识其影响日常生活的方式。同时，掌握氧气性质与用途，通过模型解释其反应过程。在实验室中，学习制备氧气的方法，包括分解过氧化氢和加热高锰酸钾等，掌握装置连接、气密性检查和收集检验技巧。此外，了解工业制氧流程和化合、分解反应的基本概念。本节内容不仅深化对空气的认识，还培养实验技能和科学思维，为后续学习奠定基础。
教学 准备 课件、课本、多媒体、活动器材等
教学过程
教师活动 学生活动
新 课 导 入 同学们，你们知道吗？在我们的周围，有一种看不见、摸不着却又无处不在的东西，它包围着我们，支撑着我们的生命活动，它就是——空气。 那么，你能想象一个实验或举出一个实例，来证明我们身边确实有空气存在吗？想象一下，当你吹起一个气球，气球逐渐鼓胀起来，这其中的“动力”正是来源于空气。或者，你可以尝试将一个玻璃杯倒扣在水槽中，然后慢慢提起，你会发现杯内留存了一部分空气，水并没有完全填满整个杯子。这些都是我们生活中能够直观感受到空气存在的简单实例。 接下来，我们来探讨一下，空气中到底有哪些物质呢？通过科学家们的研究，我们得知空气并非单一成分的气体，而是一个复杂的混合物。其中，最主要的成分是氮气，大约占据了空气体积的78%；而氧气，则是我们呼吸所必需的气体，占据了空气体积的约21%；此外，还有少量的二氧化碳、稀有气体以及微量的水汽和尘埃等。 那么，这些物质在空气中的体积比是多少呢？就像我们之前提到的，氮气大约占据了78%，氧气占据了21%，而其他的成分则只占据了剩下的1%。这个比例在地球的大气层中相对稳定，为生命体提供了适宜的生存环境。 今天，我们就将一起探索这个无处不在、却又常常被我们忽视的重要物质——空气，特别是其中的氧气，看看它们在我们的生活中扮演着怎样的角色，以及它们是如何影响我们的日常生活的。让我们开始这段奇妙的科学之旅吧！ 学生思考
新 知 讲 授 一、空气的成分 思考与讨论：空气是无色无味的，如何证明空气存在？ 学生思考后回答： （1）风——空气的流动 （2）一塑料袋的空气难以压缩——空气有体积 （3）给车胎打气 ，涨起来——空气有体积 （4）羽毛在空中慢慢下落——空气有阻力 科学史介绍：人类对空气的认识是一个漫长的过程。 远古时代，人们认为空气是简单物质。 1669年梅猷曾根据蜡烛燃烧的实验，推断空气的组成是复杂的。 1772年，英国人卢瑟福发现空气中有种既不能供动物呼吸也不支持燃烧的氮气。 1773年前后，瑞典化学家舍勒用实验证明，空气中还含有另外一种能够供动物呼吸而且支持燃烧的氧气。 1774年法国的化学家拉瓦锡通过实验，确定空气的组成为氮气和氧气氧气约占空气体积1/5。 思考与讨论：如何设计实验检验空气的这些成分？ 1. 二氧化碳（CO2）的检验 用吸管向试管中的澄清石灰水中吹气，观察现象 试剂：澄清的石灰水 现象：澄清的石灰水变浑浊。 解释： CO2 ＋ Ca(OH)2 ＝ CaCO3 ↓＋ H2O 2. 氧气（O2）的检验 把一根燃着的木条熄灭后插入氧气集气瓶中，观察木条在空气中和氧气集气瓶中燃烧的剧烈程度是否相同？ 现象：在氧气中木条燃烧更剧烈 结论：空气中含有氧气 3. 水（H2O）的检验 试剂：无水硫酸铜（白色） 现象：无水硫酸铜遇水变蓝色 解释：CuSO4 ＋ 5H2O ＝ CuSO45H2O 二、空气中氧气含量的测定 思考：空气中混有多种不同的气体，那么不同气体在空气中的含量分别是多少呢？ 1. 空气中氧气含量的测定 实验原理：红磷＋氧气→点燃→五氧化二磷 生成物为固体，使密闭容器内气体体积减小，导致容器内压强小于外界大气压，水进人密闭容器，进人容器内水的体积即为减少的氧气的体积 实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，并放出热量；水沿导管进人集气瓶，进人集气瓶内水的体积约占集气瓶内空气总体积的1/5 实验改进： (1)氧气约占空气总体积的1/5； (2)氮气不能燃烧，也不支持燃烧，且不易溶于水 2.提醒： 实验成功的关键： (1)红磷要过量，保证完全消耗容器内空气中的氧气。 (2)装置的气密性必须良好，不能漏气。 (3)必须冷却到室温才能打开止水夹。 3.归纳： 对实验结果的误差分析 (1)测量结果偏小： ①装置漏气，导致冷却到室温后，外界空气会进入一部分。 ②红磷的量不足，不能将装置内的氧气消耗完全。 ③导管中事先没有注满水，燃烧冷却后，一小部分水滞留于导管中，进入瓶内的水偏少。 ④装置未冷却到室温就打开止水夹，此时集气瓶内气体还处于受热膨胀状态，压强变化不明显，进入瓶内的水的体积偏小。 (2)测量结果偏大： ①点燃红磷后插入集气瓶速度太慢，使集气瓶中部分气体受热逸出，冷却至室温后，进入瓶内的水的体积偏大。 ②实验前未夹紧止水夹，会使部分空气受热膨胀沿导管逸出，冷却至室温后，进入瓶内的水的体积偏大。 ③选用了能与空气中其他气体反应的物质，如镁就可以与空气中的氧气、氮气、二氧化碳发生反应。 各种实验测定表明，空气中有多种成分。 空气中各成分的体积大约是：氮气 78%，氧气21%， 稀有气体0.94%， 二氧化碳0.03%、其余气体和杂质0.03%。在通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。 三、空气的利用 稀有气体在通电时发出不同颜色的光。 氧气在水中不是不溶，而是溶解的量很少，水中的鱼等生物就是依靠这溶解的少部分氧气生存的。 学生思考后回答
课 堂 练 习 1．下列关于空气中各组成部分的说法中，正确的是（　　） A．稀有气体没有任何使用价值 B．氧气极易溶于水 C．二氧化碳是导致酸雨的主要原因 D．氮气可用于食品防腐 【答案】D 【解析】A、稀有气体具有重要的应用、作保护气等，错误； B、氧气不易溶于水，错误； C、二氧化碳是导致温室效应的主要气体，错误； D、氮气的化学性质稳定，用于食品防腐，正确。 故选D。 2．根据图判断下列说法正确的是（　　） A．空气中主要含氮气和氧气 B．空气是纯净物 C．空气中含量最多的气体是氧气 D．空气中不含二氧化碳气体 【答案】A 【解析】A、从图中可以看出，氮气占78%，氧气占21%，正确； B、从图中可以看出，空气中含有氮气、氧气等多种气体，空气是混合物，错误； C、从图中可以看出，空气中含量最多的气体是氮气而不是氧气，错误； D、空气中各成分的体积分数分别是：氮气大约占78%、氧气大约占21%、稀有气体大约占0.94%、二氧化碳大约占0.03%、水蒸气和其它气体和杂质大约占0.03%。图中的其他成分包括二氧化碳，错误。 故选A。 3．某同学在验证空气成分时采用了以下方法，可行的是（ ） A．用大针筒向小试管中的澄清石灰水中注气，检验空气中是否含有二氧化碳 B．向玻璃上哈气，玻璃上会凝结成许多小水珠，检验空气中是否含有水分 C．观察带火星的木条是否在空气中复燃，检验空气中是否含有氧气 D．观察硫酸铜晶体在空气中是否变蓝，检验空气中是否含有水分 【答案】A 【解析】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以用大针筒向小试管中的澄清石灰水中注气，检验空气中是否含有二氧化碳，正确； B、向玻璃上哈气，不是空气中成分，而是人体呼出的气体成分，错误； C、氧气能使带火星的木条复燃，但是空气中氧气含量低，不能使带火星木条复燃，所以不能验证是否含有氧气，错误； D、硫酸铜白色粉末遇到水变为蓝色的硫酸铜晶体，不能通过观察硫酸铜晶体爆露在空气中是否变蓝，检验空气中是否含有水分，错误。 故选A。
课 堂 小 结 1.空气中各成分的体积大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.93%、二氧化碳0.04%、水蒸气等其他杂质0.03%。且通常情况下，空气中各成分的比例保持相对稳定。 2.空气是一种重要的天然资源，生产和生活中有着广泛的用途。 3.氧气可用于呼吸、助燃等。氮气可作保护气或冷冻剂，稀有气体可用于制作电光源。
板 书 设 计 空气的成分及作用 氮气（78％）：冲入灯泡延长使用寿命，用于食品防腐、保鲜，液态氮可作冷冻剂，是制作化肥、炸药的原料。 氧气（21％）：供给生物呼吸，支持燃料的燃烧。 其它气体（1%）：氨、氖、氩、氪、氙、氢
作 业 设 计
反 思 评 价

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