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(共27张PPT)
第四单元 我们周围的空气
第一节 空气的组成(1)
学习目标
通过对拉瓦锡空气成分测定实验的反思及空气中氧气含量测定的实验探究，得出定量测定测定气态混合物组成的思路与方法。
通过阅读课本中的干燥洁净的空气成分饼图，能知道空气的各成分占比。
1
2
小明
猜个小迷题，
看不见，摸不着，
可是人人离不了，没了它，风也不见了，你知道是什么吗？
小丽
空气！我们知道空气是混合物，空气由什么物质组成呢？我们来探究一下吧！
情景导入
01
空气的组成
卢瑟福1772年 “浊气”（除了可助燃的、供呼吸的）
普利斯特里1774年
脱燃素空气（氧气）
拉瓦锡1775年命名氧气、氮气
1892年瑞利发现氩气
1785年卡文迪什预测稀有气体
1898年拉姆齐发现氪气、氖气、氙气
空气的组成发现史
自主学习
阅读教科书p84内容，回答以下问题：
干燥洁净的空气的成分是怎样的，如果按照体积计算，各占比多少？
氮气占比约为78%,氧气占比约为21%，氩气约为0.934%，二氧化碳约为0.038%，其他气体约为0.002%（包含有氦、氖等气体）。
占比最多
稀有气体
逐年递增
练习一
1. 下列关于空气的说法错误的是（ ）
A. 空气中含量最多的气体是氮气
B. 空气是由多种物质组成的混合物
C. 空气中二氧化碳含量大于稀有气体含量
D. 空气中的多种成分在工农业生产中具有重要作用
C
2. 下列事实说明空气中含有哪种物质？
（1）氢气能在空气中燃烧。
（2）可以利用空气制造氮肥。
（3）酥脆的饼干在空气中会逐渐变软。
（4）植物通过光合作用合成葡萄糖等有机物。
氧气
氮气
水蒸气
二氧化碳
02
测定空气中的氧含量
小丽
最开始人们一直把空气看作是一种单一成分的物质，后来科学家通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，才认识到空气组成的复杂性。
燃烧现象和呼吸作用都和氧气有关，那么氧气的含量是怎样测量的呢？
现在，我们可以用氧气传感器准确的测得空气中的氧含量（体积分数）。
现在可以借助仪器轻松的测得空气中的氧气含量，但在二百年前可并不容易，1775年，拉瓦锡首次测定了空气中的氧含量，他是如何做到的呢？
阅读教科书p85科学史话，了解拉瓦锡探究对空气成分测定的实验，思考以下问题：
1.拉瓦锡测定空气的实验为什么选择在密闭容器中进行？
在密闭容器中进行反应，可以避免外界空气的干扰，才能准确的测定空气的成分。
原理：汞+氧气 氧化汞
加热
现象：玻璃钟罩内汞液面上升，约为钟罩体积的1/6
用时12天
2. 加热条件下，汞与氧气化合生成氧化汞。拉瓦锡选择金属汞作为反应物有什么优点？
①汞在加热条件下，只和氧气反应，生成物为固态的氧化汞（红色），不影响容器内压强。
②汞为液态，在汞槽中起到液封作用，并能直接用来测见反应器内空间体积的变化。
③汞的沸点较低，汞蒸气能与氧气反应较充分，将容器里的氧气几乎消耗干净。
④生成的氧化汞分解又能得到汞和氧气，把得到的氧气加到剩下的4/5体积的气体中，结果所得气体与空气的性质完全一样。
3. 通过观察哪些现象、测量哪些数据就可以判断出空气中氧气的含量？
观察汞在钟罩内液面上升的现象（因为氧气体积被消耗，钟罩内压强减小，汞槽内的汞会进入钟罩内），测量汞上升的体积占钟罩内的体积比。
思考讨论
如果需要我们参照拉瓦锡的实验，设计一个实验装置来粗略的测定空气中氧气的含量，需要考虑哪些方面？
①密闭体系的构建
②耗氧物质的选择
③定量现象的解释
只消耗掉氧气，又不产生新气体
活动探究 测定空气中的氧含量
1.实验原理
测定空气中的氧气含量实验原理：
一般都是利用化学反应完全消耗空气中的氧气（不与空气中其他物质反应），并且不引入新的气态杂质，导致容器内的压强减小，测得减少的体积即为氧气的体积。
药品过量
镁在点燃条件下不仅会与氧气反应，还会与空气中的氮气发生反应。
木炭与氧气反应会产生二氧化碳（气态）
铜+氧气 氧化铜（黑色）
加热
Cu
O2
CuO
2.实验装置
注射器里的空气体积
硬质玻璃管里的空气体积
+
=空气的总体积
调节气压，防止加热时气体膨胀将橡皮塞冲出，并使氧气完全反应。
3.实验步骤
（1）将一支硬质玻璃管注满水（两端用橡皮塞封住），然后打开上端橡皮塞，将水倒入量筒中，记录体积。
（2）如上图所示，在另一支干燥的硬质玻璃管中装入铜粉，两端塞上带玻璃导管的橡皮塞，其中一端用气球密封。移动注射器活塞，在注射器中留存一定体积的气体，记录体积后与硬质玻璃管另一端密封连接。根据酒精灯的高度，将玻璃管固定在铁架台上。
（3）用酒精灯在铜粉部位加热，加热时多次缓慢推拉注射器。
（4）停止加热后，待玻璃管冷却至室温，将气球内的气体全部挤出。待注射器活塞稳定后，记录注射器中气体的体积。
水的体积=硬质玻璃管的体积
思考与讨论
1.为什么加热时要不断推拉注射器？
使得铜与氧气充分反应
2.为什么停止加热后，要等完全冷却后，再读数？
装置内气体未完全冷却前，气体体积膨胀，如果读数，会使测量的剩余气体体积偏大。
硬质玻璃管的容积 反应前注射器中气体的体积 反应后注射器中气体的体积 反应消耗氧气的体积
4.记录数据（实验视频里的数据）
50mL
25mL
10mL
15mL
15mL
75mL
=
1
5
5.实验结论
氧气约占空气体积的1/5
6.反思
上述实验在哪些环节上可能造成误差？如何避免或减小误差？
(1)铜粉的量不足
(2)装置气密性差
(3)未等完全冷却后就直接读数
(4)在加热过程中，未充分推拉注射器活塞
(5)加热温度不够，反应时间不长
结果偏小
红磷测定空气中的氧气含量
1.反应原理
红磷+氧气 五氧化二磷
点燃
2.实验现象
①发出黄白色火焰，产生大量白烟
②打开止水夹，由于瓶中氧气被消耗，右边烧杯里的水会被压入瓶中，瓶中液面上升约占空气体积的1/5
3.实验结论
氧气约占空气体积的1/5
练习二
1. 用来测定空气成分的方法有很多，有人用右图所示的简易装置来测定空气中氧气的含量（已知红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷固体）。下列对该实验认识正确的是（ ）。
A. 使用红磷的量多或少，都不会影响实验结果
B. 燃烧足够的红磷可使进入钟罩的水占钟罩容器的 4/5
C. 红磷燃烧消耗空气中的氧气，使钟罩内压强下降，水面上升
D. 红磷停止燃烧后，立即观察记录水进入钟罩的刻度
C
2．用如图所示装置进行实验，测定出空气中O2约占1/5按体积计算）。下列叙述不正确的是（ ）
A．②中瓶内空气的体积约为200mL B．可加热铁丝引燃铜匙中的白磷
C．白磷的作用是消耗②中瓶内的O2 D．最终注射器活塞移至约40mL刻度线处
D
检测与提升
1．历史上第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的科学家是( )
A．拉瓦锡 B．居里夫人 C．诺贝尔 D．门捷列夫
A
2．下列有关空气的说法正确的是( )
A．空气是混合物 B．空气是由空气分子构成
C．空气中氮气极易溶于水 D．空气中稀有气体的体积分数最大
A
3．用如图所示装置测定空气中氧气的含量，下列说法正确的是( )
A．点燃燃烧匙内的白磷后缓慢地将燃烧匙插入瓶中，塞紧瓶塞
B．用细铁丝代替白磷进行实验，可以得出相同的实验结论
C．不打开瓶塞，聚焦太阳光引燃足量白磷，实验效果更好
D．若实验过程中，没有将弹簧夹夹紧，不会影响实验结果
c
点拨：缓慢插入会使得容器内气体受热膨胀跑出部分，造成实验结果偏大
祝同学们学习进步！
下节课再见

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