资源简介

(共27张PPT)
2.1 空气的组成
核心素养目标
1.科学探究与实践能力：
通过 “测定空气中氧气含量” 的实验设计与操作，理解实验原理，学会观察现象、分析误差，培养实证意识和实验探究能力。
能区分混合物与纯净物，并举例说明生活中常见的混合物，体会分类思想在化学研究中的应用。
2.化学思维与方法建构：
建立 “空气是由多种气体组成的混合物” 的基本观念，认识空气各成分的体积分数及其稳定性，理解空气是重要的自然资源。
3.科学态度与社会责任：
认识空气对生命活动的重要性，增强保护空气质量的责任意识。
学习重难点
学习重点
1.空气的主要成分及体积分数。
2.测定空气中氧气含量的实验原理、现象及结论。
3.混合物与纯净物的概念及实例判断。
学习难点
1.理解 “测定空气中氧气含量” 实验的设计逻辑及误差分析。
2.从宏观现象到微观解释的思维转化。
新课导入
空气的“捕获”
PART 01
1.空气中氧气体积分数的测定
空气看不见摸不着，怎么证明它的存在？空气中含有哪些物质？化学家是怎样研究空气的？要回答这些问题，最好的方法就是通过实验来探究。
【实验探究】
利用图所示的实验仪器，组装成图中所示的实验装置，请你利用该实验装置把一个集气瓶中的部分空气“捕获”到另一个集气瓶中。简要说明其原理。
分液漏斗
集气瓶
水槽
实验装置
为了成功地进行实验，首先应检查装置的气密性，确保装置不漏气。
实验内容 实验原理 实验装置
向分液漏斗中加水，然后打开分液漏斗的玻璃旋塞使集气瓶中的部分空气沿导管进入水槽中的集气瓶 空气的主要成分不溶于水
1.空气中氧气体积分数的测定
【方法引导】
检查装置气密性的方法如图所示。用手握住试管时，导管口有气泡冒出；松开手后过一段时间，导管中会形成一段水柱，则说明装置的气密性良好。
检查装置的气密性
方法原理：气体的热胀冷缩
现象及结论：用手握住试管时，导管口有气泡冒出；松开手后过一段时间，导管中会形成一段水柱，则说明装置的气密性良好
1.空气中氧气体积分数的测定
1.空气中氧气体积分数的测定
空气中氧气的体积分数是多少？为了弄清楚这个问题，可以设计实验，让某种物质在一定条件下把盛有空气的容器中的氧气完全消耗掉，测量反应后容器中剩余气体的体积，即可以推断出氧气在空气中所占的体积分数。
通过如下实验，可以粗略测定空气中氧气的体积分数：
（1）将集气瓶的容积划分为 5 等份并加以标记。
（2）将橡胶管上的止水夹夹紧，在燃烧匙内装入足量的红磷，在酒精灯火焰上点燃红磷后，将燃烧匙迅速伸入集气瓶内，塞紧橡皮塞，观察到什么现象？红磷在集气瓶中燃烧，消耗了什么气体？
1.空气中氧气体积分数的测定
3. 待火焰熄灭后，观察红磷是否有剩余。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，观察到什么现象？
4. 依据实验现象推断空气中氧气所占的体积分数。
红磷要足量
水
待冷却到室温后再打开弹簧夹
实验原理：利用红磷燃烧消耗密闭容器内空气中的氧气，使密闭容器内压强减小，在大气压的作用下，水进入容器，进入容器内水的体积即为减少的氧气的体积。
1.空气中氧气体积分数的测定
1.空气中氧气体积分数的测定
实验现象：
红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量。冷却至室温后，
打开弹簧夹，烧杯中的水被吸入集气瓶，瓶内液面上升
至1个等份的标记附近，进入瓶内的水的体积约占瓶内原
空气总体积的1/5。
实验结论 ：
氧气约占空气总体积的五分之一；
氮气不能燃烧，也不支持燃烧且不
易溶于水，且不与水反应。
红磷＋氧气 五氧化二磷
点燃
1.空气中氧气体积分数的测定
【思考讨论】
（1）已知空气中氧气的体积分数约为五分之一。观察到的实验结果是否接近这个数值？若相差较大，分析产生误差的原因。
可能原因 影响
装置漏气 反应结束后外界空气进入
红磷量不足 氧气不能完全被消耗
未待装置冷却到室温就打开止水夹 温度较高，剩余气体处于膨胀状态，瓶内压强较大
点燃的红磷插入瓶中后未立即塞上橡皮塞 空气受热膨胀，部分逸出
实验前止水夹未夹紧 部分空气受热膨胀沿导管逸出
1.空气中氧气体积分数的测定
【思考讨论】
（2）蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水。能否用蜡烛代替红磷进行相同实验，为什么？
石蜡＋氧气 二氧化碳+水
点燃
蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水，有额外的气体生成，会占用消耗氧气的体积，导致实验出现误差。
为了降低实验出现的误差，还有什么其他的方法，测定空气中氧气含量呢？
2.测定空气中氧气含量的其他方法
测定空气中氧气含量的数字化实验
数字化实验利用传感器和信息处理终端进行实验数据的采集与分析。实验时一般将传感器、数据采集器和计算机依次相连，采集实验过程中各种物理量（如温度、压强、浓度等）的数据，通过软件对数据进行记录、呈现和分析。我们可以将测定空气中氧气的含量设计成数字化实验。
实验步骤如下：
（1）将氧气传感器与数据采集器、计算机连接；
（2）把氧气传感器插入盛有空气的容器，采集数据；
（3）通过相关软件处理数据，并在计算机屏幕上显示空气中氧气的含量。
2.测定空气中氧气含量的其他方法
纯净物和混合物
PART 02
1.纯净物和混合物
纯净物 混合物
组成
性质
表示
实例
联系 只由一种物质组成
由两种或两种以上的物质混合而成
有固定的组成与性质，如具有固定的熔点、沸点等。
没有固定的组成与性质，各物质保持各自的性质。
可用化学符号表示，如氧气（O2）
无固定的化学符号
空气、海水等
氧气、水等
纯净物
混合物
混合
分离
空气的组成
PART 03
1.空气的成分
成分 体积分数
氮气（N2） 78%
氧气（O2） 21%
稀有气体 0.94%
二氧化碳（CO2） 0.03%
其他气体和杂质 0.03%
氮气78%
氧气21%
其他成分1%
巧学妙记：空气的成分
氮七八，氧二一，零点九四是稀气，还有两个点零三，二氧化碳和其他，体积分数要记清，莫与质量混一起。
2.氮气
（1）氮气的性质
①物理性质
颜色、气味 无色、无气味
溶解性 常温、常压下1体积水中大约只能溶解0.02体积的氮气
气液转化
②化学性质
通常情况下，氮气的化学性质稳定。
2.氮气
（2）氮气的用途
液氮用于
医疗手术
用于制氮
肥、硝酸
用作灯泡
保护气
用作粮食、
瓜果的保护气
3.稀有气体
概述 稀有气体（是混合物）包括氦气、氖气、氩气等
化学 性质 在通常条件下不与其他物质发生化学反应
用途 ①氦气可用来填充电子管、气球、气体温度计和潜水服，也可作焊接金属的保护气；
②氖气常被用作霓虹灯的填充气，放电时能发出橘红色的光；
③氩气可用作电弧焊接的保护气等
随堂测试
1. 利用如图所示装置测定空气中氧气的含量(装置气密性良好)。下列操作不正确的是（ ）
A.实验前用弹簧夹夹紧胶皮管
B.将集气瓶内水面上方空间分为5等份
C.点燃红磷后，立即将燃烧匙伸入瓶中并塞紧胶塞
D.红磷熄灭后，立即打开弹簧夹，观察现象
D
随堂测试
2. 如图是测定空气中氧气体积分数实验的两个改进装置，下列有关说法错误的是（ ）
D
A.装置a中的气球先变瘪后膨胀
B.装置a可以证明空气中含有氧气
C.用装置b实验时未冷却至室温就
打开止水夹，测得结果会偏小
D.装置b中实验结束后集气瓶内水的体积等于被消耗的氧气体积
随堂测试
3. 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，下列做法不会使实验结果产生明显误差的是（ ）
A.装置漏气
B.把红磷改为蜡烛
C.未冷却到实验开始前的温度就打开弹簧夹
D.使用过量的红磷
D
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