《空气组成的探究》 导学案

《空气组成的探究》导学案
一、学习目标
1、了解空气的主要成分及所占比例。

2、掌握测定空气中氧气含量的实验原理、装置、操作步骤及注意事项。

3、理解纯净物和混合物的概念，能区分常见的纯净物和混合物。

4、培养观察、分析和解决问题的能力，以及实验探究的能力。

二、学习重难点
1、重点
（1）测定空气中氧气含量的实验。

（2）空气的主要成分及所占比例。

（3）纯净物和混合物的概念及区分。

2、难点
（1）测定空气中氧气含量实验的原理及误差分析。

（2）对纯净物和混合物概念的准确理解。

三、知识准备
1、回忆生活中与空气有关的现象和经验。

2、思考空气是由什么组成的。

四、学习过程
（一）空气成分的发现史
很早以前，人们认为空气是一种单一的物质。

直到 18 世纪 70 年代，法国化学家拉瓦锡通过实验，得出了空气是由氧气和氮气组成的结论。

拉瓦锡把少量的汞放在密闭的容器里连续加热 12 天，发现有一部
分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里的空气体积差不多减
少了 1/5。

他研究了剩余 4/5 体积的气体，发现这部分气体既不能供给
呼吸，也不能支持燃烧，他把这部分气体叫做氮气。

拉瓦锡又把红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器里加强热，
得到了汞和氧气，而且氧气的体积恰好等于密闭容器里减少的空气体积。

他把得到的氧气加到前一个容器剩下的 4/5 体积的气体中，结果所得气体跟空气的性质完全一样。

通过这个实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，其中氧气约
占空气总体积 1/5 的结论。

（二）测定空气中氧气含量的实验
1、实验原理
利用红磷在空气中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷固体，使密闭
容器内压强减小，在大气压的作用下，进入容器内水的体积即为减少
的氧气的体积。

化学方程式：4P ＋ 5O₂点燃 2P₂O₅
2、实验装置
（1）仪器：集气瓶、燃烧匙、导管、烧杯、弹簧夹。

（2）药品：红磷。

3、实验步骤
（1）连接装置，并检查装置的气密性。

（2）在集气瓶内加入少量水，并将水面上方空间分为五等份，做好标记。

（3）用弹簧夹夹紧乳胶管，点燃红磷，迅速伸入集气瓶内，并塞紧瓶塞。

（4）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹。

4、实验现象
（1）红磷燃烧，产生大量白烟。

（2）冷却后打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积约占集气瓶内原空气体积的 1/5。

5、实验结论
氧气约占空气总体积的 1/5。

6、误差分析
（1）导致测定结果小于 1/5 的原因可能有：
①红磷的量不足，氧气没有完全消耗。

②装置气密性不好，冷却过程中有外界空气进入。

③未冷却至室温就打开弹簧夹。

（2）导致测定结果大于 1/5 的原因可能有：
①点燃红磷后，伸入集气瓶的速度过慢，使装置内的部分空气受热逸出。

②弹簧夹未夹紧，红磷燃烧时瓶内部分空气受热从导管逸出。

（三）空气的成分及体积分数
按体积计算，氮气约占 78%，氧气约占 21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙等）约占 094%，二氧化碳约占 003%，其他气体和杂质约占 003%。

需要注意的是，这里的体积分数是指在通常情况下的大致比例，空气中各种成分的含量在不同的地区和环境中可能会有所差异。

（四）纯净物和混合物
1、纯净物
由一种物质组成的物质叫做纯净物。

纯净物有固定的组成和性质，可以用专门的化学符号来表示，如氧气（O₂）、氮气（N₂）、水（H₂O）等。

2、混合物
由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫做混合物。

混合物没有
固定的组成和性质，各成分保持各自的性质，如空气、海水、糖水等。

（五）课堂练习
1、下列物质中属于纯净物的是（）
A 空气
B 氧气
C 糖水
D 海水
2、空气中含量最多的气体是（）
A 氧气
B 氮气
C 二氧化碳
D 稀有气体
3、在用红磷测定空气中氧气含量的实验中，若红磷的量不足，则
测定结果会（）
A 偏大
B 偏小
C 不变
D 无法确定
（六）课堂小结
通过本节课的学习，我们了解了空气成分的发现史，掌握了测定空
气中氧气含量的实验，知道了空气的主要成分及所占比例，学会了区
分纯净物和混合物。

（七）课后作业
1、复习本节课所学内容，完成课本上的相关习题。

2、查阅资料，了解空气中其他成分（如稀有气体）的用途。

五、学习拓展
1、思考还有哪些方法可以测定空气中氧气的含量。

2、了解空气质量报告中的各项指标及其含义，关注空气质量。