2.1人类赖以生存的空气 第1课时 认识空气“大家族”我们需要洁净的空气

第二章说明《浩瀚的大气》是化学初三年级第一学期（试用本）>上教版>第二章。

从本章开始学生将“有重点地研究一些我们身边的物质”，因此本章是学生走好“化学之旅”的奠基内容。

本章的知识框架基本着眼三条主线：①认识物质组成的主线。

从微观角度，物质由分子、原子等微粒构成；从宏观角度，物质由元素组成的。

弄清了这些关系，就为以后研究具体物质打好了基础。

②化学研究方法的主线。

以最熟悉的空气为入口，以氧气为抓手，真实感受化学是一门以实验为基础的自然科学，实验探究是化学研究的重要方法。

通过探究“空气中氧气的体积分数”等活动，为以后研究元素化合物的性质等理顺思路。

③化学反应中量的主线。

无论化学反应怎样千变万化，必然遵循质量守恒定律，这是化学计算的前提，而化学计算的基础是物质的量。

弄懂了这些关系，就为今后化学计算做好了准备。

本章知识结构：2．1人类赖以生存的空气（共2课时）第1课时认识空气“大家族”我们需要洁净的空气一、设计思想本节课的学习内容学生本来就比较熟悉,并且经过《科学》的学习，对空气的成分已有了初步认识。

但要让他们用科学的、规范的语言来表述却有一定难度。

基于学情实际，设计教学时，对教材内容作了适当重新安排。

课内主要让学生认识空气，了解空气的污染和防治。

重点之一是通过了解拉瓦锡实验原理后，探索空气中氧气的体积分数。

重点之二是对课前调查资料的整理和归纳，清晰认识空气污染的危害性和防治污染的迫切性。

本着“从学生熟悉的事物入手，进行科学教育”的原则，先让学生给李峤的诗起名。

随后让学生用多种方式感知空气的存在，并预设二个环节让学生认识拉瓦锡的实验原理，一是在做证实空气存在的小实验时，让学生用吸耳球吸掉集气瓶内部的空气；二是观察拉瓦锡实验的flash。

既为测定空气中氧气的体积分数作铺垫，又使学生明白拉瓦锡实验的原理。

在此基础上，学生设计、实施自己的实验方案，从而突破本节课的难点，突出本课的重点。

由于学生接触化学的时间很短，教师要充分考虑学生在自主探究过程中可能碰到的困难。

空气污染对人类造成的危害，学生既有切身感受，又时常耳闻目睹。

因此，在课前布置了一项活动，让学生调查本地区空气污染情况与原因，并提出防止污染的措施。

既能充分调动学生积极性，又能开发学生潜能，培养学生收集和处理信息的能力，也使学生充分认识到空气是一种十分重要的自然资源。

二、教学目标1. 知识与技能（1）了解空气的主要成分，知道氮气和氧气的体积分数。

（2）知道大气圈的结构与臭氧层的作用，了解氮气和稀有气体的常见用途。

（3）了解当前的空气质量状况，知道大气污染和酸雨形成的主要原因，了解防治空气污染的常见处理方法及其重要意义。

2. 过程与方法：（1）通过“粗略测定空气中氧气的体积分数”的实验操作，学会设计实验进行探究活动，培养学生的观察、分析能力。

（2）通过对空气污染情况的调查活动，初步培养学生收集、阅读和处理信息的能力。

3. 情感态度与价值观：（1）通过模拟实验，体验化学实验带来的乐趣，养成实事求是的科学态度，形成善于合作、勤于思考、严谨求实的科学精神。

（2）通过调查活动，增强学生的环保意识，感悟空气是一种宝贵的自然资源，养成关注自然、热爱化学的情感。

三、重点和难点教学重点：使学生了解定量研究空气成分的实验方法，知道空气的主要成分。

教学难点：设计探究实验，对空气中氧气的体积分数进行定量实验分析。

四、教学用品药品：蜡烛、木炭、白磷、水。

仪器：水槽、集气瓶、广口瓶、燃烧匙、止水夹、导管、吸耳球、烧杯、乳胶管。

媒体：多媒体电脑、实物投影仪、PPT课件。

五、教学流程1. 流程图2. 流程说明[1]创设情境，导入新课。

[2][3]学生朗读李峤的诗，并根据自己的理解给诗起名。

[4][5][6]学生叙述自己是如何感受到空气存在的，证实集气瓶中有空气存在，并用吸耳球吸掉瓶内空气，感悟进入的水的体积与吸掉的空气的体积的关系。

[7][8][9]学生阅读教材，了解大气圈的构造及臭氧层的作用。

[10][11][12][13][14][15][16]学生了解拉瓦锡实验原理，根据这一原理，自己设计实验，确定方案，测定空气中氧气的体积分数。

帮助第一次探究实验失败的小组，寻找原因，修正实验方案，进行第二次探究实验，认识影响实验成败的主要因素。

[17]知道空气的主要成分，具体了解氮气和氧气的体积分数。

[18][19][20][21]学生阅读教材，了解氮气、稀有气体的性质与用途，知道稳定结构。

[22][23][24][25] 交流调查体会，认识空气污染的危害性，寻找防治措施。

[26]师生共同回忆学习本节课的具体收获、解决疑问，结束本课。

六、教学案例1. 教学过程2. 主要板书3. 相关链接李峤诗：解落三秋叶，能开二月花。

过江千尺浪，入竹万竿斜。

拉瓦锡实验的FLASH网址：/view/593420.htm稀有气体的发现：二百多年前，人们已经知道，空气里除了少量的水蒸气、二氧化碳外，其余的就是氧气和氮气。

1785年，英国科学家卡文迪许在实验中发现，把不含水蒸气、二氧化碳的空气除去氧气和氮气后，仍有很少量的残余气体存在。

这种现象在当时并没有引起化学家的重视。

一百多年后，英国物理学家雷利测定氮气的密度时，发现从空气里分离出来的氮气每升质量是1.2572 g，而从含氮物质制得的氮气每升质量是1.2505 g。

经多次测定，两者质量相差仍然是几毫克。

可贵的是雷利没有忽视这种微小的差异，他怀疑从空气分离出来的氮气里含有没被发现的较重的气体。

于是，他查阅了卡文迪许过去写的资料，并重新做了实验。

1894年，他在除掉空气里的氧气和氮气以后，得到了很少量的极不活泼的气体。

与此同时，雷利的朋友、英国化学家拉姆塞用其它方法从空气里也得到了这样的气体。

经过分析，判断该气体是一种新物质。

由于这种气体极不活泼，所以命名为氩（拉丁文原意是“懒惰”）。

以后几年里，拉姆塞等人又陆续从空气里发现了氦气、氖气、氪气和氙气。

稀有气体的得名：稀有气体的单质在常温下为气体，且除氩气外，其余几种在大气中含量很少（尤其是氦），故得名“稀有气体”，历史上稀有气体曾被称为“惰性气体”，这是因为它们的原子最外层电子构型除氦为1s2外，其余均为8电子构型（ns2np6），而这两种构型均为稳定的结构。

因此，稀有气体的化学性质很不活泼，所以过去人们曾认为他们与其他元素之间不会发生化学反应，称之为“惰性气体”。

然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想，阻碍了对稀有气体化合物的研究。

1962年，在加拿大工作的26岁的英国青年化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe[PtF6]，引起了化学界的很大兴趣和重视。

许多化学家竞相开展这方面的工作，先后陆续合成了多种“稀有气体化合物”，促进了稀有气体化学的发展。

而“惰性气体”一名也不再符合事实，故改称稀有气体。

稀有气体的物理性质和化学性质：空气中约含1％（体积百分）稀有气体，其中绝大部分是氩。

稀有气体都是无色、无臭、无味的，微溶于水，溶解度随分子量的增加而增大。

稀有气体的分子都是由单原子组成的，它们的熔点和沸点都很低，随着原子量的增加，熔点和沸点增大。

它们在低温时都可以液化。

稀有气体原子的最外层电子结构为ns2np6（氦为1s2），是最稳定的结构，因此，在通常条件下不与其他元素作用，长期以来被认为是化学性质极不活泼，不能形成化合物的惰性元素。

直到1962年，英国化学家N.巴利特才利用强氧化剂PtF6与氙作用，制得了第一种惰性气体的化合物Xe[PtF6]，以后又陆续合成了其他惰性气体化合物，并将它的名称改为稀有气体。

空气是制取稀有气体的主要原料，通过液态空气分级蒸馏，可得稀有气体混合物，再用活性炭低温选择吸附法，就可以将稀有气体分离开来。

稀有气体的应用：/view/30601.htm酸雨的形成原因：/2002-03-06/105472.shtml臭氧层：/question/1406111715418.html大气污染物：/question/1306072700043.html伦敦烟雾事件：/view/18219.htm初中《科学》课程对空气的认识要求是能用一定的方法感知空气的存在，知道空气需要占据空间，知道空气有重量，了解空气的主要成分。

“空气中氧气存在及含量的测定”除了教材上的“磷燃烧”实验外，还可利用一个比较简易的实验：把一根稍长一点的蜡烛竖在水槽中燃烧，然后用玻璃杯罩住，观察杯内液面的上升。

（为了明显可把水槽中的水改为红颜色）这个实验虽然不是最精确但比较简单安全，而且现象明显，教学效果很好。

磷燃烧测定氧气体积分数实验失败的可能原因：若气体体积减小小于1/5，可能是红磷不足、装置漏气、没有充分冷却、氧气含量低时红磷不能继续燃烧等；若气体体积减小大于1/5，可能是红磷点燃后，烧得很旺，再慢慢放进集气瓶等。

空气成分的发现史：17世纪中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，到了18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。

18世纪初，一位爱好植物学的英国牧师黑尔斯（S．Hales，1677～1761）发明了集气槽，改进了水上集气法。

1772年卢瑟福（D．Rutherford，英，1749～1819）在密闭容器中燃烧磷，除去寻常空气中可助燃和可供动物呼吸的气体，对剩下的气体进行了研究，发现这种气体不被碱液吸收，不能维持生命和具有可以灭火的性质，因此他把这种气体叫做“浊气”或“毒气”。

同年英国化学家普利斯特里（J．Priestley，1733～1804）也了解到木炭在密闭于水上的空气中燃烧时，能使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后，剩下的气体，不助燃也不助呼吸。

事实上，瑞典化学家舍勒（C．W．Scheele，1742～1786）在卢瑟福和普利斯特里研究氮气的同时，于1772年也从事这一研究，他可算是第一个认为氮是空气成分之一的人。

他曾于1773年用硝酸盐（硝酸钾和硝酸镁）、氧化物（氧化汞）加热，制得“火气”（fire air），并用实验证明空气中也存在“火气”。

综上所述，可见舍勒和普利斯特里虽然都独立地发现并制得氧气，但正如恩格斯指出的：由于他们被传统的燃素说所束缚，“从歪曲的、片面的、错误的前提出发，循着错误的、弯曲的、不可靠近的途径行进，往往当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得到真理”（《自然辩证法》）。

法国化学家拉瓦锡（A．L．Lavoisier，1743～1794）较早地运用天平作为研究化学的工具，在实验过程中重视化学反应中物质质量的变化。

当他知道了普利斯特里从氧化汞中制取氧气（当时称之为脱燃素空气）的方法后，就做了一个著名的研究空气成分的实验（见《九年义务教育三年制初级中学.化学.全一册》第一章阅读材料）。