优质课比赛教学案

优质课比赛教学案——化学总复习

一、空气的组成

1.空气成分的发现过程

1774年法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分，第一次明确提出空气是由氧气和氮气组成的，其中氧气约占空气总体积的1/5。在19世纪以前，人们深信空气中仅含有氮气和氧气。后来陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体。

2.空气中氧气体积的测量

在红磷燃烧这个实验中，红磷与空气中的氧气反应，生成了一种叫做五氧化二磷的白色固体，我们可以用文字的形式把这个反应表示出来。

五氧化二磷点燃氧气红磷−−→−+

方法点拨

利用过量的红磷燃烧完全消耗其中的氧气而又不产生其他气体，导致压强减小，减小的体积即为空气中氧气的体积。

［实验探究］测定空气里氧气的含量

实验用品：a.集气瓶、燃烧匙、导气管、烧杯、弹簧夹

b.红磷、水

实验步骤

①在集气瓶口连接一个双孔胶塞，一个孔插燃烧匙，另一孔插导管，并配上弹簧夹。 ②把导管的一端放入水中，用手紧握集气瓶外壁，如果在导管口有气泡冒出，则证明气密性良好。

③在集气瓶内加少量水，并做上记号。

④点燃燃烧匙内的红磷，立即伸入集气瓶中，并把塞子塞紧。

实验现象

①红磷燃烧，有大量白烟生成。

②冷却后，打开弹簧夹，集气瓶内的水面上升，而且上升到集气瓶体积的1/5。 实验成功的关键

①装置不漏气。若装置漏气，虽然装置内气体减少，但是从外界又进入一些气体，并不能使压强明显降低，因而水不能上升到集气瓶体积的1/5。

②燃烧匙里要放入过量的红磷，目的是使红磷燃烧，尽可能消耗尽集气瓶内的氧气。 ③应该等温度冷却到室温时才可以观察。因为如果温度较高，虽然气体减少，但是压强并不能减少很明显，因而水也不能上升到集气瓶体积的1/5。

要点提示

集气瓶内盛少量水，一是为防止热的燃烧物溅落炸裂集气瓶；二是为了吸收五氧化二磷。导管内应事先注满水，否则测量结果偏低。

3.空气的成分

空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他气体和杂质0.03%。

要点提示

这里空气中各成分所占百分数是体积分数，也就是说，如果有100体积的空气，其中氮气约78升，氧气约21升，稀有气体约0.94升，二氧化碳0.03升，其他气体和杂质0.03升。

4.纯净物和混合物

纯净物是由一种物质组成的，如氧气、氮气、二氧化碳等都是纯净物。

混合物是由两种或多种物质混合而成的，如空气是由氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳等多种成分组成的，这些物质相互间没有发生反应，各物质都保持各自的性质。

误区警示

绝对纯净的物质是没有的，纯净物是相对而言的，混合物都是由纯净物组成的，判断一种物质是纯净物还是混合物，关键是看这种物质由几种物质组成，不能与物质的名称混淆。如五氧化二磷，是一种物质的名称,是纯净物，冰水共存体虽然是冰和水混合在一起，但是它们都属于同一种物质，属于纯净物。

二、空气是一种宝贵的资源

1.氧气

氧气可用于动植物呼吸、医疗急救、金属切割等。

人和动植物吸入氧气，氧化分解体内的有机物，释放能量；危急病人呼吸困难，仅通过吸入空气中的氧气不足以维持他的生命活动所需要的氧气，必须吸入高浓度的氧气，说明氧气能供给呼吸。

乙炔在氧气里燃烧，放出大量的热，氧炔焰的温度可达3000 ℃以上，钢铁接触到氧炔焰很快就会熔化。利用这一性质，生产上用来焊接或切割金属，通常称作气焊和气割，说明氧气支持燃烧。

2.氮气

（1）氮气的用途

氮气的用途广泛，它是制硝酸和化肥的主要原料；由于氮气的化学性质不活泼，常用作保护气；由于其沸点较低，用液态的氮气汽化时吸热来提供低温环境，用作液氮冷冻麻醉剂，超导材料的环境改造剂。

（2）氮气的性质

①物理性质：通常状况下，氮气是一种无色无味的气体，不溶于水，密度比空气的小。

②化学性质：氮气的化学性质不活泼，一般情况下不能支持燃烧，不供给呼吸，也不与其他物质反应，但在一定条件下，氮气可以和某些物质反应，例如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。

方法点拨

物质的物理性质一般指颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度和密度，以及是否溶于水等，这些性质不需要通过化学反应就能表现出来。

3.稀有气体

（1）物理性质：在通常状况下，稀有气体都是无色无味的气体。

（2）化学性质：化学性质极不活泼，过去人们认为这些气体不跟其他物质发生化学反应，曾把它们叫做惰性气体。但随着科学技术的发展，已经发现有些稀有气体在一定条件下也能与某些物质发生化学反应，生成其他物质。

（3）用途

①保护气，如焊接金属是用稀有气体来隔绝空气，灯泡中充入稀有气体以使灯泡经久耐用。

②电光源，稀有气体在通电时发出不同的光。灯管里充入氩气，通电时发出蓝紫色光；充入氦气发出粉红色光；充入氦气发出红光。

③用于激光技术。

④氦气可作冷却剂。

⑤氙气可作麻醉剂。

三、保护空气

1.空气中的主要污染物。主要是有害气体和烟尘两类。有害气体有：一氧化碳、一氧化

氮、二氧化硫、二氧化氮等。

2.空气污染的危害。被污染的大气严重损害人体健康，影响作物生长，破坏生态平衡。全球气温变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。

3.防治空气污染的措施：加强大气质量监测；研制和开发洁净能源；采用化学方法处理工业生产中产生的有害气体；在汽车上安装尾气净化装置；积极植树造林、种草。

问题·思路·探究

问题1测定空气中氧气含量的实验中，为什么采用过量红磷消耗氧气，而不采用木炭、硫磺、铁丝等物质？

思路：本题综合考查物质的物理性质和化学性质，以及考查了测定空气中氧气体积分数试验的实验原理。红磷燃烧后生成五氧化二磷固体，因而瓶内压强减小；虽然木炭和硫磺也可以燃烧消耗氧气，但是又生成二氧化碳和二氧化硫气体，使瓶内压强变化不大。而铁在空气中不能燃烧，不能消耗氧气。

探究：红磷燃烧的产物为五氧化二磷固体，消耗了约占集气瓶体积1/5的氧气，瓶内压强减小，小于外界大气压，当冷却到室温时，打开弹簧夹，水便流入集气瓶内约 1/5 体积，从而说明空气中氧气的体积分数约占空气体积的1/5；不能改用木炭和硫磺，它们燃烧后的产物分别是二氧化碳和二氧化硫气体，使集气瓶内压强变化不大，因此水不会进入集气瓶。

问题2在测定空气中氧气体积分数的实验中，实验结束时，发现水没上升到集气瓶体积的1/5处，原因可能有哪些？

思路：本问题主要考查测定空气中氧气体积分数试验的实验原理及误差分析。水上升体积的多少取决于瓶内压强减小的程度，而影响压强的因素有：①实验装置的气密性；②消耗氧气的量；③温度。既然水没能上升到集气瓶体积的1/5，则是由于瓶内压强减少的较少造成的。所以主要从氧气可能没被消耗完的原因，或即使氧气被消耗完而又有其他气体进来的原因，或温度较高时压强也较大等方面分析。

探究：这个问题主要从这些方面考虑：有哪些方面有可能使氧气没有被消耗完，或有哪些方面即使氧气消耗完但瓶内压强并没有减少那么多。造成这种现象的原因主要有：①未检查装置的气密性，装置漏气；②红磷量不足或燃烧不完全，使瓶内有剩余氧气；③未冷却到室温就打开弹簧夹，使进入瓶内水的体积减少。

问题3小丽同学要探究教室内的空气中二氧化碳的含量，她从教室外拿一个装满水的瓶子，走进教室把水倒掉，然后盖紧瓶塞带回实验室，再向瓶内倒入澄清的石灰水，观察石灰水的变化。小丽同学的实验方法能否得出准确的实验结论？为什么？

思路：该问题是对测定空气中氧气的含量方法的扩展延伸。取样的方法有多种，可以用注射器、胶头滴管、气球、矿泉水瓶等等。如要得出较准确的结论，在气体取样时，要充分考虑气体的性质，如二氧化碳可溶，就不要用排水法取样。可以采用类似测定空气中氧气的含量方法，用澄清的石灰水、氢氧化钠等吸收二氧化碳来测定二氧化碳的含量。

探究：不能得出准确的实验结论。一是没有考虑到二氧化碳能够溶于水中，瓶中残余的水会吸收二氧化碳；二是石灰水变浑浊的程度难以量化，不够精确。

典题·热题·新题

例1我们已经知道空气的主要成分是氮气和氧气，如图所示为测定空气中氧气含量的实验装置示意图，图中玻璃管里的活塞可以活动，活塞的左端管内有密封的空气，活塞右端的玻璃管口跟空气相通，试验开始前活塞处在刻度5 cm处。请按要求填空。