【矩道化学仿真实验室】教案——空 气

（人教版 九年级上册 第二单元 课题1）

课程简介：

       本课题包含三部分内容，即“空气是由什么组成的”、“空气是一种宝贵的资源”、“保护空气”。先对拉瓦锡实验进行了分析，后根据与之相似的原理，学生进行探究实验，测定空气中氧气的含量。最后通过自主学习的方式了解空气是一种宝贵的资源，我们要保护空气。

教学目标：

1.了解空气的主要成分。

2.了解氧气、氮气、稀有气体的主要用途。

3.初步了解空气污染的危害，知道空气是一种宝贵的自然资源。

4.初步学习科学实验的方法，进行观察、记录，并初步学习分析实验现象。

重点难点：

教学重点：

1.空气的组成。

2.对纯净物与混合物概念的理解。

教学难点：

通过虚拟实验探究空气中氧气的含量。

教学流程设计

新课导入：

我们周围的空气看不见摸不着，请同学们联系生活经验或学过的知识来证明空气的存在，并说说空气中有哪些成分。

环节一：探究空气成分

1. 分析拉瓦锡实验

教师：两百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。他是如何做的呢？请同学们阅读教材26页，看一看拉瓦锡探究空气组成的实验过程。

教师引导学生分析拉瓦锡实验现象，与学生一起分析拉瓦锡实验的原理及得出结论的过程。汞与氧气发生反应生成了红色粉末氧化汞，使容器内气体体积减小，减小的体积等于液面上升的体积，约占空气体积的1/5，剩余气体不能供给呼吸、不支持燃烧，拉瓦锡称之为氮气。

2. 探究空气中氧气含量

       学生利用矩道VR/3D融合创新实验室进行“测定空气里氧气的含量”实验，记录实验现象、分析原因并进行交流讨论。

现象：红磷燃烧放出大量白烟，放出热量；冷却至室温后，打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶中，进入水的体积约占集气瓶水面上方体积的五分之一。

分析：红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，气体减少，压强减小，水沿导管进入集气瓶中，进入水的体积等于消耗氧气的体积。

分析完实验现象，教师通过提问的方式引导学生思考几个关键问题：

1) 为什么选择红磷？（红磷燃烧可以消耗空气中的氧气，生成固体五氧化二磷，且不生成新的气体）

2) 为什么在集气瓶内加入少量水？水的作用是什么？（加速冷却，吸收有毒物质五氧化二磷）

3) 如果集气瓶内水平面上升的体积小于五分之一，可能的有哪些？（装置漏气；红磷不足量；未冷却至室温即打开弹簧夹）

4) 如果集气瓶内水平面上升的体积大于五分之一，可能的有哪些？（燃烧匙伸入集气瓶过慢；弹簧夹没有夹紧）

3. 了解空气的其他成分

教师讲解空气中其他气体成分的发现历程。在19世纪末以前，人们深信空气仅含有氧气和氮气。后来人们陆续发现了氦、氖、氩、氪、氙、氡等稀有气体，才认识到空气中除了氧气和氮气，还有其他成分。目前，人们已能用实验方法精确地测定空气的成分。

通过实验测定，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％。

4. 认识纯净物与混合物

教师讲解纯净物与混合物的概念，并举例子让学生进行判断。像空气这样由两种或多种物质混合而成的物质叫做混合物。像氧气、氮气、二氧化碳等分别只由一种物质组成的叫做纯净物。纯净物可以用化学符号来表示，如氮气可以用N₂来表示。

实例辨析：蒸馏水、河水、糖水；酒精、酒、碘酒。

1. 学生根据生活经验说一说氧气有哪些用途。教师总结，并借助图片或视频实例补充介绍氧气、氮气、稀有气体的用途。空气中的各种成分作为原料广泛用于生产化肥、化工产品、炼钢、石油加工、运输、点光源等领域，是人类生产活动的重要资源。

2. 教师借助图片或视频向学生介绍空气污染现状及危害，了解人类为保护空气采取哪些措施。

板书设计：

1. 空气是由什么组成的

（1） 拉瓦锡实验

汞+氧气 → 氧化汞

氧化汞 → 汞+氧气

结论：空气是由氮气和氧气组成的，氧气约占空气体积的五分之一。

（2） 测定空气中氧气的含量

实验原理：红磷燃烧消耗集气瓶中的氧气，气体减少，压强减小，水沿导管进入集气瓶中，进入水的体积等于消耗氧气的体积。

实验现象：①红磷燃烧产生大量的白烟，并且放出热量；②冷却至室温后打开弹簧夹，水沿导管进入集气瓶，进入水的量约占五分之一。

实验结论：氧气约占空气体积的五分之一。

误差分析：

小于五分之一，可能的原因是：①装置漏气；②红磷量不足；③没有等集气瓶冷却至室温。

大于五分之一，可能的原因是：①燃烧匙没有立即伸入集气瓶中；②没有夹紧弹簧夹。

2. 纯净物与混合物

纯净物：像氧气、氮气、二氧化碳等分别只由一种物质组成的叫做纯净物。。

混合物：像空气这样由两种或多种物质混合而成的物质叫做混合物。

3. 空气是宝贵的资源

4. 保护空气

总结：

       本文从学生熟悉的事物入手，通过提问的方式引发学生回忆、整理关于空气的知识和经验，并通过“空气的组成”问题过渡到对拉瓦锡实验的分析：学生自主学习拉瓦锡测定空气组成的过程，教师通过问题引导的方式带领学生梳理拉瓦锡实验的原理及通过现象得出结论的过程。然后根据相似的原理，学生利用矩道VR/3D融合创新实验室进行探究实验，测定空气中氧气的含量，记录并分析实验现象，得出实验结论。最后通过自主学习的方式了解空气是一种宝贵的资源，我们要保护空气。

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