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初中科学华师大版七年级下册2 空气的成分教案
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这是一份初中科学华师大版七年级下册2 空气的成分教案，共7页。教案主要包含了探究空气的成分，从空气中获得氧气和氮气等内容，欢迎下载使用。
课题
空气的成分
章
二
学科
科学
年级
七
学习
目标
1.了解空气的主要成分
2.初步认识纯净物、混合物的概念，能区分—些常见的纯净物和混合物
3.通过对“测定空气里氧气含量”实验的操作、观察、分析，了解空气的组成
重点
用探究的方法测定空气中氧气的体积分数
难点
纯净物与混合物的概念及区别
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
我们知道一个人不吃饭，可以活几星期；不喝水，可以存活几天；但不呼吸空气，只能存活几分钟。
可见，空气是一种何等重要自然资源！
空气是人类和一切动植物的生命支柱，也是重要的自然资源。
科学家用科学探究的方法发现了空气的组成。
思考
引入新课
讲授新课
一、探究空气的成分
我们生活在空气中，却又看不见它。你想过空气是由什么组成的吗？让我们通过实验来探究这个问题。
我们是用红磷燃烧和大气压的原理来探究的。
我们观察实验装置，我们用到广口瓶、燃烧匙、止水夹、玻璃导管、烧杯和水等。
此实验的步骤
[（1）在集气瓶内加入少量水，并做好记号。
（2）用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧的现象。
（3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。]
现在大家和老师一起做这个实验，大家注意观察现象，并推测实验结论。
这个实验的现象是什么?
[（1）红磷逐渐熄灭，瓶内出现大量白烟，放出大量热；（2）冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶内，约占集气瓶容积的1/5。]
大家推测出这个实验的结论了吗？
[氧气约占空气总体积的1/5]
视频：磷燃烧测定空气中氧气的含量。
为什么打开止水夹后烧杯中的水会进入广口瓶中？
【瓶内的氧气被消耗，气压减小 ，大气压把水压入瓶内。】
水进入广口瓶内占瓶体积的约1/5，这有说明了什么？
【说明红磷燃烧消耗的气体（即氧气）的体积约占瓶内空气体积的1/5。】
请同学在黑板上写出这个实验的文字表达式
[红磷+氧气五氧化二磷]
【知识拓展】
在实验中，进入集气瓶内的水的体积常小于集气瓶容积的1/5，可能是什么原因呢？
[（1）装置漏气；（2）红磷的量不足；（3）红磷熄灭后未冷却到室温就打开止水夹]
【知识拓展】在实验中，进入集气瓶内的水的体积常大于集气瓶容积的1/5，可能是什么原因呢？
[（1）盖塞速度过慢（2）弹簧夹未夹紧]
通过以上分析大家讨论一下，要做好这个实验，注意事项有哪些？
[（1）此装置气密性一定要好。
（2）红磷要过量。
（3）在实验前集气瓶中要加入少量的水。
（4）点燃红磷后要立即伸入集气瓶内，并塞紧盖子。
（5）集气瓶的温度必须冷却至室温才能打开止水夹。]
200多年前，科学家就做过类似的实验，并得出以下结论：空气绝不是一种气体组成的，而是由两种气体组成，一种能够支持燃烧，另一种不能支持燃烧。
之后，人类对空气成分的探究又经历了一段漫长的过程，科学家通过更多的实验和反复的思考，最终探明空气是由多种气体组成的，并测出了它们所占的体积分数。
目前，人们已经精确的测定了空气的成分。
空气的成分按体积计算，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%。
空气由多种成分组成，像这样由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫混合物。组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。如空气、海水、溶液、饮料等都是混合物。
氮气、氧气、二氧化碳等分别只有一种物质组成，它们是纯净物。纯净物可以用化学符号来表示，如：氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等
稀有气体在空气中的含量很少，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡六种。它们的性质不活泼，曾一度被称作惰性气体，但现在已发现稀有气体还是能够发生一些反应的。
它们的不活泼性也有许多用处。
例如：氦气密度约为氢气密度的2倍，也是一种很轻的气体，但氦气性质不活泼，氦气球不会像氢气球那样易发生爆炸，因此，可用氦气充填飞艇和气球。
可制成多种用途的电光源；稀有气体还可用于激光技术；氦可用于制造低温环境；氙气可用于医疗麻醉。
视频：稀有气体的用途
霓虹灯是电光源的一种。
电流通过充有稀有气体的灯管时，会产生不同颜色的光，美丽的霓虹灯就是利用这一原理制成的。灯管里充入氦放出黄光，充入氖放出明亮的橙光，充入氩放出蓝光，充入氪放出紫光。
科学家探究空气成分的历程
科学家对空气成分的认识经历了一个漫长而曲折的过程。
18世纪70年代，随着对燃烧现象的深入研究，差不多在同一时期，瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特列先后用不同的方法制得了氧气，但他们并不知道氧气就是空气的重要成分之一。
法国化学家拉瓦锡在前人研究的基础上，设计了一个具有划时代意义的实验：将汞放入曲颈甑内加热，汞的表面浮起红色的渣滓，继续加热12天，至红色物质不再增加。停止加热，冷却后测定，密闭容器内的气体体积减少了约1/5。拉瓦锡研究了剩余的那部分气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧，他将其称为氮气。
拉瓦锡又把汞表面生成的红色粉末（氧化汞）全部收集起来，放在另一个容器中加热，结果得到了汞和无色气体，气体既能供给呼吸又能支持燃烧，他将其称为氧气。得到的氧气体积正好等于原先减少的气体体积。再把得到的氧气放入原先的容器中，结果容器中的气体跟空气的性质完全一样。拉瓦锡由此得出：空气是由氧气和氮气组成的。
在这个实验中，发生了两个化学反应，我们可以用文字和符号的开式表示，这种式子叫做文字表达式。
汞＋氧气氧化汞
氧化汞汞＋氧气
拉瓦锡之后相当长的时间内，科学家认为空气中不会再含有其他成分了。直到1894年，英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利合作，从空气中分离的氮气中发现了氩气。随后，拉姆赛又陆续地发现了氦、氪、氙、氖和氡等稀有气体。
二、从空气中获得氧气和氮气
如同水蒸气在一定温度下会凝结成液态水一样，氧气和氮气也会在非常低的温度下变为液态。
先冷却空气使之液化；再升高温度，当温度上升到-196℃时，氮气开始变为气体，而氧气依然还是液体；故能将氧气和氮气分离。
利用液态空气中各成分的沸点不同，可以从液态空气中分离出氧气、氮气和稀有气体。
人们将液氮和液氧分别装入钢瓶，提供给厂矿、科研单位和医院等使用。为了便于区别，人们将盛液氮的钢瓶漆成黑色，盛液氧的钢瓶漆成蓝色。
分离出的液氮有着广泛的用途。
制硝酸和化肥的重要原料；
常用作保护气，
液氮冷冻麻醉条件下做手术；
超导材料在液氮的低温环境
病毒被冷冻在液氮中
如充气包装是保护气原理，液氮也可应用在磁悬浮列车上。
了解实验方法
按操作步骤实验
分析思考
分析思考
了解空气成分发现史
知空气的各成分含量
知混合物和纯净物
了解稀有气体
空气的用途
学习科学家对空气成分的认识历程
学习空气的分离方法
学习氮气的用途
引导实验
分析实验现象
引导分析思考
概述空气成分的发现过程
介绍稀有气体的用途
拓展拉拉瓦锡实验
分离液态空气的方法
拓展氮气的用途
课堂练习
1.下列有关稀有气体的说法错误的是（ B ）
A. 稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡六种气体。
B. 稀有气体一定不会与其他物质发生化学反应。
C. 稀有气体在通电时会发出各种有色光
D. 通常情况下，稀有气体都是没有颜色、没有气味的气体。
2.空气是人和一切动植物的生命支柱，这是因为空气能提供生命活动（ A ）
A.呼吸所需的氧气
B.能排放呼吸放出的二氧化碳
C.所需要的水分
D.所需要的营养物质
3.下列物质中属于纯净物的是（ B ）
A.空气中分离出来的稀有气体
B.部分结冰的蒸馏水
C.食盐水
D.75%的医药酒精
4.2006年7月1日，青藏铁路正式通车，许多旅客乘车穿越青藏高原时，会发生高原反应，感到呼吸困难，这是因为高原地区空气里（ C ）
A.氧气体积分数大大低于21％
B.氮气体积分数大大超过78％
C.氧气体积分数仍约为21％，但空气稀薄
D.二氧化碳气体含量增多。
习题训练
知识应用与理解
课堂小结
一、空气成分的探索
1.空气是一种混合物，它由氮气（78%）、氧气（21%）、稀有气体（0.94%）、二氧化碳（0.03%）及其他气体（0.03%）组成；
2.空气成分的探索经历了一段漫长的过程。
3.空气的各个成分有广泛的用途
二、从空气中获取氮和氧气
工业上一般用“分离空气法”获取氧气和氮气
知识小结
总结概括
板书
课题
空气的成分
章
二
学科
科学
年级
七
学习
目标
1.了解空气的主要成分
2.初步认识纯净物、混合物的概念，能区分—些常见的纯净物和混合物
3.通过对“测定空气里氧气含量”实验的操作、观察、分析，了解空气的组成
重点
用探究的方法测定空气中氧气的体积分数
难点
纯净物与混合物的概念及区别
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
我们知道一个人不吃饭，可以活几星期；不喝水，可以存活几天；但不呼吸空气，只能存活几分钟。
可见，空气是一种何等重要自然资源！
空气是人类和一切动植物的生命支柱，也是重要的自然资源。
科学家用科学探究的方法发现了空气的组成。
思考
引入新课
讲授新课
一、探究空气的成分
我们生活在空气中，却又看不见它。你想过空气是由什么组成的吗？让我们通过实验来探究这个问题。
我们是用红磷燃烧和大气压的原理来探究的。
我们观察实验装置，我们用到广口瓶、燃烧匙、止水夹、玻璃导管、烧杯和水等。
此实验的步骤
[（1）在集气瓶内加入少量水，并做好记号。
（2）用弹簧夹夹紧乳胶管。点燃燃烧匙内的红磷后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。观察红磷燃烧的现象。
（3）待红磷熄灭并冷却后，打开弹簧夹，观察实验现象及水面的变化情况。]
现在大家和老师一起做这个实验，大家注意观察现象，并推测实验结论。
这个实验的现象是什么?
[（1）红磷逐渐熄灭，瓶内出现大量白烟，放出大量热；（2）冷却至室温后打开弹簧夹，烧杯中的水沿导管进入集气瓶内，约占集气瓶容积的1/5。]
大家推测出这个实验的结论了吗？
[氧气约占空气总体积的1/5]
视频：磷燃烧测定空气中氧气的含量。
为什么打开止水夹后烧杯中的水会进入广口瓶中？
【瓶内的氧气被消耗，气压减小 ，大气压把水压入瓶内。】
水进入广口瓶内占瓶体积的约1/5，这有说明了什么？
【说明红磷燃烧消耗的气体（即氧气）的体积约占瓶内空气体积的1/5。】
请同学在黑板上写出这个实验的文字表达式
[红磷+氧气五氧化二磷]
【知识拓展】
在实验中，进入集气瓶内的水的体积常小于集气瓶容积的1/5，可能是什么原因呢？
[（1）装置漏气；（2）红磷的量不足；（3）红磷熄灭后未冷却到室温就打开止水夹]
【知识拓展】在实验中，进入集气瓶内的水的体积常大于集气瓶容积的1/5，可能是什么原因呢？
[（1）盖塞速度过慢（2）弹簧夹未夹紧]
通过以上分析大家讨论一下，要做好这个实验，注意事项有哪些？
[（1）此装置气密性一定要好。
（2）红磷要过量。
（3）在实验前集气瓶中要加入少量的水。
（4）点燃红磷后要立即伸入集气瓶内，并塞紧盖子。
（5）集气瓶的温度必须冷却至室温才能打开止水夹。]
200多年前，科学家就做过类似的实验，并得出以下结论：空气绝不是一种气体组成的，而是由两种气体组成，一种能够支持燃烧，另一种不能支持燃烧。
之后，人类对空气成分的探究又经历了一段漫长的过程，科学家通过更多的实验和反复的思考，最终探明空气是由多种气体组成的，并测出了它们所占的体积分数。
目前，人们已经精确的测定了空气的成分。
空气的成分按体积计算，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%。
空气由多种成分组成，像这样由两种或两种以上的物质混合而成的物质叫混合物。组成混合物的各种成分保持着它们各自的性质。如空气、海水、溶液、饮料等都是混合物。
氮气、氧气、二氧化碳等分别只有一种物质组成，它们是纯净物。纯净物可以用化学符号来表示，如：氧气（O2）、氮气（N2）、二氧化碳（CO2）等
稀有气体在空气中的含量很少，包括氦、氖、氩、氪、氙、氡六种。它们的性质不活泼，曾一度被称作惰性气体，但现在已发现稀有气体还是能够发生一些反应的。
它们的不活泼性也有许多用处。
例如：氦气密度约为氢气密度的2倍，也是一种很轻的气体，但氦气性质不活泼，氦气球不会像氢气球那样易发生爆炸，因此，可用氦气充填飞艇和气球。
可制成多种用途的电光源；稀有气体还可用于激光技术；氦可用于制造低温环境；氙气可用于医疗麻醉。
视频：稀有气体的用途
霓虹灯是电光源的一种。
电流通过充有稀有气体的灯管时，会产生不同颜色的光，美丽的霓虹灯就是利用这一原理制成的。灯管里充入氦放出黄光，充入氖放出明亮的橙光，充入氩放出蓝光，充入氪放出紫光。
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科学家对空气成分的认识经历了一个漫长而曲折的过程。
18世纪70年代，随着对燃烧现象的深入研究，差不多在同一时期，瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特列先后用不同的方法制得了氧气，但他们并不知道氧气就是空气的重要成分之一。
法国化学家拉瓦锡在前人研究的基础上，设计了一个具有划时代意义的实验：将汞放入曲颈甑内加热，汞的表面浮起红色的渣滓，继续加热12天，至红色物质不再增加。停止加热，冷却后测定，密闭容器内的气体体积减少了约1/5。拉瓦锡研究了剩余的那部分气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧，他将其称为氮气。
拉瓦锡又把汞表面生成的红色粉末（氧化汞）全部收集起来，放在另一个容器中加热，结果得到了汞和无色气体，气体既能供给呼吸又能支持燃烧，他将其称为氧气。得到的氧气体积正好等于原先减少的气体体积。再把得到的氧气放入原先的容器中，结果容器中的气体跟空气的性质完全一样。拉瓦锡由此得出：空气是由氧气和氮气组成的。
在这个实验中，发生了两个化学反应，我们可以用文字和符号的开式表示，这种式子叫做文字表达式。
汞＋氧气氧化汞
氧化汞汞＋氧气
拉瓦锡之后相当长的时间内，科学家认为空气中不会再含有其他成分了。直到1894年，英国化学家拉姆赛和物理学家瑞利合作，从空气中分离的氮气中发现了氩气。随后，拉姆赛又陆续地发现了氦、氪、氙、氖和氡等稀有气体。
二、从空气中获得氧气和氮气
如同水蒸气在一定温度下会凝结成液态水一样，氧气和氮气也会在非常低的温度下变为液态。
先冷却空气使之液化；再升高温度，当温度上升到-196℃时，氮气开始变为气体，而氧气依然还是液体；故能将氧气和氮气分离。
利用液态空气中各成分的沸点不同，可以从液态空气中分离出氧气、氮气和稀有气体。
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分离出的液氮有着广泛的用途。
制硝酸和化肥的重要原料；
常用作保护气，
液氮冷冻麻醉条件下做手术；
超导材料在液氮的低温环境
病毒被冷冻在液氮中
如充气包装是保护气原理，液氮也可应用在磁悬浮列车上。
了解实验方法
按操作步骤实验
分析思考
分析思考
了解空气成分发现史
知空气的各成分含量
知混合物和纯净物
了解稀有气体
空气的用途
学习科学家对空气成分的认识历程
学习空气的分离方法
学习氮气的用途
引导实验
分析实验现象
引导分析思考
概述空气成分的发现过程
介绍稀有气体的用途
拓展拉拉瓦锡实验
分离液态空气的方法
拓展氮气的用途
课堂练习
1.下列有关稀有气体的说法错误的是（ B ）
A. 稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡六种气体。
B. 稀有气体一定不会与其他物质发生化学反应。
C. 稀有气体在通电时会发出各种有色光
D. 通常情况下，稀有气体都是没有颜色、没有气味的气体。
2.空气是人和一切动植物的生命支柱，这是因为空气能提供生命活动（ A ）
A.呼吸所需的氧气
B.能排放呼吸放出的二氧化碳
C.所需要的水分
D.所需要的营养物质
3.下列物质中属于纯净物的是（ B ）
A.空气中分离出来的稀有气体
B.部分结冰的蒸馏水
C.食盐水
D.75%的医药酒精
4.2006年7月1日，青藏铁路正式通车，许多旅客乘车穿越青藏高原时，会发生高原反应，感到呼吸困难，这是因为高原地区空气里（ C ）
A.氧气体积分数大大低于21％
B.氮气体积分数大大超过78％
C.氧气体积分数仍约为21％，但空气稀薄
D.二氧化碳气体含量增多。
习题训练
知识应用与理解
课堂小结
一、空气成分的探索
1.空气是一种混合物，它由氮气（78%）、氧气（21%）、稀有气体（0.94%）、二氧化碳（0.03%）及其他气体（0.03%）组成；
2.空气成分的探索经历了一段漫长的过程。
3.空气的各个成分有广泛的用途
二、从空气中获取氮和氧气
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