沪教版 化学九年级上册教案211认识空气大家族我们需要洁净的空气.docx
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沪教版化学九年级上册教案211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
教学内容
教师活动
学生活动
设计意图
导
入
课
题
[媒体]呈现李峤诗的内容。
（见相关链接）
[要求]给这首出自唐代诗人李峤之手的诗起个诗名。
（提示：
要抓住关键点）
学生代表讲出自己的诗名并简述理由。
鼓励并揭示谜底。
[媒体]诗名：
风
[讲解]风是流动的空气，今天来认识它的真面目。
[板书]第二章浩瀚的大气
§2．1人类赖以生存的空气
朗读。
讨论并提出自己的诗名。
作出评价并与自己的诗名作比较。
反思，自己起的诗名与诗人意境上的差异。
创设轻松和谐的学习氛围，吸引学生的注意力
引出课题。
证
明
空
气
的
存
在
[想一想]空气看不见、摸不着，能否凭自己的生活经验，谈谈自己是如何感知空气存在的。
[追问]能否用一个简单的实验来证实空气的存在。
学生代表叙述设想。
（拿出一个集气瓶）
[问题]这是什么仪器？
（然后甩一甩、倒一倒）
[问题]集气瓶里倒底有没有东西？
[追问]如何证明？
（引导并汇总意见：
将它倒扣在水槽里）
[试一试]将集气瓶倒扣在水槽中，看到什么现象？
说明了什么？
[讲解]空气确实在我们的周围。
[试一试]请同学将导管伸入集气瓶底部，再用吸耳球将空气抽掉一部分。
[设问]看见什么现象？
为什么？
[追问]减少的空气体积与进入集瓶中水的体积有什么关系？
思考、讨论，并说出自己的想法。
（放风筝、看见操场上红旗飘扬等等）
思考。
与自己的想法作比较。
回答：
集气瓶
回答：
有空气
思考，拿出方案
补充、比较、评价
试验并仔细观察现象。
回答：
现象和结论。
实验。
回答：
水进入集气瓶。
回答：
瓶内空气减少。
思考并回答：
相等。
激励学生思考，培养学生关注生活中的现象，使多数学生有自我表现的机会。
认识进入的水与减少的空气的体积关系，为下面的探究活动作铺垫。
大
气
圈
的
构
造
2007年11月，嫦娥一号登月成功，是我国航天史上重要的里程碑。
它必须穿过大气层才能到达月球，那大气层的结构怎样？
带着以下问题阅读书本P33第一自然段
[问题]①大气圈的构造如何？
②各种天气气象出现在哪层？
③臭氧层（O3）在哪层？
有何作用？
④登山运动员已经很辛苦，为什么还要背氧气瓶？
[媒体]大气圈的构造。
[板书]一、大气圈的构造
带着问题阅读课本并回答问题。
对流、平流、中间等五层。
对流层。
平流层，臭氧能吸收紫外线，保护人类。
高度越高，空气越稀薄，氧气越少。
观看。
培养学生自学能力。
认识大气圈的构造。
空
气
成
份
的
探
索
[设问]空气是一种单一物质还是由多种物质混合而成的。
[追问]何以见得？
[叙述]通过多种途径的了解，大家对空气已经有了一个大致的认识。
可是人类为了揭开空气神秘的面纱，许多科学家作出了长期不懈的努力，走过了相当漫长的时光。
学生阅读文本P34[拓展视野]并思考以下问题。
[问题1]空气的主要成分是什么？
谁发现的？
出示拉瓦锡照片
[问题2]拉瓦锡通过实验证实氧气体积约占空气体积的多少？
他是如何发现的？
[简述]人类研究空气的历史。
运用所学知识，回答问题：
混合物。
说出理由。
阅读教材，了解科学家的科学态度及研究过程。
氮气和氧气，拉瓦锡。
认真观看。
回答：
约占1/5。
实验中空气约减少1/5。
听。
以旧引新。
培养学生自主学习的能力。
利用化学史进行教育。
了解空气的主要成份。
了
解
实
验
原
理
[Flash]拉瓦锡研究空气成分的模拟实验（共同观看，放二遍）
[小结]在拉瓦锡设计的密闭容器中，汞与氧气发生反应，气体体积减小，汞液面上升，其体积就是消耗掉氧气的体积。
仔细观看并与教师一起感受实验所蕴含的基本原理
培养学生实事求是、严肃认真的科学态度。
合
作
探
究
空
气
中
氧
气
的
体
积
分
数
[讲解]我们是否能够借鉴拉瓦锡的实验原理，设计一个或多个更为简单的实验，来粗略测定空气中氧气的体积分数。
[提示]关键要考虑哪些方面的问题？
（对学生的回答及时作点评，同时加以引导、鼓励。
）
[设问]准备怎样来实施小组的计划？
需要哪些仪器和药品？
[布置]学生实验内容，提供各小组所需的实验仪器及药品，如燃烧匙、烧杯、广口瓶、止水夹、橡皮管、木炭、白磷、蜡烛等。
[追问]实验的结果怎样？
点燃
[议一议]成功在什么地方？
失败是什么原因？
点燃
[友情提示]P+O2P2O5（固体）
点燃
C+O2CO2（气体）
石蜡+O2CO2（气体）+H2O
[设问]生成物如果是气体，密闭装置内气体的体积变化明显吗？
[要求]刚才实验成功的小组帮助实验失败的小组修正实验方案。
[追问]小组准备用什么作反应物。
[布置学生实验]再次探究。
[追问]再次实验的结果如何？
思考、讨论并设计小组实验方案。
思考、回答（反应物要能与氧气反应，如木炭、磷、蜡烛；密闭装置，集气瓶五等分等）。
各小组简述实验方案，提出小组所需仪器和药品。
[学生实验]
观察现象，记录结论。
小组代表汇报。
反思方案与实验过程。
思考并作出反应，完善方案。
明确生成物应该是固体。
协作修改小组实验方案
各小组选择：
磷
[学生实验]
各组派代表汇报：
大多数等于1/5，个别小组出现小于1/5或大于1/5。
体验合作学习，学会相互交流与借鉴。
培养学生的团队协作精神及动手、操作等能力。
增进友谊和增强凝聚力。
组
间
交
流
[叙述]看来各小组的结果仍不尽一致。
从拉瓦锡的实验结果来看，气体应该减少1/5。
那为什么会出现小于1/5、大于1/5的结果呢？
（引导学生分析、寻找实验失败的原因）
[小结]要获得正确的实验结论，反应物除了要与氧气反应外，反应后的生成物必须是固体，这样才会使密闭容器内气体减小，形成压强差。
[追问]剩余4/5气体主要是什么气体呢？
实验成功的小组帮助实验失败的小组再一起查找原因。
在教师引导下找出小于1/5和大于1/5的原因（见相关链接）
回忆阅读教材时获取的信息。
（是氮气）
让学生在观察与讨论中发现问题、提出问题、解决问题，培养学生严谨、务实的科学态度。
空
气
成
分
[讲解]在拉瓦锡之后，科学家们并没有停止揭开空气神秘面纱的脚步，现代技术证实：
[媒体]空气中各气体成分及其体积分数。
[叙述]现代科学技术测定的数据，基本接近拉瓦锡的实验结果，氮气约占4/5，氧气约占1/5。
但0.01的误差引发的故事，同学们应永远铭记在心。
[介绍]雷利和拉姆塞合作发现稀有气体，并获得诺贝尔化学奖的故事。
了解空气各成分的体积分数，知道氮气78%，氧气21%，稀有气体0.94%，二氧化碳0.03%，其他0.03%
听并感受，与教师产生共鸣
树立实事求是、追求真理、不懈努力精神。
获得准确结论。
对学生进行化学史的教育。
氮
气
和
稀
有
气
体
的
性
质
和
用
途
[讲解]在空气的主要成分中，先来认识氮气和稀有气体的性质和用途。
请阅读课本P35～36，了解它们的性质和用途。
[问题]①氮气的性质。
②氮气的用途。
③稀有气体包括哪些？
④稀有气体的性质。
⑤稀有气体的用途。
[设问]为什么稀有气体又称惰性气体？
它的化学性质特别稳定，知道是什么原因吗？
选择几位同学讲述
[小结]所有的稀有气体都具有稳定结构，所以，它们的化学性质十分稳定，不易与其他物质发生化学反应。
因而可用来作保护气。
[追问]讲到这里，不知你们有没有发现，物质的结构、性质和用途之间存在着某些微妙的关系。
仔细阅读教材并回答问题。
化学性质不活泼。
作保护气，制硝酸和化肥
氦、氖、氩、氪、氙、氡
很稳定。
作保护气，制电光源。
思考。
可能与结构有关。
感悟：
结构决定性质，性质决定用途。
学会自学，学会归纳。
认识氮气、稀有气体的性质和用途。
了解物质的结构、性质、用途之间的关系。
空
气
的
污
染
和
防
治
[讲解]现代工业的发展，使排放到空气中的有害物质越来越多，空气的污染问题已成为我们必须面对的客观现实。
我们周围的空气遭受污染的情况怎样呢？
[课外活动展示]简要交流、汇报课前调查本地区空气污染活动情况及资料整理结果。
[设问]本地区的空气质量如何？
[视频]空气污染的情形。
[问题]通过调查、网上收集资料和刚才的视频，认为造成空气污染主要有哪些方面呢？
[小结]①大气污染源。
②人为污染源包括哪三类？
③污染物。
其中二氧化碳会造成什么？
形成酸雨的主要物质是什么？
[说一说]了解了污染空气的原因，就能从源头上防治空气的污染。
作为一个小公民，面对环境污染该做些什么？
有什么好建议？
该如何去保护环境、真爱地球呢？
（参与学生的讨论、发表自己的观点，鼓励学生大胆发表意见）[归纳总结]防治大气污染的措施。
派代表汇报本小组的调查结果。
发表自己的见解。
观看并思索。
发表意见（如汽车尾气排放、灰尘、黑烟……），认识空气污染的主要原因。
工业污染源、燃料燃烧污染源和农业污染源
包含飘尘、氮氧化合物等
温室效应
二氧化硫
讨论并回答污染的严重后果，相互补充提出防治措施（如植树造林、提倡无车日、发展新能源……）。
参与活动
让学生初步学习收集信息、处理信息。
用掌握的化学知识来解决实际问题
培养学生的公民意识和环保意识，并进行环保教育。
小
结
[共同解决]对空气的认识将暂告一段落。
通过本节课的学习，你有哪些收获、有什么创见，还有什么疑问吗？
请提出来我们一起解决。
回答学生的疑问
自己整理、归纳
提出疑问
构建知识网络，完善知识体系，同化学习内容
作
业
布
置
（1）书本P43习题②⑤⑥，练习部分P16习题②④⑤⑥⑦。
（2）绘制上一周上海空气质量日报表，收集有关空气中各成分用途的资料和图片。
记录作业，回家查阅有关资料
体验化学与生活的联系
学以致用
2.主要板书
第二章 浩瀚的大气
§2．1人类赖以生存的空气
一、大气圈的构造：
对流层──各种天气现象
平流层──臭氧层（能吸收紫外线）
中间层
电离层
外层
二、空气的成份
1．体积分数：
氮气──78%、氧气──21%、稀有气体──0.94%、二氧化碳──0.03%、其它──0.03%
2．氮气的性质和用途
（1）性质：
无色、无味的气体，化学性质不活泼
（2）用途：
作保护气，制硝酸和化肥
3．稀有气体的性质和用途
（1）性质：
性质十分稳定，不易于其他物质发生化学反应
（2）用途：
作保护气，制电光源
三、我们需要洁净的空气
1．人为污染源：
工业污染源、燃料燃烧污染源、农业污染源
2．酸雨──SO2
3．温室效应──CO2
3.相关链接
Ø李峤诗：
解落三秋叶，能开二月花。
过江千尺浪，入竹万竿斜。
Ø拉瓦锡实验的FLASH网址：
Ø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1.2572g，而从含氮物质制得的氮气每升质量是1.2505g。
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。
Ø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。
Ø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。
Ø稀有气体的应用：
Ø酸雨的形成原因：
Ø臭氧层：
Ø大气污染物：
Ø伦敦烟雾事件：
Ø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。
Ø“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。
Ø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。
Ø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”（fireair），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）。
他摆脱了传统的错误理论（燃素说）的束缚，尊重事实，对实验作了科学的分析和判断，揭示了燃烧是物质跟空气里的氧气发生了反应，指出物质里根本不存在一种所谓燃素的特殊东西。
1777年，拉瓦锡在接受其他化学家见解的基础上，认识到空气是两种气体的混合物，一种是能助燃，有助于呼吸的气体，并把它命名为“氧”，意思是“成酸的元素”（拉瓦锡当时认为，非金属燃烧后通常变为酸，氧是酸的本质，一切酸中都含有氧元素）；另一种不助燃、无助于生命的气体，命名为氮，意思是“不能维持生命”。
1785年英国化学家卡文迪许（H．Cavendish1731～1810）用电火花使空气中氮气跟氧气化合，并继续加入氧气，使氮气变成氮的氧化物，然后用碱液吸收而除去，剩余的氧气用红热的铜除去。
但至终残余有1％的气体不跟氧气化合，当时就认为可能是一种新的气体，但这种见解却没有受到化学家们应有的重视。
经过百余年后，英国物理学家雷利（J．W．S．Rayteigh，1842～1919）于1892年发现从含氮的化合物中制得的氮气每升重1.2505g，而从空气中分离出来的氮气在相同情况下每升重1.2572g，虽然两者之差只有几毫克，但已超出了实验误差范围。
所以他怀疑空气中的氮气中一定含有尚未被发现的较重的气体。
雷利沿用卡文迪许的放电方法
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