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1、初三化学教师教学用书第一节 空气【目的要求】1.了解空气的组成。2.对空气的污染和防止污染有大致的印象。3.通过介绍人类认识空气的简史，使学生受到对待任何事物都必须有一个实事求是的科学态度的教育。【重点】本节教学重点应放在通过实验判断空气组成和介绍空气污染的严重危害，并借以培养学生的环保意识。教学的另一个重点是培养学生对实验的观察与分析能力。【教材分析和教法建议】1.初中学生在开始学习化学之前，对空气(和氧气)已经具有较为丰富的常识。例如，空气的存在、空气有质量、有浮力，在自然环境中由热胀冷缩而产生对流，运动成风，知道空气的主要成分是氧气、氮气和少量二氧化碳，以及氧气能供人呼吸和支持燃烧，二氧
2、化碳遇澄清石灰水变浑浊等等。所有这些都是他们以前积累的知识，但从化学学习的角度来看，就显得零碎、不够深入了。鉴于教学应该从学生的现有发展水平出发。因此，课前应该了解学生有关的具体知识情况，以便于在教学过程中恰当地处理教材和选择适宜的教学方法。2.建议课的开始除检查学生对绪言课重点内容的理解程度外，还应该检查他们掌握有关空气常识的情况，以便有针对性地引起学习动机。不管学生以前是否见过类似教材实验1-1关于测定空气中氧气含量的实验，本次课都最好按教材上的描述做好演示。通过演示一则可以指导学生锻炼观察、分析的本领，学习实验操作步骤和操作技术；二则可以领会这个实验设计的意图，以便于对200多年前拉瓦锡
3、研究空气成分时的实验思路加深体会。3.在通过实验推断空气组成成分的基础上，或讲述或指导学生阅读课文中关于近200多年来，人类对空气认识的历史过程(拉瓦锡研究空气成分的一段历史，教材编为选学，教学上虽可不做要求，但读后能使学生知道些历史)。重点应放在：当时科学家们是怎样进行科学研究的，应该介绍他们所具有的抓住事物间的微小差异而做出判断的唯物主义观点和作风。同时也应该叙述一下，从那时起，科学家们把“天平”用于研究工作，使化学研究走向了定量化。4.教材通过讲述空气污染对人类的危害和对自然资源的破坏，介绍了有关环境保护方面的知识。教师应该有意识地积累一些有关大气污染事件的报道资料，尤其应该对当地有关的
4、乡镇企业所造成的环境污染作些调查了解，培养学生建立环境保护的意识。在讲述过程中也应该介绍一下大气的自净作用(一种自然环境的调节的重要机能)，一般来说能使空气成分相对保持固定，但当污染如煤烟、金属粉尘、酸雾和其他有害气体(如一氧化碳等)的大量排放；可结合当地环境举例的程度超过其自净能力时，就会出现不同程度的大气污染。从而启发学生，一定要学好化学知识，在今后工作中，不论你在什么行业，都应该从各自的岗位上，承担起保护环境的义务。5.对稀有气体要讲清，早期把它们统称为惰性气体，是因为在发现它们的时候，只注意了它们不跟其他元素起化学反应的一面。当发现它们在一定条件下，也能跟某些物质发生反应而形成化合物的
5、事实后，才把它们改称为稀有气体。通过这一段简史介绍，可以启发学生，科学研究的新领域总是在不断扩展，科学思维也不是一成不变的。应当经常接受新事物，在学习中要适当发展求异思维，而不能盲目地接受甚至产生僵死的或孤立片面的思想。稀有气体的用途以及空气成分的发现史，教学大纲上列为选学内容。教师可以用讲故事的形式做些简介，至少在以后教学中讲到原子结构、离子化合物时还要涉及到“惰性”的概念。如果有条件的话，在介绍稀有气体用途时，可以演示稀有气体在放电管中的放电现象，以增加学生的感性认识，提高他们学习化学的兴趣和愿望。以上选学内容，连同有关大气污染与防治的内容也可以放在课外活动中展开专题讨论。6.本节课开始就
6、可以介绍几种元素的符号如O(氧)、N(氮)等，以避免记忆的负担集中到元素一节的教学之后。【演示实验建议】关于空气中氧气含量测定的演示实验，如果实验室内没有适用的钟罩，也可以用图11的装置来完成。广口瓶配一个带有燃烧匙和玻璃导管的塞子，导管的另一端与伸入盛水大烧杯中的玻璃导管以软胶管相连。导管用弹簧夹夹紧，勿使漏气。广口瓶内装有少量水，再把剩余的容积分成五等分并用橡皮筋做上记号。演示时，点燃燃烧匙内的红磷(匙内应铺垫石棉纸)后，立即伸入瓶中并把塞子塞紧。随着反应的进行，瓶内充满五氧化二磷白烟，当五氧化二磷溶于水后，瓶内压强减小。打开弹簧夹，水必然被压入广口瓶中，进水的体积恰好近于广口瓶中原空气体
7、积的1/5。可以说明空气中约含有1/5体积的氧气。当用燃着的火柴检验瓶内剩余气体时，火柴熄灭，说明主要是氮气。空气中氮气与氧气的体积比约为41。图1-1 测定空气中氧气含量图图1-2 自己设计的测定空气中氧气含量的简易装置如果找不到以上仪器、药品，可想些土办法进行实验(甚至可以发动学生想些办法回家去做)，例如按图12的装置，用一个大碗盛半碗水，取一小段蜡烛固定在小木块上，使之浮在水面。用一个玻璃杯(最好是直筒形的)按容积分成五等分，用橡皮筋做上记号(若杯口大而底小，可把满杯水分成五等分，然后一份一份地添进杯中，随时记下记号)。将蜡烛点燃后，立即将杯子扣在蜡烛上，并使杯沿刚刚没入水面成全封闭，在
8、蜡烛逐渐熄灭并冷却后，可观察到杯内水面上升约一个刻度。当然用这个方法其准确度和重现性都比较差些(这主要是空气的热膨胀，以及二氧化碳是气态生成物且比五氧化二磷难溶于水的缘故)，但总比不做实验要强。还有一点应该注意，如果要检验杯中剩余气体时，不能将杯子直接从水中提起(为什么?)。【习题分析和答案】第1题 氧气，氮气，稀有气体，二氧化碳，其他气体和杂质。氮气，氧气，氧气，氮气。第2题 因为水杯(或广口瓶)里充满空气，所以不容易扣下去。【资料】本资料如“空气成分的发现史”、“大气污染与防治”等，都可作为组织专题课外活动的参考资料。1.空气的成分空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化造成
9、的。原始的大气是以二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出游离态氧，使原始大气里的一氧化碳氧化成为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成水蒸气和氮气。以后，由于植物的光合作用持续地进行，空气中二氧化碳在植物发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里的氧气越来越多，终于形成以氮气和氧气为主的现代空气。由此可见，空气的成分始终以极慢的速率变化着。空气是混合物，它的成分是很复杂的。空气的相对恒定成分是氮气、氧气以及稀有气体。这些成分所以几乎不变，主要是自然界各种变化相互补偿的结果。空气的可变成分是二氧化碳和水蒸气。空气的不定成分完全因地区而异。例如，
10、在工厂区附近的空气里就会因生产项目的不同而分别含有氨气、酸蒸气等。另外，空气里还含有极微量的氢气、臭氧、氮的氧化物、甲烷等气体。灰尘是空气里或多或少的悬浮杂质。总的来说，空气的成分一般是比较稳定的。2.空气质量周报从1997年5月起，我国有几十座城市先后开始定期发布城市空气质量周报，为大众提供环境质量信息。在此基础上，大连、厦门、南京、上海于1998年5月开始发布空气质量日报，受到广大群众的关注。空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”“空气质量级别”“首要污染物”等。空气污染指数(Air Pollution Index，简称API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的数值形式，
11、并分级表示空气污染程度和空气质量状况。这种方式适于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。根据我国空气污染的特点和污染防治重点，目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物。不同地区的首要污染物有所不同。空气质量分级标准是：空气污染指数50点对应的污染物浓度为空气质量日均值的一级标准，空气质量优；100点对应二级标准，空气质量良好；200点对应三级标准，空气轻度污染；300点对应四级标准，空气中度污染；超过300点则为五级标准，空气属重度污染。空气质量日报、周报是环境监测为环境管理服务，为广大人民群众提供环境信息服务的新形式。通过新闻媒体向社会发布的环境信息，可以及时准确地
12、向广大群众反映空气质量状况，增强人们对环境的关注，促进群众对环境保护工作的理解和支持，促进人们生活质量的提高，受到了群众的广泛关注和支持。市民可通过广播、电视、报纸、互联网等媒体，随时了解本市的空气污染指数。这些举措提高了全民的环境意识，可以增强群众对空气污染的监督。3.大气污染与防治大气有自净作用。进入大气的污染物，经过自然条件下的物理和化学作用，或是向广阔的空间扩散稀释，使其浓度下降，或是受重力作用，使较重粒子沉降于地面，或是在雨水洗涤下返回大地，或是被分解破坏等从而使空气净化。这种大气的自净作用是一种自然环境的调节的重要机能。应当指出的是，绿色植物的光合作用也是一种自净过程，因为在此过程
13、中，既耗用二氧化碳，又向大气补充氧气。当大气的污染物的数量超过其自净能力时，即出现大气污染。排放到大气里造成污染的有害物质，可以分几类：粉尘类(如煤烟等)，金属尘类(如铁、铝等)，湿雾类(如油雾、酸雾等)，有害气体类(如碳氧化物、二氧化硫、一氧化氮等)。从大气污染发展的历史来看，可以分二氧化碳、烟尘污染，二氧化硫、金属尘污染和光化学污染三个时期。大气污染从早期的英国伦敦烟雾型发展到新型的美国洛杉矶的光化学烟雾，公害事件连绵不断，此起彼伏。据统计，单是伦敦的十几起烟雾事件，就夺走了近万人的生命。有记载的公害事件不胜枚举，现分别举例于下：(1) 伦敦的雾是有名的。1952年冬天，天气特别冷而阴湿，
14、家家都烧煤取暖。由于几天没有风，气象出现特殊变化，出现下层气温低，上层气温高，空气对流受到妨碍的逆温层。逆温层把烟雾压在下面几天不散，引起人们呼吸困难，几千市民出现胸闷、喉痛、咳嗽症状。年老体弱者死亡4 000多人。(2) 日本战败后，经济完全崩溃。从19461955年是战后经济的恢复期，到了1955年，日本开始了经济的发展。从19561961年可以说是日本经济的成长期，在发展过程中的一个重要特点，是执行了重工业和化学工业为重点的工业发展方针。如日本的四日市，1955年垄断资本家造了一座炼油厂，围海造田，规模极大。结果是，新工业加上原有工业排放出来的废气使空气严重污染，使四日市终年烟雾不散，烟
15、雾层厚度高达500 m。SO2和金属尘含量超过允许标准的5倍以上。由于这种污染，据统计，到1970年癌症和气喘病患者增多，气喘病蔓延，患病者达6 400人。(3) 光化学烟雾的污染最早出现在美国洛杉矶。由于开始未能查明原因，又无有效措施，使该市每年有60多天笼罩在光化学烟雾之中，终于在1952年爆发了洛杉矶光化学烟雾事件。当时烟雾含量高达6.5107，不少儿童和老人眼睛红肿，呼吸困难；蔬菜由绿色变黄色，菠菜到了不能吃的地步；橡胶制品变得失去弹性而龟裂；仅加利福尼亚州，就有190万棵松树受害，其中30%枯死。日本的东京和大阪等大城市，光化学污染也很严重。1970年东京一个区受光化学烟雾的毒害，使
16、两万人患眼痛病，正在操场上活动的某校学生，突然害红眼和喉痛，并相继有人昏倒。1971年这种危害已扩展到神奈川县、千叶县等地。光化学烟雾是一种刺激性的浅蓝色混合型烟雾，其组成比较复杂，主要是臭氧，此外还有氮的氧化物和过氧酰基硝酸酯、高活性游离基及某些醛类和酮类。这些物质并非某一污染源直接排放的原始污染物质，而是由氮的氧化物和碳氢化合物等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应而形成的一种二次污染物。经过研究发现，氮的氧化物和碳氢化合物是汽车排出的废气造成的。1943年洛杉矶市就有汽车250万辆，每天排出的废气中，氮的氧化物达300 t400t，碳氢化合物1 000t以上，再加上炼油厂及其他厂的废气，经光化学反应造成这些严重的污染事件。近年来另一种破坏大气层组成的危害已引起科学家们的注意，那就是废气对臭氧层的影响。臭氧层能吸收大量紫外线，对地面上的生物起着保护作用。如
