第一单元 物质的变化

1空气的成分

一、空气的存在

• 证明空气存在的现象：

• 生活中的例子：把空杯子倒扣入水中，倾斜杯子会看到有气泡冒出，这表明杯子里原本有空气占据着空间；我们能感受到风，风就是空气流动形成的，这也证明了空气的存在。

• 实验现象：如在注射器中先吸入一部分空气，然后用手指堵住注射器管口，用力推活塞，会感觉到有阻力，说明空气是实实在在存在且占据一定空间的；拉动活塞时，也能感觉到空气进入注射器，同样证明空气存在。

二、空气的成分

• 主要成分：

• 空气是由多种气体混合而成的。其中，氮气约占空气体积的 78%，氧气约占 21%，稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙等）约占 0.94%，二氧化碳约占 0.03%，其他气体和杂质约占 0.03%。

• 各成分的性质及作用：

• 氮气：

• 性质：氮气是一种无色、无味、不易溶于水的气体，化学性质比较稳定，一般情况下不容易与其他物质发生化学反应。

• 作用：它可以用来制造氮肥，因为植物生长需要氮元素；还可以充入食品包装袋中，延长食品的保质期，利用的就是它化学性质稳定，能防止食品与氧气接触而氧化变质。

• 氧气：

• 性质：无色、无味、不易溶于水，能支持燃烧，供给呼吸。

• 作用：人和动植物的呼吸都离不开氧气，在呼吸过程中，氧气进入体内，参与体内物质的氧化分解，释放能量，供生命活动所需；燃烧现象也需要氧气的参与，比如蜡烛在空气中能燃烧，是因为空气中有氧气，一旦隔绝氧气，蜡烛就会熄灭。

• 稀有气体：

• 性质：它们都是无色、无味、性质很不活泼的气体，通电时能发出不同颜色的光。

• 作用：由于稀有气体化学性质稳定，可用于焊接金属时作保护气，防止金属在高温下与空气中的氧气等发生反应；还可制成多种用途的电光源，如霓虹灯就是利用稀有气体通电发光的特性制作的。

• 二氧化碳：

• 性质：无色、无味气体，能溶于水，密度比空气大，不支持燃烧也不能燃烧，能使澄清石灰水变浑浊（这是检验二氧化碳的常用方法）。

• 作用：绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳并释放氧气，所以二氧化碳是植物光合作用的原料；二氧化碳还可用于灭火，利用的就是它不支持燃烧且密度比空气大的特性，能覆盖在燃烧物表面，隔绝空气达到灭火目的。

三、探究空气成分的实验

• 实验名称：红磷燃烧测定空气中氧气含量实验（了解即可，五年级阶段可能不要求实际操作，主要掌握实验原理）。

• 实验原理：红磷在空气中燃烧，消耗氧气，生成五氧化二磷固体，使容器内的气压减小。在外界大气压的作用下，水会被压入容器中，进入容器的水的体积就近似等于消耗掉的氧气的体积。

• 实验装置：通常包括一个带有刻度的集气瓶、燃烧匙、导管、止水夹等，燃烧匙内放有红磷。

• 实验步骤：

• 检查装置的气密性，确保装置不漏气。

• 在集气瓶中加入少量水，并将水面上方空间分为五等份，做好标记。

• 在燃烧匙内放入足量的红磷，点燃红磷后，迅速将燃烧匙伸入集气瓶中，并塞紧瓶塞。

• 待红磷燃烧停止并冷却至室温后，打开止水夹，观察现象。

• 实验现象：红磷燃烧时产生大量白烟，冷却后打开止水夹，会看到水沿导管进入集气瓶，进入集气瓶的水的体积约占集气瓶内原空气体积的 1/5。

• 实验结论：空气中氧气的体积约占空气总体积的 1/5。

• 
  

2燃烧的秘密

一、燃烧的条件

1.可燃物：

o能够燃烧的物质称为可燃物。例如木材、纸张、汽油、酒精等都是常见的可燃物。这些物质在一定条件下可以与氧气发生剧烈的化学反应，释放出能量并产生火焰等现象。

o不同的可燃物燃烧的难易程度可能不同。比如，纸张相对比较容易被点燃，而铁块等金属在一般情况下很难燃烧，因为它们不属于可燃物范畴。

2.氧气（或空气）：

o燃烧通常需要氧气的参与。空气中含有大约 21% 的氧气，大多数燃烧现象都是在空气中发生的。当可燃物与氧气充分接触时，才有可能发生燃烧反应。

o可以通过一些实验来证明氧气对燃烧的重要性。比如，将点燃的蜡烛用一个杯子罩住，随着杯子里的氧气逐渐被消耗，蜡烛会逐渐熄灭，这表明没有氧气供给，燃烧就无法持续进行。

3.达到一定的温度（着火点）：

o每种可燃物都有自己的着火点，着火点是指可燃物燃烧所需要的最低温度。只有当可燃物被加热到着火点以上时，才会开始燃烧。

o例如，白磷的着火点很低，约为 40℃，在常温下如果受到摩擦等因素使其温度升高到 40℃以上，就可能会自燃；而木材的着火点相对较高，一般需要用明火等持续加热到一定温度后才会燃烧起来。

二、燃烧的过程

1.能量变化：

o燃烧过程中会有明显的能量变化，主要是化学能转化为热能和光能。当可燃物与氧气发生燃烧反应时，物质内部的化学能被释放出来，一部分以热能的形式表现出来，使周围环境温度升高，比如我们能感受到燃烧的火焰是热的；另一部分则以光能的形式呈现，也就是我们看到的火焰发出的光亮。

2.物质变化：

o燃烧是一种剧烈的化学变化。在燃烧过程中，可燃物与氧气发生化学反应，生成新的物质。例如，木材燃烧后会生成二氧化碳、水以及一些灰烬等物质。这些新生成的物质与原来的可燃物在性质上有很大的不同，说明燃烧过程中发生了实质性的化学转化。

三、灭火的原理与方法

1.原理：

o灭火主要是基于破坏燃烧的条件来实现的。只要消除燃烧的三个条件中的任意一个，燃烧就无法继续进行，从而达到灭火的目的。

2.方法：

o隔离可燃物：把正在燃烧的物质与周围的可燃物隔离开来，阻止火势蔓延。比如森林火灾发生时，通过开辟隔离带，砍伐出一条没有可燃物的通道，使大火无法继续向周边蔓延。

o隔绝氧气（或空气）：可以采用覆盖、密封等方式，阻止空气与燃烧物接触。例如，用灭火器灭火时，有些灭火器喷出的物质能够在燃烧物表面形成一层保护膜，隔绝空气，使燃烧无法持续；或者用锅盖盖住着火的油锅，也是隔绝了空气，从而灭火。

o降低温度至着火点以下：通过浇水等方式，带走燃烧物的热量，使其温度降低到着火点以下。比如房屋着火时，消防队员用水枪喷水灭火，水吸收了燃烧产生的热量，使温度降低，火就会熄灭。

四、火灾中的自我保护

1.拨打火警电话 “119”：

o一旦发现火灾，要第一时间拨打火警电话 “119”，向消防部门报告火灾发生的准确地点、火势大小、燃烧物质等相关信息，以便消防人员能够快速准确地赶到现场进行救援。

2.用湿毛巾捂住口鼻：

o火灾发生时，会产生大量的浓烟和有毒气体，用湿毛巾捂住口鼻，可以过滤部分有毒气体，减少吸入有害物质的风险，同时湿毛巾还能起到一定的降温作用，保护呼吸道免受高温灼伤。

3.弯腰低姿态逃生：

o因为火灾产生的浓烟一般会向上飘散，在靠近地面的地方浓烟相对较少，空气相对较为清新，所以逃生时要弯腰低姿态前行，这样可以更好地呼吸到相对干净的空气，提高逃生的成功率。

4.不要乘坐电梯：

o火灾发生时，电梯可能会因为断电、故障等原因无法正常运行，而且电梯井可能会成为烟囱，加速浓烟和火势的蔓延，所以千万不要乘坐电梯逃生，而应该选择楼梯进行疏散。

 

3变色游戏

一、实验探究过程

1.实验准备

o材料：紫甘蓝、白醋、小苏打、水、透明塑料杯（或玻璃杯）若干、筷子、榨汁机（用于榨取紫甘蓝汁）等。

o紫甘蓝汁的制备：将紫甘蓝切成小块，放入榨汁机中，加入适量的水，榨出汁液，然后用滤网过滤掉残渣，得到紫甘蓝汁备用。

2.不同物质与紫甘蓝汁的反应

o白醋与紫甘蓝汁反应：

o取一个透明塑料杯，倒入适量的白醋。

o用筷子蘸取一些紫甘蓝汁，滴入白醋中。

o观察到溶液变成了红色。这表明白醋使紫甘蓝汁发生了颜色变化，说明白醋与紫甘蓝汁发生了化学反应，产生了新的物质，从而导致颜色改变。

o小苏打与紫甘蓝汁反应：

o另取一个透明塑料杯，放入适量的小苏打。

o同样用筷子蘸取紫甘蓝汁滴入放有小苏打的杯子中。

o发现溶液变成了蓝色（或蓝绿色）。这意味着小苏打也能和紫甘蓝汁发生化学反应，使其颜色发生明显变化，生成了不同于原来紫甘蓝汁和小苏打的新物质。

二、物质变化的类型判断

1.化学变化的特征

o通过上述实验可以看出，当紫甘蓝汁分别与白醋、小苏打混合后，颜色都发生了显著变化，而且生成了新的物质（从颜色变化可推断）。

o这种有新物质生成的变化就是化学变化。在化学变化过程中，物质的本质发生了改变，往往伴随着一些明显的现象，如颜色变化、产生气体、生成沉淀等，在 “变色游戏” 实验中主要体现的就是颜色变化这一特征现象。

2.与物理变化的区别

o物理变化是指物质的形状、状态、大小等发生了改变，但没有新物质生成的变化。例如，水结成冰、纸张被撕碎等，只是物质的形态或状态改变了，其本质还是原来的物质。

o而在 “变色游戏” 中，紫甘蓝汁与白醋、小苏打混合后的变化明显不同于物理变化，因为有新的颜色出现，意味着产生了新物质，属于化学变化范畴。

三、拓展应用

1.生活中的化学变化导致的变色现象

o苹果切开后放置一段时间，果肉会变成褐色。这是因为苹果中的酚类物质与空气中的氧气发生了化学反应，生成了新的物质，从而导致颜色改变，这也是一种生活中常见的化学变化引起的变色现象。

o铁钉生锈后，表面会出现红褐色的锈迹。铁锈是铁与空气中的水和氧气发生化学反应生成的新物质，这个过程中不仅有物质成分的改变，也伴随着颜色的变化，同样属于化学变化。

2.利用变色现象检测物质性质

像在 “变色游戏” 中利用紫甘蓝汁能与不同物质发生反应变色的特点，可以用来初步检测一些物质是酸性还是碱性。例如，使紫甘蓝汁变红的物质（如白醋）通常呈酸性，使紫甘蓝汁变蓝（或蓝绿色）的物质（如小苏打）通常呈碱性。这种简单的变色检测方法在日常生活和

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