空气的成分 教学设计案例.docx
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空气的成分教学设计案例
空气的成分教学设计案例
一、教学设计思路
【教材分析】
本课为第二单元课题1空气第一课时的教学内容。
要求学生通过对空气成分的探究，了解空气的组成。
教学重点：
空气的组成、空气中氧气含量的测定实验。
教学难点：
空气中氧气含量的测定实验。
【教学理念】
本课题主要采用问题探究来设计教学，始终贯穿“设置主题──分析思考──实验探究──总结交流”的教学流程，积极引导学生进行自主学习、合作学习和探究学习，努力培养学生的动手能力和探索精神。
【教学流程】
引入课题→探究1：
证明空气的存在→探究2：
探讨空气成分（包括：
空气中有哪些物质；科学家探索空气成分的历史与评价等）→探究3：
测定空气中氧气的含量→探究4：
测定空气中氧气的含量的药品选择及量化测定。
【教法探讨】
首先通过猜谜的形式引入课题，使学生兴趣盎然地进入教学情景。
指导学生阅读拉瓦锡探究空气的实验，以期达到以下目的：
①培养学生的自学能力；
②通过科学家实事求是的科学态度和严谨的作风，培养学生的科学探究精神；
③初步了解空气的主要成分；
④初步了解拉瓦锡的实验原理，启发学生理解空气中氧气含量测定的实验原理。
对于教材上的实验（如图），教师要进行实验演示：
在实验过程中，教师要适时地向学生提问，设置悬念让学生思考、做出假设或得出结论。
如：
①实验过程中可观察到有哪些现象？
②为什么打开止水夹后烧杯中的水就会进入广口瓶中？
③进入到广口瓶中的水的体积相当于原广口瓶中哪种气体的体积？
④通过该实验，可以得出什么结论？
⑤完成该实验有哪些注意事项？
⑥实验过程的误差分析等等。
在上述问题中，大多数学生对问题③的理解可能有困难，本人设计了一个简单的学生实验（如右图），就很好地将这一难点突破了。
对于问题⑥的误差分析，教师可以引导学生自主分析，得出产生误差可能有以下原因：
①装置气密性不好；②红磷不足，没有把氧气耗尽；③没有等到集气瓶冷却就打开止水夹；④导气管的体积被忽略不计了，同时教师进一步引导学生：
还有一个主要误差是来自于燃烧方式本身。
因空气里的氧气在耗尽前燃烧就会停止。
关于燃烧停止后剩余气体里有无残余氧气（这一点有的学生也想得到）；剩余混合气体里氧气比例小到什么程度时燃烧就会停止，这一点可作为研究性学习课题，留待课后安排学生作进一步探究。
教材里已有的实验设计，由于不能准确度量集气瓶内空气的实有体积等原因而存在不足之处。
根据学生对上述实验原理的理解，适时地提出新的问题：
问题设置：
利用下图实验装置（广口瓶的容积约为400mL），再提供10mL量筒、100mL量筒、500mL量筒，以及红磷和木炭两种固体物质供选用。
怎样较准确地测定空气中氧气的体积分数？
思维风暴：
引导学生讨论如何解决下述问题：
①实验前怎样准确测定广口瓶内空气的体积？
②实验后怎样准确测定进入广口瓶中水的体积（即氧气的体积）？
实验探索：
指导学生分组进行实验，甲组选用红磷、乙组选用木炭进行实验。
再通过对实验过程中出现的情况，适时引导学生进行分析，以提高学生分析问题的能力。
通过上述实验的探究过程，能充分调动学生的积极性，锻炼学生的实验设计能力，达到实验教学的真正目的。
二、教案
课 题 课题1空气第1课时
授课人 明海
学 校 长沙市长郡中学
教学目标
知识与技能
1.认识身边最常见的物质──空气，并了解空气的组成；
2.能从生活经验出发，对空气的成分进行合理的推测，并能利用教师提供的简单仪器和药品，对空气的成分进行科学的探究。
在探究过程中初步学会简单的实验设计、学会观察实验现象并加以描述，对相关实验现象能给出合理的解释。
过程与方法
1.认识科学探究的意义和基本方法，在进行“空气中氧气含量测定实验”的探究过程中，能提出问题，并设计简单实验解决问题；
2.初步学会用观察、实验的方法获取信息，并从实验信息中得出科学的结论；
3.在探究过程中，能主动与人交流、讨论，清晰的表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和科学的学习方法。
情感态度与价值观
1.保持对生活和自然界中化学现象的好奇心和强烈的探索欲，进一步发展对化学学习的兴趣；
2.初步树立科学的物质观，科学的看待科学家的实验过程及结论；
3.逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念；
4.发展善于合作、勤于思考、勇于实践的科学精神。
重点 空气的组成，空气中氧气含量的测定。
难点 通过实验探究空气的组成。
教学方法 讲演法、自学指导法、分组实验法、讨论法等多种教学方法
仪器、药品 测定空气成分的实验装置、500mL量筒、100mL量筒、10mL量筒、500mL烧杯、红磷、水、火柴。
……
教师活动
学生活动
设计意图
[新课导入]猜谜语：
“看不见，摸不着，没有颜色没味道，你的身边常围绕……”。
该谜语的谜底是什么？
（展示一只空烧杯）烧杯中有什么？
今天，我们一起进一步认识空气。
一、空气的组成
头脑风暴：
你对空气知道多少？
请同学们尽可能多地提出有关空气的问题。
学生可能提出的问题：
①为什么空气看不见而又摸不着？
②怎么证明空气确实存在？
③空气由什么物质组成？
④空气是由一种物质组成的？
还是由多种物质组成的？
⑤如果空气是有多种物质组成的，那么这些物质是什么？
其含量是多少？
⑥为什么风景区的空气比较清新，而一些大城市特别是一些大工业城市的空气质量比较差？
⑦为什么有的物质在空气中燃烧？
……
（在学生描述提出的问题时，及时对不规范的语言加以更正）
教师引导：
今天，我们将一起探究空气的成分。
主要解决你们提出的下列问题：
②怎么证明空气确实存在？
③空气由什么物质组成？
④空气是由一种物质组成的？
还是由多种物质组成的？
⑤如果空气是有多种物质组成的，那么这些物质是什么？
又分别有多少？
【实验探究1】想一想，根据你日常生活中的经验，还有哪些办法能证明空气确实存在？
请同学们设计一个简单的实验，证明空气的存在。
设计方案：
提供学生水槽（装有大半槽水）、小烧杯、一杯饮料（配吸管）及其他仪器若干，引导学生设计方案，并进行交流，比较各种方案的优缺点，再确定比较好的方案进行实验。
学生一般能提出的简易方案可能有上图所示的几种。
实验验证：
指导学生完成实验。
获取结论：
空气是客观存在的。
学生思考并回答
学生讨论，交流，再描述提出的问题
学生分组讨论、交流，比较各种方案的优缺点，
学生进行实验，对实验的现象加以描述，并做出结论。
以有关空气的故事或有关空气的趣味实验导入，迅速拉近学生与化学的距离，产生对化学的亲近感。
以头脑风暴的探索形式，激发学生的问题意识，培养学生的发散性思维。
设疑，激发起学生的学习兴趣。
培养学生的团队合作精神及对实验设计的评价能力
【实验探究2】空气的成分
主题设置：
我们生活的环境中有空气，人类的生活离不开空气，空气是一种重要的自然资源。
那么空气是由什么组成的？
它是由一种物质组成的？
还是由多种物质组成的？
如果空气是由多种物质组成的，则空气中含有哪些物质？
提出假设：
学生根据生活经验提出空气是由多种物质组成的假设。
收集证据：
根据已有知识，联系生活经验，收集到的证据可能有：
①动物进行呼吸作用需要氧气，并放出二氧化碳；②植物进行光合作用要吸收水和二氧化碳，并放出氧气；③煤等燃料燃烧需要消耗氧气并放出二氧化碳；④夏天，从冰箱里拿出冰矿泉水，片刻后，矿泉水瓶外壁就会有水珠凝结；⑤酥脆的饼干在空气中长时间放置会受潮变软……
做出结论：
空气中含有氧气、二氧化碳、水蒸气和其他杂质（如尘埃）等多种物质。
思维延伸：
空气中还有其他成分吗？
自主学习：
引导学生学习科学家对空气成分的研究过程。
1、通过对拉瓦锡研究空气成分的实验过程，你有何感想？
2、拉瓦锡通过这一实验得出了什么结论？
3、拉瓦锡得出的结论有无不足?
开拓视野：
稀有气体的发现史。
获得结论：
空气中含有氧气、氮气稀有气体、二氧化碳等多种成分。
根据已有知识，联系生活经验，收集证据，进行归纳并得出结论
学生自主学习拉瓦锡探究空气成分的实验
1.了解拉瓦锡研究空气的实验所表现的科学态度
2.了解拉瓦锡得出的“空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气体积的1/5”的结论，体会其实验原理
3.了解空气中还有各种稀有气体等其他成分，认识拉瓦锡的结论中的不足
培养学生自主学习的能力
1.培养学生的科学探究精神
2.使学生初步了解空气的主要成分。
3.告诫学生不迷信权威，树立“学无止境”的思想。
利用化学史进行严肃认真，敢于创新的优良品质的教育。
【实验探究3】空气中氧气含量的测定
主题设置：
大家对空气的认识主要来自生活常识，空气中还有其他的成分吗？
空气中的氧气、二氧化碳等气体的含量又分别是多少呢？
能否测定出广口瓶中氧气的体积？
设计方案：
①想办法把氧气拿出来，直接测氧气的体积；
②换一个矿泉水瓶子，再想办法把瓶内的氧气消耗掉，看瓶子变瘪了多少；
③利用拉瓦锡的实验方法再进行实验；
…………
教师引导：
给出如下图所示装置，让一学生吸气，并观察现象。
思维迁移：
仿照此实验，提供如下图的实验装置及红磷，我们能否利用它来测定氧气体积呢？
实验探索：
指导学生完成实验2-1，观察现象并思考：
1.（如上图）向集气瓶内装入少量水，并作上记号d。
并将广口瓶从b－d处分为五等分，做好记号。
2.向燃烧匙中加入稍过量的红磷，关闭c处的止水夹后，点燃红磷，立即伸入瓶中，并塞紧。
3.提示学生观察红磷燃烧现象。
4.冷却后，打开止水夹，再由学生观察现象。
5.进入广口瓶中的水的体积相当于原广口瓶内空气中哪种气体的体积？
学生讨论。
学生在老师引导下进行实验，并解释实验原理
【学生思考】水为何会进入集气瓶中，进入集气瓶中的水的体积取决于谁的体积？
学生分组讨论，并报告讨论结果。
学生观察红磷燃烧的现象：
红磷燃烧时产生黄色火焰，放出大量热量，并有大量白烟，最终燃烧停止。
学生观察：
打开止水夹后，烧杯中的水进入广口瓶中，约占红磷燃烧前瓶中空气体积的1/5。
学生分组讨论后，各组派代表回答。
通过实验增强感性认识，解决学生的疑难
培养观察能力及思考能力
培养分析能力及团队合作精神，增进学生间友谊和凝聚力
科学分析：
指导学生通过自主阅读，明确：
①上述实验中，红磷燃烧时与广口瓶内空气中的氧气发生了反应，生成了叫做五氧化二磷的固体。
上述实验中的大量白烟就是生成的五氧化二磷的固体，该固体沉降后溶解于水中。
因此白烟最终消失。
②打开止水夹后，烧杯中的水进入广口瓶的原因。
③进入广口瓶中的水的体积相当于原广口瓶内空气中哪种气体的体积？
空气中氧气的体积分数约为多少？
④广口瓶内余下的气体主要是什么？
它有何性质？
探索交流：
引导学生对实验中的问题进行交流。
形成结论：
a.由于过量的红磷燃烧时耗尽了广口瓶内空气中的氧气，使瓶内气体减少，压强降低，打开止水夹后，烧杯中的水就会进入瓶中。
而且广口瓶内氧气被消耗多少，进入瓶中的水就有多少。
因此，从烧杯中进入广口瓶的水的体积就相当于原瓶内空气中氧气的体积。
b.氧气约占空气总体积的1/5。
c.广口瓶内余下的气体主要是氮气，它不能支持燃烧。
做这个实验时如果①装置气密性不好；②红磷不足，没有把氧气耗尽；③没有等到冷却就打开止水夹，那又会出现怎样的结果呢？
思维点拨：
完成这个实验的关键是：
红磷的用量要充足，要保证能够将瓶内氧气耗尽；整个装置气密性要好，不能漏气；要注意待集气瓶冷却至室温时再打开止水夹。
反思与评价：
按上述方法测定空气中氧气的含量，你认为还有何不足？
红磷可否用木炭等其他物质代替？
学生体会实验原理并从中得出正确的实验结论。
学生再次进行讨论并得出结论。
学生讨论后得出：
上述体积是估算的，存在较大误差。
培养学生的表达能力，在交流中取长补短。
激发学生的探究欲。
培养学生对实验的评价能力。
【实验探究4】测定空气中氧气的含量的药品选择及量化测定
提出假设：
药品可以用其他物质（如木炭、硫等）代替。
教师提供：
右图装置（广口瓶容积约为400mL）、10mL量筒、100mL量筒、500mL量筒，以及水、红磷和木炭等仪器和药品
方案设计：
指导并启发学生设计较准确地测定空气中氧气的体积分数的实验装置及活动方案
引导学生讨论应解决的问题：
①实验前怎样准确测定图2-3丁中广口瓶内空气的体积？
②实验后怎样准确测定图2-3丁中进入广口瓶中水的体积（即氧气的体积）？
实验探究：
指导学生分组进行实验：
甲组选用红磷、乙组选用木炭进行实验，并作好数据处理。
学生经讨论后提出对应的方案：
①将水注入广口瓶至图中b处，再全部倒入到500mL量筒中；
②将进入广口瓶中的水全部倒入到100mL量筒中。
学生再进行实验测定。
学生将实验过程中获得的数据填入表中。
掀起高潮，进一步激发学生的探究欲。
培养学生的实验设计、操作、数据处理等综合能力。
现象与解释：
针对甲组实验基本成功，而乙组实验完全失败（烧杯中的水基本上没有进入广口瓶中），引导学生进行讨论乙组实验失败的原因
在学生讨论遇到困难时老师提示：
木炭燃烧时生成了二氧化碳气体。
结论与反思：
上述实验中，广口瓶中的固体应选择什么样的可燃物？
总结与交流：
引导学生对利用上述装置测定空气中氧气的含量时的注意事项进行交流与总结：
①装置气密性要良好；②实验应选用反应后不生成气体的物质（如红磷）；③红磷要稍过量，以耗尽广口瓶中的氧气；④应等装置冷却到室温后再打开止水夹。
等等。
学生讨论，总结出乙组失败的原因：
木炭燃烧后生成的是气体，使得广口瓶中的气体没有减少，压强没有降低，烧杯中的水就不会进入广口瓶中。
学生作出结论：
不能用燃烧后产生气体的可燃物。
学生交流实验心得
激发学生的求知欲望。
【小结】
①空气不是单一成分的物质；
②空气中有1/5体积的氧气，剩余气体不支持燃烧；
③空气的组成（强调体积分数）。
学生阅读教材：
空气成分氮气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%。
增强记忆。
【总结】
1.空气中氧气的含量测定实验及注意事项；2.空气的组成。
回忆实验，归纳结论。
了解重点知识及学习要求。
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空气的组成教学设计案例
北京市101中学陈争
一、设计思路
空气是学生在化学课上接触到的第一种物质，学生们在生活中可以从不同的途径获取有关空气的知识，因此使学生了解“空气的组成是什么”不是学习的重点和难点。
我们都知道氧气的发现在化学史和科学史上具有极其重要的地位，不仅因为推翻了错误的燃素学说，给整个化学领域造成翻天覆地的变化，还因为研究过程中的实验方法的多样性和科学性。
因此“空气”的重要意义在于能够提供一种化学情境，使学生开始了解化学的历史以及化学作为一个学科的意义，了解科学探索的过程，同时受到一些最基本的化学思维方式、实验方法、探究方法的熏陶并逐步学习这些比知识更鲜活的经验。
本节课的设计思想是在科学史的情境中，让学生进行探究的学习，培养学生的分析性、实用性、创造性三元思维，同时了解人类认识事物的曲折过程以及科学家的探索精神。
教学流程是：
温故知新，了解空气→重走科学路，探究空气组成的历史→对空气组成的实验设计→实践上升为理论
探究是指利用丰富的史料，学生通过阅读、分析材料初步认识到科学家的实验模式，提出问题和假设，设计实验，分析数据，得出结论，体会科学的探究过程，并能够模仿此过程完成自己对空气组成的探究实验、做出报告。
二、教案
课题
空气的组成
授课人
陈争
学校
北京市一零一中学
教学目标
1、知识与技能
通过引导学生分析科学家研究空气的实验和自主设计实验，帮助学生理解定性和定量的概念，理解纯净物和混合物的概念，掌握纯净物和混合物的性质，掌握空气的组成。
2、过程与方法
通过分析、对比不同科学家对空气的研究，让学生体会科学家的思想并学会科学探究的基本方法，包括控制变量对照实验的设计方法、定性实验和定量实验的设计方法、验证实验的设计方法以及比较、分类、归纳和演绎、分析和综合等基本的逻辑思维方法在化学中的应用，并通过设计实验验证空气的组成亲身体验科学探究的过程。
3、情感态度价值观
了解人类对事物的曲折的认知过程，认识到科学发现是经过艰难的探索的、任何成功都不是偶然的，培养从前人经验中获得知识、方法和经验教训的兴趣和愿望，体会科学发展和科学研究的重要性
重点和难点
1．通过分析、对比不同科学家对空气的研究，让学生体会科学家的思想并学会科学探究的基本方法
2．应用前人的经验，设计实验验证空气的组成。
教学方法
情境教学法、“探究的探究”教学法、实验法、小组合作学习教学法
仪器、药品
集气瓶、橡胶塞、燃烧匙、烧杯、导气管、止水夹、火柴、气球、塑料瓶、试管、水杯、纸团；木炭、硫磺、红磷、铁丝、蜡烛等
教师活动
学生活动
设计意图
导入温故知新，了解空气。
情境：
录象《人与自然》片段
问题：
我们知道没有空气就没有人类，也没有生机勃勃的地球，请大家说说你所认识的空气
小结：
（板书）
1． 空气是一种无色无味、难溶于水的气体。
2．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%。
讲故事：
我们对于空气已经了如指掌了，现在我给大家讲一个笑话。
一位化学老师在自己的朋友面前大谈氧气的发现。
这位老师说：
“氧气是在18世纪才被发现的……”老师的朋友说：
“既然这样，在此之前，人呼吸什么呢？
”
问题：
大家为什么觉得这位老师的朋友很可笑呢？
过渡：
我们现在所知道的关于空气的这点看起来很简单的知识，但事实上是经过许多科学家经过几百年的研究才获得的。
发言：
1． 1.空气由氮气和氧气组成的，氧气占1/5
2.空气是无色、无味的气体。
议论：
空气原本就存在，只是人们没发现，而不是人们没发现之前，空气就不存在。
使用头脑风暴法调动学生回忆已有的有关空气的知识，扩充学生对于空气组成和性质的知识。
重走科学路，空探究气组成的历史
情境：
动画《拉瓦锡的实验》（旁白：
二百多年前，法国化学家拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分。
他把少量汞放在密闭容器里连续加热12天，发现有一部分银白色的液态汞变成了红色粉末，同时容器里的空气的体积差不多减少了1/5。
他研究了剩余的气体，发现这部分气体既不能供给呼吸，又不能支持燃烧。
拉瓦锡又把红色粉末收集起来，放在另一个容器内加强热，得到了汞和可供给呼吸、可助燃的气体。
通过这些实验，拉瓦锡得出空气是由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。
）
问题：
“拉瓦锡用定量的方法研究了空气的成分”，是否只有拉瓦锡在研究空气，并且在十二天之内就研究成功了呢？
阅读资料，组内讨论，分别汇报本组的想法和结论，并相互补充。
分析并推测出表格空白的地方应该填写什么？
（见表1）
通过抓取和多角度分析科学家实验的细节，探究其中的科学方法，培养学生的分析思维。
通过对科学史的研究，了解化学的生动具体的创造过程认识到任何重要的定理，都是前人通过实践?
认识?
到实践，多次反复甚至多次失败，最后才得出的结果。
表1：
科学家
功绩
实验和现象
你的结论
伽利略
（意大利）
利用气泵使一个玻璃球灌足了空气，然后用天平称出它的重量；再把玻璃球下的活塞打开，发现玻璃球变轻了。
托里拆利
（伽利略的学生）
在一端封闭的长玻璃管中装满了水银，让开口的一端朝下插入装了一半水银的玻璃容器中，水银面的高度恰好是760毫米。
梅猷
（英国）
1674年
[实验1]点燃的蜡烛放在一块木板上，木板位于水面之上，然后用一个玻璃钟罩扣住蜡烛和水面。
发现蜡烛在燃烧时，钟罩内的水面逐渐上升，最后，蜡烛火焰熄灭了，水面之上还存在一个大的空间。
[实验2]将一只白鼠装进另一个同样的装置内。
发现随着白鼠呼吸时间的增长，水面在逐渐上升，到了最后水面再上升，而白鼠也就死亡了。
[实验3]把燃着的蜡烛和白鼠同时装进这样的装置内。
现象：
卢瑟福
1772年
[实验1]把老鼠放在密闭器皿里，等到老鼠被闷死以后，再用氢氧化钾溶液除去气体中的二氧化碳；接着他又在老鼠已经不能生存的那种空气里放进一支点燃的蜡烛，发现它仍能继续燃烧片刻；等到蜡烛熄灭后，又放进一小粒白磷，白磷仍能在其中自燃。
[实验2]在密闭器皿中用燃烧白磷的方法将空气中助燃成分除去，所得到的剩余气体完全不能维持老鼠和麻雀的生命。
舍勒
（瑞典）
1773年
[实验1]把硝酸钾放在曲颈甑中，曲颈甑的出口与一个膀胱做的气球相连。
将曲颈甑放在炉火中加热，气球真的被一种气体充满了。
把点燃的蜡烛放到气体中，气体燃烧得更猛烈了，放出耀眼的火光。
[实验2]将硝酸银、硝酸汞、氧化汞和软锰矿（二氧化锰）放在曲颈甑中加热，得到了同样的现象。
普里斯特利
1774年
[实验]用聚焦的太阳光来加热红色的氧化汞有气体产生，把点燃的干木条放入这种气体中，木条燃烧放出刺眼的光，老鼠放入这种气体中，老鼠过得非常舒服。
他吸过这种气体以后，身心一直觉得非常舒畅。
讲解：
同学们对科学家的研究都进行了自己的评价，并从科学家的实验中获得了一些启示和结论，现在我们就一起来看一看科学家们分别从自己的实验中获得了什么，以及科学史对他们的评价。
投影：
如表2
观看投影，对比自己与科学家的结论。
表2
科学家
科学家的结论
功绩
给我们的启示
伽利略
空气是有重量的
证明空气的存在，空气是一种物质。
物质是有质量和压力的。
托里拆利
空气是一种物质，空气有压力
梅猷
玻璃钟罩内的物体X同时被烛火燃烧和白鼠呼吸所消耗。
证明空气的作用是助燃和助呼吸。
对比实验方法、空白实验方法、控制变量实验方法。
卢瑟福
空气中助燃的成分很难完全除尽。
把剩余的不能维持生命的气体称为“浊气”
发现氮气
能将空气中氧气完全除去的物质是白磷。
舍勒
称助燃的气体为“火空气”
制得氧气并研究了其性质。
遗憾！
他们二人都是燃素学说的忠实信徒，绝不肯对其产生一丝一毫的怀疑。
美国科学家韦克斯说“普利斯特利是氧的父亲，但他至死也不承认自己的儿子。
”
普里斯特利
他告诉拉瓦锡发现和制得了一种助燃和助呼吸的气体，这种气体的助燃能力比空气强得多。
拉瓦锡
在大气（指空气）中并不是所有的空气（指气体）都可以呼吸，只有金属焙烧时，与金属化合的那部分空气才是合乎卫生的（指氧气可供呼吸），另一部分空气不能维持生命和助燃。
认为他和舍勒、普里斯特利制得的气体是一种新化学元素，在1777年定名为oxygene。
确定了空气的组成。
学生对空气组成的实验
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