《氯氣的性質(zhì)》教學(xué)案例

1、高中化學(xué)氯氣的性質(zhì)教學(xué)案例分析 【教學(xué)背景】 氯是典型的非金屬元素，氯和氯的化合物在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛。對氯氣的性質(zhì)、用途等進(jìn)行比較全面的學(xué)習(xí)和研究，是以后學(xué)習(xí)、研究鹵素性質(zhì)相似性及其變化規(guī)律和氯堿工業(yè)知識的需要。同時，為學(xué)生正確掌握非金屬元素的學(xué)習(xí)方法打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 依據(jù)課程目標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，主要的學(xué)習(xí)目標(biāo)是： 1.了解氯氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、氯離子的檢驗(yàn)方法。 2.理解氯的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，初步認(rèn)識物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)的影響。 3.認(rèn)識氯和氯的化合物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響；通過了解氯氣的“功”與“過”，初步形成正確認(rèn)識、合理使用化學(xué)物質(zhì)的意識

2、。 4.通過實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和主動探索的優(yōu)良品質(zhì)；通過對氯氣性質(zhì)的推測-實(shí)驗(yàn)-分析-得出結(jié)論的研究，應(yīng)用觀察、記錄、科學(xué)抽象的科學(xué)方法，來研究物質(zhì)的性質(zhì)及其變化。培養(yǎng)透過現(xiàn)象、挖掘本質(zhì)的探究精神。 本節(jié)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)氯氣與生產(chǎn)、生活的聯(lián)系，注意利用日常生活中的事例激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)學(xué)生對氯氣的性質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，幫助學(xué)生更全面地認(rèn)識氯及其化合物在自然和人類生活中的重要性。注意把握教學(xué)內(nèi)容的深廣度，對于鹵素性質(zhì)相似性及其變化規(guī)律只作簡單介紹。 【案例設(shè)計(jì)】 設(shè)計(jì)思路 本節(jié)采用“實(shí)驗(yàn)”、“對比”、“聯(lián)想”的教學(xué)方式，以“提出問題-實(shí)驗(yàn)探究-分析、推理-得出結(jié)論”等環(huán)節(jié)組織教

3、學(xué)活動，幫助學(xué)生了解氯的主要性質(zhì)，認(rèn)識其在生活中的應(yīng)用。結(jié)合有關(guān)內(nèi)容，多樣的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)探究中培養(yǎng)觀察能力、實(shí)驗(yàn)操作能力以及探究意識。 設(shè)計(jì)中注意以下問題： 1.通過“展示一瓶氯氣，讓學(xué)生觀察并描述其顏色和狀態(tài)”；“請學(xué)生聞氯氣的氣味，強(qiáng)調(diào)聞氣體氣味的方法”；“向盛有氯氣的試管中注入水”等實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)氯氣的物理性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)安全意識。 2.讓學(xué)生回憶氯的原子結(jié)構(gòu)推測氯氣的化學(xué)性質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生以氯的原子結(jié) 構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系為線索進(jìn)行聯(lián)想： 氯在元素周期表中的位置-聯(lián)想氯元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)-聯(lián)想氯氣的化學(xué)性質(zhì)（典型的非金屬性）-聯(lián)想氯氣的用途。 3.運(yùn)用對比的方法

4、引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)：由Fe、Cu、H2在Cl2中燃燒的演示實(shí)驗(yàn)，比較初、高中不同學(xué)習(xí)階段對“燃燒”的條件及其本質(zhì)的認(rèn)識；比較Cl2分別與水、堿、碘化鉀等化合物的反應(yīng)產(chǎn)物，學(xué)習(xí)氯氣的化學(xué)性質(zhì)。 4.本節(jié)課的難點(diǎn)是氯氣與化合物反應(yīng)的化學(xué)方程式的書寫。通過比較Cl2分別與水、堿等化合物的反應(yīng)事實(shí)，找出氯氣與有關(guān)物質(zhì)反應(yīng)的規(guī)律。 5.引導(dǎo)學(xué)生討論氯氣對人類社會的“功”與“過”，認(rèn)識氯和氯的化合物在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。 教學(xué)過程 學(xué)習(xí)情景創(chuàng)設(shè)瑞典化學(xué)家舍勒于1974年在研究軟錳礦（主要成分是MnO2）時，把鹽酸與軟錳礦混合在一起加熱，意外地發(fā)現(xiàn)生成了一種具有強(qiáng)烈的刺激性氣味的黃綠色氣體。這立即引起

5、了舍勒的興趣，并對它進(jìn)行了研究。他將制備出來的氣體溶解到水中，發(fā)現(xiàn)這種氣體的水溶液略顯酸性；該水溶液還能使花朵、紙張、葉子等的顏色褪去；將蚱蜢放進(jìn)裝滿這種氣體的容器中，蚱蜢蹦跶幾下就死去了。這種黃綠色的氣體就是氯氣。 氯氣的水溶液為什么呈酸性？為什么能使花朵、紙張、葉子褪色？氯氣是一種怎樣的物質(zhì)呢？ 一、氯氣的性質(zhì) 演示實(shí)驗(yàn)出示一瓶氯氣，瓶后襯一張白紙。請學(xué)生觀察并描述其顏色和狀態(tài)；請一名學(xué)生上來聞氯氣的氣味，并強(qiáng)調(diào)聞氣體氣味的方法。然后，向集氣瓶中注入少量水，充分振蕩，觀察溶液的顏色。 觀看影象資料1915年4月22日，世界上第一次化學(xué)武器（氯氣）的使用。 交流討論從觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你認(rèn)為

6、氯氣具有哪些物理性質(zhì)？氯氣和氯水有什么關(guān)系？ 歸納小結(jié)閱讀教材中的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生歸納氯氣的物理性質(zhì)。 1.物理性質(zhì)： 氯氣通常狀況下為黃綠色氣體，有刺激性氣味，常溫下能溶于水，1體積水大約溶解2體積氯氣。氯氣可以通過降溫而變?yōu)橐簯B(tài)和固態(tài)。氯氣有毒,易液化。 補(bǔ)充講解氯氣是一種毒性氣體，有很強(qiáng)的刺激性，吸入少量就會使鼻和喉頭的粘膜受到刺激，引起胸痛和咳嗽，吸入多量氯氣會使人窒息，甚至死亡。因此聞氯氣要特別小心，只能輕輕煽動，使少量氣體飄進(jìn)鼻孔。但只要掌握正確的操作方法，實(shí)驗(yàn)是沒有危險的。 交流討論物質(zhì)的宏觀性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)決定的，根據(jù)氯的原子結(jié)構(gòu)能否推測氯氣的化學(xué)性質(zhì)是否活潑？ 引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用氯

7、的原子結(jié)構(gòu)示意圖，分析氯原子最外電子層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推測氯元素是活潑的非金屬元素，容易結(jié)合一個電子，形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的氯離子。 演示實(shí)驗(yàn)（用實(shí)物投影儀） （1）將兩根細(xì)鐵絲用砂紙打磨，螺旋繞于火柴棍上，用鑷子夾住，在酒精燈上引燃火柴，稍停，待火柴將燃盡，置于盛有氯氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。反應(yīng)完畢，加少量水于集氣瓶中，觀察溶液顏色。 （2）用砂紙打亮銅絲，用鑷子夾住，在酒精燈上加熱至紅熱，放入盛有氯氣的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。反應(yīng)完畢，用洗瓶注少量水于集氣瓶中。觀察溶液顏色。 （3）在空氣中點(diǎn)燃?xì)錃?，然后把?dǎo)管伸入盛有氯氣的集氣瓶中。觀察現(xiàn)象。 歸納小結(jié)由學(xué)生描述以上三個實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，得出結(jié)論：氯氣既能與

8、金屬單質(zhì)也能和非金屬直接化合。 2.化學(xué)性質(zhì) （1）氯氣和金屬的反應(yīng) （2）氯氣與非金屬反應(yīng) 思考與討論通過H2在Cl2中燃燒的實(shí)驗(yàn)，與初中學(xué)習(xí)階段對“燃燒”的認(rèn)識比較，可燃物是否一定有氧氣才能燃燒呢？你對“燃燒”的條件及其本質(zhì)有什么新的認(rèn)識？ （學(xué)生通過對比、交流、得出結(jié)論：燃燒不一定要有氧氣，如Na、Fe、H2等物質(zhì)均可在Cl2中燃燒。任何發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)都叫燃燒。） 提出問題自來水廠可以用氯氣來消毒水，氯氣能溶解于水嗎？能與水發(fā)生反應(yīng)嗎？ 觀察演示實(shí)驗(yàn)1.向一支充滿氯氣的大試管中加入23mL水后，迅速塞緊塞子，充分振蕩，將上述試管和另一支充滿氯氣的大試管以及另外一支裝有45mL

9、蒸餾水的試管放在一起，觀察試管中物質(zhì)的顏色。再向氯水和蒸餾水中滴入石蕊試液，觀察現(xiàn)象。 2.把一裝滿Cl2的試管倒立在滴有酚酞試液的氫氧化鈉溶液中，搖動試管，觀察現(xiàn)象。 3.將濕潤的淀粉碘化鉀試紙蘸在玻璃棒上，并將試紙靠近集滿氯氣的集氣瓶口，觀察現(xiàn)象。 交流討論（學(xué)生描述現(xiàn)象并嘗試加以解釋，教師注意幫助學(xué)生理解和表述） 歸納小結(jié)（3）氯氣與水反應(yīng)，生成的HClO具有強(qiáng)氧化性 Cl2+H2O=HCl+HClO（4）氯氣與堿反應(yīng) Cl22NaOH=NaClNaClOH2O（5）氯氣與碘化鉀溶液反應(yīng) Cl2+2KI=2KCl+I2交流與討論氯氣廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和生活中，造福于人類。但任何事物都有兩面性

10、，對化學(xué)品使用不當(dāng)或誤用甚至濫用，也會給人類帶來嚴(yán)重后果。請結(jié)合日常生活事例談?wù)劼葰獾摹肮Α迸c“過”。 （學(xué)生各抒己見，相互補(bǔ)充，逐步形成正確、合理地使用化學(xué)物質(zhì)的意識） 提出問題Cl2跟金屬、非金屬單質(zhì)以及某些化合物反應(yīng)時，往往生成氯化物。氯化物中的氯和氯氣中的氯有什么不同？ 歸納小結(jié)氯化物中的氯是-1價的氯元素，氯氣中的氯是結(jié)合成氯分子的0價態(tài)氯?？扇苄月然锶苡谒畷r，能電離出Cl-。氯氣由氯分子組成的。我們用AgNO3、稀硝酸檢驗(yàn)Cl-；用淀粉-碘化鉀溶液檢驗(yàn)氯氣。 學(xué)生實(shí)驗(yàn)在5支試管中分別加入23mL稀鹽酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液、自來水、蒸餾水，然后各滴入幾滴AgNO3溶液，

11、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。再分別加入少量稀硝酸，觀察、描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 歸納小結(jié)二、氯離子的檢驗(yàn)方法 1.試劑：AgNO3、稀硝酸 2.原理：溶液中的Cl-都能與AgNO3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，AgCl白色沉淀遇稀硝酸不溶解（Ag+Cl-=AgCl） 3.方法和結(jié)論：在被檢驗(yàn)的溶液中加稀硝酸酸化，再滴入AgNO3溶液，若溶液中出現(xiàn)白色沉淀，則被檢液中含有Cl-。（或在被檢驗(yàn)的溶液中滴入AgNO3溶液，若溶液中出現(xiàn)白色沉淀，再滴入稀硝酸，沉淀不溶解，則被檢液中含有Cl-。） 課堂討論自來水生產(chǎn)中常通入適量氯氣進(jìn)行殺菌消毒。請你設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)方案來區(qū)別蒸餾水和自來水。 本節(jié)小結(jié)1.氯氣是一種化學(xué)性質(zhì)非?；顫姷?/p>

12、非金屬，氯氣能與絕大多數(shù)金屬、非金屬直接化合，還能與水、堿、碘化物等發(fā)生反應(yīng)。 2.氯離子的檢驗(yàn)方法。 課外作業(yè)（建議補(bǔ)充使用以下部分習(xí)題）： 將一盛滿Cl2的試管倒立在水槽中，當(dāng)用日光照射一段時間，試管內(nèi)液面不再上升時，剩余氣體的體積約占試管容積的（）。 A.2/3；B.1/2；C.1/3；D.1/4用作麻醉劑的氯仿（CHCl3）常因保存不慎而被空氣氧化，產(chǎn)生劇毒的光氣（COCl2），反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CHCl3O2=2HCl2COCl2。為了防止事故，使用前可用于檢驗(yàn)氯仿是否變質(zhì)的試劑是（）。 A.酚酞試液 B.氫氧化鈉溶液 C.用硝酸酸化后的硝酸銀溶液 D.用硝酸酸化后的硝酸鋇溶液 3

13、.科學(xué)家提出，使用氯氣對自來水消毒時，氯氣會與水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，形成的物質(zhì)可能是潛在的致癌物。世界環(huán)保聯(lián)盟推廣采用廣譜性高效殺菌劑二氧化氯（ClO2黃綠色氣體）。 （1）目前，歐洲一些國家主要采用Kesting法（原料為氯酸鉀和鹽酸）制ClO2，該法的缺點(diǎn)是同時產(chǎn)生Cl2（占ClO2體積的一半），使產(chǎn)物的純度較低。寫出該法制ClO2的化學(xué)方程式：。 （2）我國最近研究用氯氣氧化亞氯酸鈉（NaClO2），在氯氣保護(hù)下成功制得ClO2，表示這一反應(yīng)的化學(xué)方程式為。與上述方法相比，此法的優(yōu)點(diǎn)是（寫出其中一種）。 4.1995年諾貝爾化學(xué)獎授予致力于研究臭氧層破壞問題的三位化學(xué)家。大氣中的臭氧可吸

14、收和阻擋太陽光中強(qiáng)烈的、有害的紫外線輻射，保護(hù)地球上的生物。氟氯烴（如CCl2F2）可在光的作用下分解產(chǎn)生Cl原子，Cl原子會對臭氧層產(chǎn)生長久的破壞作用。有關(guān)反應(yīng)為： O3 =O2O，ClO3 =ClOO2，ClOO =ClO2（1）寫出上述變化的總反應(yīng)式。 （2）在上述變化中，Cl原子的作用是什么？ 5.研究性學(xué)習(xí)課題 海水是人類獲取氯、溴、碘的重要資源。查閱有關(guān)資料，了解海水曬鹽的生產(chǎn)過程。將了解的情況與同學(xué)交流討論。 氯氣是一種重要的化工原料，在生活和生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。有條件的同學(xué)請到生產(chǎn)或使用氯氣的工廠參觀，也可以請教專家或查閱資源了解氯氣的用途。將你獲取得信息與同學(xué)交流。 【案例評析】 本案例從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)和社會生活實(shí)際出發(fā)，用實(shí)驗(yàn)、聯(lián)想、對比的方式組織學(xué)生活動，具有以下幾個特點(diǎn)： 1.由“舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣”的科學(xué)史實(shí)、“氯氣作為化學(xué)武器”等資料，引發(fā)認(rèn)知碰撞，充分激活學(xué)生的問題意識。 2.重視發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)對培養(yǎng)學(xué)