苏教版《氯气的性质与作用》教学课例

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   一、设计思想
   本节课的亮点是化学实验的绿色化处理。基于新课程理念“重视绿色化学思想与可持续发展观念在实验中的体现”,对教材中氯气与金属铁、铜、钠反应的实验进行了改进,氯水成分的探究则采用装置的微型化进行学生分组实验。
   教材处理上注重情境教学。导入部分抛开常见教学设计中的固有模式(如直接展示实物介绍氯气的物理性质),而是从新闻事件“漂白粉和洁厕灵的混合使用”导入课堂,启发学生从情境描写中捕捉氯气的物理性质。以生活常识“液氯的储存及注意事项”为线索,采用“创设情境→引导质疑→学生讨论→实验探究→得出结论→联系实际”的探究式教学模式展开氯气化学性质的教学。
   组织讨论氯气在生产、生活中的应用以及通过研究性学习,引导学生辨证地认识氯气的“功”与“过”,树立良好的安全意识、法制意识及合理应用化学物质的科学观。
   二、教材分析
   氯是高中化学中众多非金属元素的典型代表,也是老师教学设计的“宠儿”。本节课在苏教版教材中被安排在《化学1》专题2,是在学生已经学习了“研究物质的实验方法”、“氯碱工业”、“氯气的生产原理”等知识之后,第一次接触具体元素化合物知识的学习。通过这节课的学习,可以使学生了解氯气的强氧化性、氯水的成分及其在生产、生活中的广泛应用,除体现学以致用的思想外,还可以培养学生用学习“氯气的性质”的学习方法指导后面硫、氮等元素及其化合物的学习,也为必修2的元素周期律的学习奠定基础。
   三、学情分析
   教学之前学生已学过“研究物质的实验方法”、“氯碱工业”、“氯气的生产原理”等知识,有了上述知识储备,再对氯气的性质进行探究性学习是可行的、也是必要的,它符合学生的认知规律。
   学生已经接触许多的探究或验证实验,具备了一定的动手能力,能够胜任本节课的实验探究活动。
   高一年的学生思维敏捷、活跃,但不够严谨。喜欢动手做实验,但缺乏正确的科学探究方法,必须在实验探究活动中加以培养。
   四、教学目标
   1.知识与技能
   ①了解氯气的物理性质,掌握氯气与金属、非金属反应的化学性质,认识氯气是一种活泼的非金属单质;
   ②认识氯气能溶于水,掌握氯气跟水的反应,了解氯水可用来漂白杀菌。
   2.过程与方法
   ①通過实验改进及微型实验的实际操作,培养学生的问题意识、节约意识、环保意识、创新意识,领会化学绿色化的必要性;
   ②引导学生合作探究氯水的成分,学会观察、比较、分析、归纳等学习方法;
   ③联系化工生产,将化学知识渗透到生活实际中,增强理论联系实际、灵活运用能力。
   3.情感态度与价值观
   ①通过对氯气性质的探究,了解实验探究的过程和一般方法,形成化学实验操作的基本技能,通过实验的改进,增强学生问题意识和环保意思;
   ②培养学生关注与化学有关的社会问题,认识化学与人类生活的密切联系,体验学科价值,培养学生辩证认识事物两面性的哲学观点。
   五、教学重点、难点
   重点:氯气的性质、氯水的性质
   难点:氯水成分的探究
   六、教学方法
   实验探究法、讨论法
   七、课前准备
   1.多媒体素材
   氯气与氢气分别在点燃和光照条件下反应的视频。
   2.演示实验用品(实验改进)
   ①探究氯气与金属反应。高锰酸钾、浓盐酸、铁粉、铜丝、钠、蒸馏水、氢氧化钠溶液、针筒、气球、铁架台、酒精灯、硬质玻璃管、具支试管、烧杯。
   ②探究氯气漂白性。干燥的红色石蕊试纸、无水氯化钙、一针筒的氯气、干燥管、胶头滴管、带两孔橡皮塞的集气瓶。
   3.学生实验用品(探究氯水成分)
   六孔点滴板、医用透明小药瓶、新制氯水、紫色石蕊试液、碳酸钠溶液、稀硝酸、硝酸银溶液。
   八、教学过程
   环节一:以事启思,捕捉物理性质
   【新闻导入】人民网“化学清洁剂,要清洁更要安全”:有一位家庭主妇,她在家中打扫卫生时突然晕倒,家人发现后立即将她送往医院抢救。经对其血液和胃液化验,确认是氯中毒。原来是这名主妇为了获得更强的去污能力,把漂白粉和洁厕灵混合使用,结果发生化学反应,产生氯气。由于氯气比重大于空气,沉积于面积狭小的浴室下部,导致中毒事故发生。
   【资料卡1】专家提醒:氯气,毒性非常强烈,这种黄绿色气体,对人的皮肤、眼睛、呼吸道、消化道等都有极强的刺激性。轻者会出现刺激性流泪、流涕及恶心呕吐,重者则胸口疼痛、呼吸困难、睁不开眼甚至失明、丧命。
   【资料卡2】液氯储存注意事项:
   1.液氯钢瓶与氢气钢瓶分库储存,远离热源和火源,防止日光直射。
   2.液氯钢瓶储存于阴凉、干燥、通风良好的不燃性结构的库房,专库专储。
   【引导提问】从该新闻事件以及两则资料卡中你能捕捉到氯气的哪些物理性质?
   【交流讨论】黄绿色气体,有毒,刺激性气味,密度比空气大,溶于水(干燥储存),容易压缩(以液氯形式储存)。
   【归纳补充】黄绿色,溶于水(1:2),有刺激性气味,易液化,密度比空气大。
   【实物展示】正向放置的氯气(说明密度大于空气)。
   (设计意图:以新闻事件导入课堂,极大地激发了学生的探索动机和兴趣,使学生结合时事了解化学亲近化学,培养学生阅读材料和在复杂的真实情景中提炼关键信息并进行分析的能力。“耳听为虚,眼见为实”,为了增强说服力和真实感,再让学生近距离的接触氯气,并引导学生掌握规范的闻气体气味方法,消除学生对氯气的恐惧感。)
   环节二:敞开设计,探究化学性质
   1.氯气与金属反应
   【引导质疑】氯气是以液氯的形式储存在钢瓶里,钢的主要成分是铁和碳,说明常温下,液氯和铁不反应,是否意味着任何条件下,铁和氯气都不发生化学反应呢?
   【实验探究1】铁在氯气中燃烧的实验改进
  ■
   演示说明:按图1所示安装装置课前先收集好氯气;按图2所示安装装置,点燃酒精灯,加热铁粉部位至铁粉成红热状态,将氯气缓缓推入玻璃管中。
   现象:玻璃管内产生大量棕褐色的烟,氯气全部推入后,拔出针头,再用注射器向玻璃管中快速推入空气,将棕褐色烟赶入盛有少量蒸馏水的具支试管中,轻轻摇动试管使之溶解,溶液呈黄色;缓缓拉动针筒的活塞,使少量NaOH溶液吸入具支试管中,有红褐色絮状沉淀产生。
   结论:铁在氯气中燃烧生成氯化铁。
   (设计意图:教材中采取的方法是把铁丝加热后放人盛有氯气的集气瓶中,这样做虽然操作简便,但是多余的氯气会逸散到空气中造成环境污染,改进后的装置不仅减少污染、节约药品,同时对铁和氯气反应后的产物进行了检验,通过该实验的改进,可培养学生的环保意识、创新意识。)
   【实验探究2】铜在氯气中燃烧的实验改进
   演示说明:同铁与氯气反应的装置,把铁粉改成铜丝。
   现象:玻璃管内产生大量棕黄色的烟,试管中的溶液呈黄色,缓缓拉动针筒的活塞,使少量NaOH溶液吸入具支试管中,有蓝色絮状沉淀产生。
   结论:铜在氯气中燃烧生成氯化铜。
   【推理预测】Na在金属活动顺序表中排在Fe、Cu前面,属于活泼金属,Na能否与Cl2反应呢?
   【实验探究3】钠在氯气中燃烧的实验改进
   ■
   图3
   演示说明:在洁净的医用小药瓶(或集气瓶)中插入预先吸满氯气的针筒和预先吸有少量水的胶头滴管,将针筒的活塞推进,使小药瓶内充满黄绿色气体,轻轻挤压胶头滴管,使一小滴水滴在金属钠上。
   现象:钠熔化为小球,剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成白烟。
  结论:钠在氯气中燃烧生成氯化钠,比铁在氯气中燃烧更剧烈。
   (设计意图:改进后的装置,无须酒精灯加热,在钠粒上滴一小滴水,不仅除去钠表面的氧化膜,同时利用水与钠及其氧化物反应放出的热使钠与氯气反应。实验试剂用量少,操作方便,现象明显,还可以避免对环境的污染,符合绿色化学理念。)
   【引发思考】氯气与金属反应生成的氯化物中,各金属的化合价有什么特点?说明氯气有什么性质?
   【交流共享】最高价,氯气具有强氧化性
   2.氯气与非金属反应
   【回放投影】资料卡2:液氯钢瓶与氢气钢瓶分库储存,远离热源和火源,防止日光直射。
   【质疑探究】为什么氢气、氯气要分库储存,且避热避光?
   【播放视频】氯气与氢气在点燃和光照条件下反应的视频。
   【引导提问】
   ①点燃和光照条件,氯气和氢气的反应现象有何不同?
   ②雾和烟有什么区别?
   ③燃烧反应一定要氧气参加吗?
   【学以致用】
   ①盐酸的工业制法是利用氯气跟氢气直接化合,再用水吸收氯化氢气体。如果你是盐酸厂厂长的话,你会采取什么反应条件?
   ②这项工艺要用到一种特殊的燃烧管,该燃烧管的主要材料是铁合金,请分析工业盐酸为什么常为黄色?
   【交流共享】氢气和氯气化合的同时,还发生了铁和氯气的反应,黄色是三价铁离子的颜色。
   (设计意图:创设情境,引出氯气与氢气在点燃或光照下的不同反应,引导学生与初中阶段对“燃烧”的认识进行比较,重新认识“燃烧”的本质:发光发热的化学反应。联系化工生产,将化学知识渗透到生活实际中,培养学生理论联系实际、灵活运用能力。)
   3.利用微型实验探究氯水的成分
   【回放投影】资料卡2:液氯钢瓶储存于阴凉、干燥、通风良好的不燃性结构的库房,专库专储。
   【质疑探究】为什么液氯要在干燥条件下储存?
   【猜想交流】氯气溶于水,也可能和水发生反应。
   【实物展示】新制氯水和久置氯水。
   (设计意图:学生通过感官发现两瓶氯水在物理性质上有所不同,会质疑是什么造成这些不同?可以激发起学生的求知欲。)
   【质疑探究】新制氯水中可能存在哪些成分(分子、离子)?如何设计实验验证?
   【猜想交流】
   猜想1:H2O(依据:水溶液)。
   猜想2:Cl2(检验方法:闻气味、看颜色或用淀粉碘化钾试纸,观察是否变蓝)。
   猜想3:Cl-(检验方法:加稀HNO3酸化的AgNO3,观察是否产生白色沉淀)。
   猜想4:H+(检验方法:加紫色石蕊溶液,观察是否变红或加碳酸钠溶液,观察是否产生气泡)。
   ……
   【学生实验】全班分工,4人一组,完成四个微型实验。
  ■
   图4
  ■
   (设计意图:氯水成分的探究是本节课的设计亮点,其一是教学流程的设计,先鼓励学生大胆猜想,并提供试剂让学生开放性地设计实验进行论证。对学生提出的可行的方案加以肯定和表扬,不够严密的方案给予一定的鼓励,可保持学生学习的积极性。在分组实验过程中,学生会有新发现:当氯水滴入紫色石蕊试液时,试液先变红,后褪色。抓住这个新发现,教师便可顺水推舟,引出氯水中漂白性成分的探究。其二是实验的微型化,试剂用量少,污染降低,操作简单,安全系数高,仪器可反复使用,生活中可找到替代品,如本实验中用医用小药瓶代替试剂瓶。)
   【质疑探究】氯水中具有漂白性的物质可能是什么?如何设计实验验证?
   【猜想交流】可能是Cl2,或氯气和水反应生成的新物质。
   【学生设计】取2张有色布条,一张湿润,一张干燥,分别放入两个盛有干燥氯气的集气瓶中。
   【实验改进】
   ■
   图5
   实验说明:收集一针筒的氯气,按图5安装装置,按针筒推入氯气,红色试纸不退色,再挤压胶头滴管,挤出几滴水,试纸褪色。
   结论:干燥的氯气无漂白性,有漂白性物质是氯气和水反应生成的新物质
   【揭示谜底】该新物质是次氯酸(HClO)。
   【资料支持】次氯酸的性质:
   1.次氯酸是一元弱酸,有很强氧化性,能杀死水中的细菌,可用做消毒剂;
   2.能使某些色素褪色,可做漂白剂;
   3.不稳定性,见光易分解,方程式:2HClO=2HCl+O2↑
   【分析原理】次氯酸的漂白性来自其强氧化性。
   【联系实际】在打开自来水的瞬间,有刺激性气味的原因就是由于用氯气消毒。
   【学以致用】用自来水养金鱼,为什么要将自来水晒一段时间或者放置一段时间?
   【判断解释】自来水厂常用氯气进行杀菌消毒;除去微量的HClO。
   【引发思考】氯气与水反应生成HCl和HClO,反应物完全转化为生成物了吗?判断依据?
   【交流讨论】反应不彻底,因氯水中仍存在Cl2和H2O。
   【概念导出】可逆反应:相同条件下既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应。H2O+Cl2 ■ HCl+HClO,强调方程式中的可逆符号。
   【问题讨论】1.新制氯水和久置氯水分别含有哪些微粒?
   2.久置的氯水还有漂白性吗?
   3.与新制氯水相比,久置氯水pH值如何变化?
   4.新制氯水该如何保存?
   (设计意图:对高一学生来讲,次氯酸是一种新物质,以信息提示方式给出其性质再结合生活实际进行分析,可以降低教学的难度;对新、旧氯水进行对比分析,设计台阶式问题,从简到难,可逐步激发学生学习的潜能,并使课堂教学保持较好的连续性。)
   环节三:深入生活,体会应用价值
   【组织讨论】结合氯气的性质,谈谈氯气在生产生活中的应用
   【归纳概述】氯气的应用
   ■
   (设计意图:强调氯气的应用价值,氯气虽然有毒,但是如果加以合理应用便可造福于人类,若使用不当或误用甚至滥用,也会给人类带来严重后果。任何事物都有两面性,引导学生用辨证的观点来分析问题。)
   九、板书设计
   氯气的性质与作用(第一课时)
  ■
   十、作业设计
   1.下列说法正确的是( )
   A.氯气有毒,所以氯离子也有毒
   B.FeCl2可通过单质间直接化合制取
   C.不能用排水集气法收集氯气
   D.氯气可使蓝色石蕊试纸先变红后褪色
   2.完成下列表格:
  ■
   3.根据所学知识推测:在滴有酚酞的氢氧化钠溶液中滴加新制氯水可能产生何种现象?并设计实验验证假设?
   (设计意图:练习1考查学生对氯气的性质的掌握程度,属于基础题;练习2考察学生对比分析能力,巩固课堂知识;练习3课堂知识的延伸和应用。)
   十一、教学反思
   本节课在课堂设计上变化较大,基本上实现了“在解决生活的问题中学习化学”的思想,增加了学生对化学知识的亲近感,增强了学习化学时对学生生活经验的依赖,即以学生生活经验为学习的基础。在教学方法上,师生的地位相比传统的课堂教学有了比较大的变化,师生互动性增加;改进的实验装置取之生活又比较新鲜,学生都给调动起来了;通过发现问题、推测、验证、再发现问题、再推测验证,使整节课一环紧扣一环,让学生体验学习中探索的乐趣。但本节课仍有较大的调整空间。学生喜欢分组实验,也期望更多一些又好玩又有价值的实验能让他们自己完成,但在课堂中,学生的概括总结能力和实验探究能力还是比较不理想的,所以在平时的教学中应加强这些方面的训练。
   温州大学化学与材料工程学院马志成教授点评:
   1.课例设计体现绿色化学理念。通过对教材中氯气与金属铁、铜、钠反应的实验进行改进,氯水成分的学生分组微型化实验装置探究等。采用密闭装置实验、增加尾气吸收装置、使用点滴板微型实验等,减少氯气的逸入教室,培养学生环保意识和创新能力。
   2.该课例设计体现新课程理念。情境创设一,采用多媒体“漂白粉和洁厕灵的混合使用”导入新课,激起学生学习氯气性质的积极性。情境创设二,介绍液氯储存“钢瓶”及展示“氯气”让学生近距离的接触氯气,并引导学生掌握规范的闻气体气味方法,消除学生对氯气的恐惧感。情境创设三,教师提供微型实验器材,学生分组动手做实验探究氯水的性质。
   3.该课例设计运用探究教学。比如,探究铁在氯气中燃烧的实验改进,达到实验操作简单、实验现象明显,又不至于多余氯气溢出造成空气污染。教师又问“氯气与Cu、Na反应的实验如何改进?”学生根据金属的活动性顺序特点,很快得出结论,培养了学生创新意识和环保意识。
   4.该课例设计与生产、生活联系。从新课引入人民网“化学清洁剂,要清洁更要安全”,到氯气的应用——工业制盐酸“如果你是盐酸厂厂长的话,你会采取什么反应条件?”“自来水厂常用氯气进行杀菌消毒”等,让学生感觉到氯气不仅在工业生产中有应用,而且学了氯气的知识可以保护自己,从而激发了学生的学习化学热情。
   5.该课例设计体现新课程目标。通过情境创设、演示、展示、探究、类比与讨论,认识和掌握了氯气的性质和用途。通过实验改进及微型实验的实际操作,引导学生合作探究氯水的成分,聯系化工生产和日常生活运用,培养学生的问题意识、节约意识、环保意识、创新意识,训练了学生科学研究方法和动手实验能力,同时也增强了学生环保意识和辩证唯物主义世界观。
  
  参考文献:
  [1]温州市普通高中新课程实验学科培训资料(化学)[C].温州市教育教学研究院,2006.8.
  [2]王伟,黄秀玲.钠与氯气反应演示实验的改进[J].中小学实验与装备,2007,(5).
  [3]《有趣的化学实验》编写组.有趣的化学实验[M].世界图书出版公司,2010.
  
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