基于創(chuàng)新實驗的“氯氣的生產(chǎn)原理”教學研究

李慧靜++陳迪妹++張維曼

摘 要：基于電解飽和食鹽水的創(chuàng)新實驗，對“氯氣的生產(chǎn)原理”進行教學設(shè)計，并應用于具體的課堂教學中，達到了較好的教學效果。而且通過演示實驗進行教學，既能有效激發(fā)學生學習積極性，又能培養(yǎng)學生的觀察能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實驗；氯氣；生產(chǎn)原理；教學設(shè)計

中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2016）03-0073-02

蘇教版化學必修一專題二“氯氣的生產(chǎn)原理”這節(jié)課中有一個重要的演示實驗是電解飽和食鹽水，根據(jù)教材中的常規(guī)做法，往往出現(xiàn)實驗現(xiàn)象不明顯、有毒的氯氣有泄露、對氯氣的檢驗也不夠嚴謹?shù)炔蛔?。因此，我們通過多次思考與探究，對氯氣的檢驗方法做了創(chuàng)新，并應用于具體的課堂教學設(shè)計中，達到了比較好的教學效果。下面是電解飽和食鹽水的創(chuàng)新實驗在“氯氣的生產(chǎn)原理”教學設(shè)計中的應用。

一、教材分析

“氯氣的生產(chǎn)原理”是蘇教版化學必修一專題二第一單元氯、溴、碘及其化合中的內(nèi)容。教材內(nèi)容設(shè)置源自于生活，從貼近生活的海水切入，引出氯氣的工業(yè)制法，再進一步引出實驗室制法。緊扣海水資源這一線索，并通過對電解飽和食鹽水探究實驗，注重從工業(yè)生產(chǎn)實際出發(fā)，體現(xiàn)化學在生產(chǎn)和生活中應用。教材以新課程標準為依據(jù)，遵循學生的認知規(guī)律，傳授學生新知識的同時培養(yǎng)科學嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。

二、學情分析

高一年級的學生通過初中科學及必修一專題1的學習，對化學已經(jīng)具有一定的認識，且處于這一年齡階段的學生好奇心強，思維活躍，喜歡自己動手實驗，但他們的邏輯思維能力，對實驗的操作及現(xiàn)象的分析歸納能力相對來說還是欠缺的。因此，教師可以投其所好，通過對實驗探究過程的引導，培養(yǎng)學生這些方面的能力的同時讓他們體驗學習的樂趣。

三、教學目標

（1）知識與技能。1）知道工業(yè)及實驗室制取氯氣的原理及方法；2）會書寫電解飽和食鹽水及實驗室制取氯氣的化學方程式；3）能說出電解飽和食鹽水實驗的現(xiàn)象，并能解釋其原因；4）知道實驗室制取氯氣各部分儀器及藥品的作用。

（2）過程與方法。1）通過觀察、分析實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的邏輯思維能力及對實驗探究能力；2）通過小組討論交流等形式，培養(yǎng)學生的合作意識、創(chuàng)新意識。

（3）情感態(tài)度與價值觀。1）通過實驗探究，了解實驗探究的一般過程與方法，體會實驗是化學研究 中認識物質(zhì)的重要途徑，培養(yǎng)學生“從生活走向化學”的認識；2）體會海水是人類寶貴的自然資源，樹立與自然和諧相處的意識。

四、教學重難點

重點：工業(yè)制氯氣的原理及方法。難點：實驗室制取氯氣的裝置改進。

五、教學方法

第一，教法：講授法、談話法、實驗探究法。第二，學法：觀察法、小組討論法。

六、教學用品

第一，化學儀器：U形管、玻璃導管、直流電源、電極。第二，化學試劑：飽和氯化鈉溶液、NaOH溶液、KI淀粉試紙。

七、教學過程

（1）環(huán)節(jié)1：情境創(chuàng)設(shè)，導入新課。PPT：廣闊無邊的海洋。教師活動：1）帶領(lǐng)學生感受海洋的廣闊無垠，認識到海水是人類的寶貴資源，引導學生探究海洋當中豐富化學元素。2）提問：你所知道的海水中含量豐富的元素有哪些？學生活動：氫元素、氧元素、溴元素、氯元素等。教師活動：海水中蘊含的元素有80多種，如99%以上的溴蘊藏在大海中海水中，除了氫、氧元素之外，含量最多的就是氯元素。PPT：利用圖表展示海水中各種氯化物的含量。學生活動：通過觀察得出氯化鈉的含量最高。教師活動：1）提問：人們是通過怎樣的方式從海水中獲得氯化鈉的？2）提問：氯化鈉的用途多種多樣，舉例說明。學生活動：1）根據(jù)知識經(jīng)驗以及事實資料分組討論從海水中獲取氯化鈉的方法。2）請小組代表回答問題。教師活動：展示曬鹽場景并總結(jié)氯化鈉的獲取與應用方式。

（2）環(huán)節(jié)2：實驗探究，建構(gòu)新知。教師活動：氯氣是一種非常重要的化學物質(zhì)，那么人們是怎樣獲取氯氣的呢？學生活動：閱讀書本內(nèi)容了解氯氣制取的方式。教師活動：展示經(jīng)過改進的電解飽和食鹽水裝置（篇幅所限，圖略）。實驗演示：打開電源，進行實驗。教師活動：請同學說說觀察到的實驗現(xiàn)象。學生活動：1）電極兩端產(chǎn)生氣泡，2）陰極附近溶液變紅。教師活動：1）提問：在電解水實驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合其原理，猜想電解飽和食鹽水的兩極產(chǎn)物是什么？2）可以用什么方法證明他們的存在？學生活動：討論并猜想反應產(chǎn)物，研究驗證產(chǎn)物的方法。教師活動：根據(jù)學生的討論結(jié)果通過實驗來證明產(chǎn)物。實驗演示：1）將連通陰極的橡皮管插入到表面皿盛有的適量洗滌劑溶液中，待產(chǎn)生足夠氣泡，用點燃的火柴去戳破氣泡，會聽到爆鳴聲。2）在連接陽極的導管中輕輕塞入一張淀粉碘化鉀試紙并將它潤濕，電解產(chǎn)生的氯氣先與試紙上部碘化鉀反應，可以觀察到試紙上部變藍色。褪色后，下一段試紙變藍后褪色，從而產(chǎn)生藍色下移的現(xiàn)象。學生活動：根據(jù)實驗現(xiàn)象得出電解飽和食鹽水產(chǎn)生的氣體分別是氫氣和氯氣。教師活動：為什么陰極溶液會變紅？學生活動：產(chǎn)生了堿性物質(zhì)。教師活動：該堿性物質(zhì)是什么呢？學生活動：溶液中消耗大量氯離子產(chǎn)生氯氣，消耗大量氫離子產(chǎn)生氫氣，但溶液中仍含有大量鈉離子，另外溶液又要保持電中性，那么溶液中還需要氫氧根離子。因為該物質(zhì)為氫氧化鈉。教師活動：總結(jié)實驗內(nèi)容、現(xiàn)象及結(jié)論。使學生明白這種制取氯氣的方法，在工業(yè)中我們形象地稱之為“氯堿工業(yè)”，在化學工業(yè)上有著重要的作用。

（3）環(huán)節(jié)3交流討論，拓展新知。教師活動：展示實際生產(chǎn)中工業(yè)制取氯氣的裝置。學生活動：觀察離子交換膜裝置，討論其作用和意義。教師活動：工業(yè)生產(chǎn)中使用了離子交換電解槽，陽離子交換膜只允許Na+通過，陰離子與氣體則不能通過，這樣就可以避免氫氣與氯氣混合發(fā)生爆炸的危險，也可以避免產(chǎn)生的氯氣與氫氧化鈉反應導致產(chǎn)物的損失。教師活動：1）引導學生了解實驗室制氯氣的方法。2）讓學生仔細觀察書本上實驗室制取氯氣的實驗裝置，小組討論一下問題：裝置可以分成幾個部分，各部分所起的作用分別是什么？氯氣產(chǎn)生的同時混有哪些氣體？若要得到純凈的氯氣，裝置要如何改進？如何防止實驗過程中的污染？學生活動：分組討論解決疑難。教師活動：1）請學生回答問題，給以評價。2）分別講解氯氣實驗室制法的原理、要求、注意點。3）提出一種氯氣實驗室制法的綠色化設(shè)計方案。

（4）環(huán)節(jié)4：自我梳理，歸納新知。教師活動：回顧本節(jié)課主要學習內(nèi)容即氯氣的工業(yè)制法——電解飽和食鹽水，以及氯氣的實驗室制法，強調(diào)重難點。學生活動：回顧課堂，梳理知識點，交流討論。

八、板書設(shè)計

板書：氯氣的生產(chǎn)原理

（1）氯氣的工業(yè)制法：1）原理：電解飽和食鹽水。2）現(xiàn)象：陰極：氣體—爆鳴聲—H2。溶液—酚酞變紅—NaOH。陽極：氣體—黃綠色，淀粉KI試紙變藍—Cl2。3）電解方程式：NaCl+2H2O == H2↑+Cl2↑+2NaOH

（2）氯氣的實驗室制法：MnO2+4HCl （濃）?MnCl2+2H2O+Cl2↑

九、教學效果分析

通過演示實驗進行化學教學有助于引導學生觀察和思考，激發(fā)他們的求知欲。但在教學過程中，有些演示實驗根據(jù)教材中的方案操作現(xiàn)象并不理想，甚至實驗不成功，嚴重影響了課堂效率。因此，對教材中一些效果欠佳的演示實驗進行改進，提高演示實驗的成功率，對提升中學化學教學質(zhì)量具有重要的教學意義。在這次教學實踐中發(fā)現(xiàn)，通過對電解飽和食鹽水實驗中檢驗生成氯氣的方法的實驗創(chuàng)新，不僅提高了化學課堂教學效果，有助于學生的學習，也促進了教師的專業(yè)自主能力的提高。

（1）創(chuàng)新實驗對學生的影響。在中學化學課堂中運用創(chuàng)新實驗，充分發(fā)揮創(chuàng)新實驗的優(yōu)勢，能夠提高學生學習的主動性和積極性。利用創(chuàng)新實驗教學時，明顯感到學生發(fā)言的積極性提高了，尤其在有吸引力的實驗現(xiàn)象產(chǎn)生時，原本注意力渙散的學生也能夠提起精神來學習。并且學生對實驗之后的原理學習也充滿興趣。學生對完成有關(guān)學習內(nèi)容的作業(yè)效率和正確率都有所提高，特別是教學過程的第三環(huán)節(jié)“交流討論，拓展新知部分”對實驗室制取氯氣的裝置改進，使學生的創(chuàng)新意識也有了明顯的體現(xiàn)。

（2）創(chuàng)新實驗對教師的影響。教師在課堂中運用創(chuàng)新實驗，節(jié)約了時間，現(xiàn)象明顯，能夠透過實驗現(xiàn)象很好地講解實驗原理，教學內(nèi)容更具說服力。實驗內(nèi)容更具有“噱頭”，學生高漲的學習興趣給了教師教學的動力。比如，電解飽和食鹽水實驗中產(chǎn)生的“藍色下移”的實驗現(xiàn)象十分容易激起學生的好奇心和探究的欲望，并且也牢牢地抓住了學生的注意力，讓學生對這部分學習影響深刻。相比教師反復強調(diào)實驗現(xiàn)象及結(jié)論讓學生來記憶，效果會更好。更重要的是在與其他教師的交流中了解到，創(chuàng)新實驗的運用往往比使用傳統(tǒng)實驗時在課堂中的應用效果更好，知識點的傳授更加順暢。

十、結(jié)束語

在化學課堂教學中，通過演示實驗進行教學，既能有效激發(fā)學生的學習積極性，又能培養(yǎng)學生的觀察能力。對一些效果欠佳的演示實驗進行改進還能啟發(fā)學生的創(chuàng)新精神，提升學生的科學素養(yǎng)。本文基于電解飽和食鹽水的創(chuàng)新實驗對“氯氣的生產(chǎn)原理”進行教學設(shè)計，并應用于具體的課堂教學中，達到了較好的教學效果?？傊鳛榛瘜W教師，只有在日常的化學教學中重視化學實驗教學，并且對有效的實驗教學有了深入的研究，突出中學化學實驗的簡約性、環(huán)保性、趣味性、可行性等，才能充分發(fā)揮中學化學實驗的教學魅力。

參考文獻：

[1]陳迪妹.中學化學實驗教學與創(chuàng)新研究[M].北京：科學出版社，2014.

[2]張維曼，陳迪妹，等.電解飽和食鹽水實驗中檢驗生成氯氣的新方法[J].中學化學教學參考，2015（01）.