基于學(xué)生認(rèn)知序教學(xué)“氯氣的性質(zhì)”

許智慧

（福建省莆田哲理中學(xué)，福建莆田 351100）

引 言

在高中化學(xué)教材中，“氯氣的性質(zhì)”知識(shí)點(diǎn)編排在“氧化還原反應(yīng)”“離子反應(yīng)”之前、“氯氣的制法”之后[1]。在學(xué)習(xí)“氯氣的性質(zhì)”時(shí)，學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)的認(rèn)識(shí)還停留在概念層面，對(duì)氧化還原反應(yīng)中化合價(jià)變化的特點(diǎn)及本質(zhì)并不清楚；對(duì)電解質(zhì)、非電解質(zhì)的概念已有初步認(rèn)識(shí)，但對(duì)電解質(zhì)的電離及強(qiáng)弱、電解質(zhì)在水中的存在情況一無(wú)所知。

一、傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題

在教學(xué)“氯氣與水反應(yīng)”一課時(shí)，基于傳統(tǒng)教學(xué)模式，教師從元素守恒角度分析氯氣與水反應(yīng)的產(chǎn)物中有鹽酸，但學(xué)生無(wú)法從化合價(jià)升降角度認(rèn)識(shí)另一產(chǎn)物。在學(xué)習(xí)“新制氯水和久置氯水的成分”時(shí)，學(xué)生不了解電解質(zhì)有強(qiáng)弱之分，更不清楚強(qiáng)弱電解質(zhì)在溶液中的電離情況。在教學(xué)“氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法”時(shí)，由于學(xué)生不知道氯氣的性質(zhì)，教師使用飽和氯化鈉溶液除去氯氣中的氯化氫氣體、尾氣處理等成為教學(xué)的難點(diǎn)?；谝陨蠁?wèn)題，教師應(yīng)當(dāng)從學(xué)生的認(rèn)知序出發(fā)，調(diào)整教材內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，可以先教學(xué)“氧化還原反應(yīng)”和“離子反應(yīng)”，然后教學(xué)“氯氣的性質(zhì)”，最后教學(xué)“氯氣的制法”。

二、“氯氣的性質(zhì)”教學(xué)過(guò)程

（一）課前準(zhǔn)備

1.實(shí)驗(yàn)儀器及藥品

鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、錐形瓶、滴液漏斗、干燥管、橡膠塞若干、橡皮管、廣口瓶、注射器（10毫升兩支、20毫升兩支、50毫升一支）、紅色布條、表面皿、pH試紙、小試管、小燒杯、玻璃管一支、蒸餾水、硝酸銀溶液、稀硝酸、84消毒液、礦泉水瓶、氯酸鉀固體、濃鹽酸、無(wú)水氯化鈣。

2.氯氣的制取及收集

第一，連接好裝置；第二，錐形瓶中加入氯酸鉀固體，塞好瓶塞；第三，滴液漏斗中加入濃鹽酸，打開(kāi)分液漏斗的活塞，將濃鹽酸滴入氯酸鉀固體中，生成的氯氣經(jīng)過(guò)無(wú)水氯化鈣干燥，并收集到干燥的礦泉水瓶和廣口瓶中。

（二）教學(xué)過(guò)程

環(huán)節(jié)一：新課引入

教師：通過(guò)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家已經(jīng)了解了氯氣的物理性質(zhì)。氯氣是一種黃綠色的有毒氣體，能夠跟金屬單質(zhì)、非金屬單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。那么當(dāng)氯氣與水相遇時(shí)，兩者會(huì)碰撞出怎樣的火花呢？本節(jié)課讓我們來(lái)探究氯氣與水的作用。

環(huán)節(jié)二：新制氯水成分的探究

探究一：氯氣能溶于水嗎？

教師演示實(shí)驗(yàn)：用50毫升的注射器向盛有氯氣的礦泉水瓶中注入蒸餾水，用透明膠布迅速將孔洞粘住。振蕩后，可觀察到塑料瓶變癟，溶液呈黃綠色。塑料瓶變癟，說(shuō)明瓶?jī)?nèi)氣壓減小，這是由于氯氣溶于水造成的。溶液呈現(xiàn)黃綠色，是因?yàn)槿芤褐腥苡新确肿印?/p>

探究二：氯氣與水的反應(yīng)。

教師：若氯氣不能與水反應(yīng)，氯水中的成分是什么？若氯氣能與水反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物是什么？

學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，從元素守恒角度推斷產(chǎn)物中有鹽酸。

教師：如何檢驗(yàn)溶液中的氫離子和氯離子？

通過(guò)討論，學(xué)生得出以下方案。

氯離子的檢驗(yàn)：往氯水中滴加硝酸銀溶液，再加稀硝酸，若產(chǎn)生白色沉淀，且不溶于稀硝酸，則說(shuō)明溶液中含有氯離子。

氫離子的檢驗(yàn)：（1）把紫色石蕊試液滴入氯水中，若變紅則證之；（2）往氯水中加入碳酸鈉固體或活潑金屬，如鋅粒，產(chǎn)生氣體；（3）將溶液滴到pH試紙上，試紙變紅；（4）“蘸取”待測(cè)液，“點(diǎn)”到放置于表面皿的藍(lán)色石蕊試紙上，若試紙變紅亦證之。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案一：用10毫升注射器從廣口瓶中吸取氯氣約5毫升，取下注射器；立即用另一個(gè)注射器將針頭堵住，避免漏氣。吸取氯氣的注射器再吸入蒸餾水約2毫升，裝上針頭，振蕩，配成氯水。緊接著，將注射器中的氯水推一半至小試管中，滴加硝酸銀溶液，再加稀硝酸。若產(chǎn)生白色沉淀，且不溶于稀硝酸，則說(shuō)明溶液中含有氯離子。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案二：用鑷子取pH試紙置于表面皿上，將注射器中的氯水推一滴至pH試紙上。當(dāng)觀察到液滴在pH試紙上擴(kuò)散，中央變白，邊緣擴(kuò)散出一圈紅色時(shí)，往紅色圈上再滴一滴氯水。觀察到紅色消失，液滴周圍又產(chǎn)生新的紅色圈。經(jīng)過(guò)分析，學(xué)生得出結(jié)論：pH試紙產(chǎn)生紅色圈，說(shuō)明氯水中含氫離子。

學(xué)生：“為什么實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)液滴中央泛白的現(xiàn)象？”

教師：“酸堿指示劑是一種有機(jī)色素。有機(jī)色素褪色稱為漂白性。pH試紙變白，說(shuō)明氯水中含有具有漂白性的物質(zhì)。這種具有漂白性的物質(zhì)是什么？

教師可以從氧化還原反應(yīng)的角度引導(dǎo)學(xué)生分析：氯氣與水反應(yīng)生成的產(chǎn)物中除了HCl，還有新物質(zhì)。

學(xué)生：具有漂白性的物質(zhì)可能是氯分子，也可能是反應(yīng)生成的新物質(zhì)。

探究三：氯水中誰(shuí)能漂白？

對(duì)比實(shí)驗(yàn)：兩支20毫升的注射器中裝好干燥的紅色布條。一支吸入干燥的氯氣；另一支先吸入干燥的氯氣，再吸入少量的蒸餾水。一段時(shí)間后觀察到，僅吸入干燥氯氣的注射器中，紅色布條不褪色；而吸入氯氣和水的注射器中，紅色布條顏色變淺，直至完全變白。

探究四：漂白性的物質(zhì)究竟是什么？

投影展示：消毒液的使用說(shuō)明和注意事項(xiàng)。

學(xué)生從中提取有用信息：消毒液的有效成分為NaClO。該成分能用于白色織物的消毒，會(huì)使織物局部漂白褪色……

演示實(shí)驗(yàn)：將紫色石蕊試液滴入盛有少量84消毒液的試管中，觀察到溶液變藍(lán)，但褪色不明顯。

學(xué)生提出疑問(wèn)：“那是消毒液漂白性不強(qiáng)嗎？”教師往試管中再加入幾滴稀硫酸，溶液迅速褪色。學(xué)生討論得出：稀硫酸是初中時(shí)常用的試劑，其不具有漂白性，故而推測(cè)次氯酸鈉與稀硫酸反應(yīng)生成的產(chǎn)物使溶液迅速褪色。教師追問(wèn)：“該反應(yīng)為什么能發(fā)生？”

根據(jù)復(fù)分解反應(yīng)的條件，學(xué)生得出結(jié)論：次氯酸是一種弱酸。教師再問(wèn)：“次氯酸有多弱？比碳酸還弱嗎？能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)比較次氯酸與碳酸的酸性強(qiáng)弱？”通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生自主得出次氯酸的性質(zhì)：弱酸性和漂白性。

通過(guò)資料展示，教師向?qū)W生講授次氯酸的不穩(wěn)定性、新制氯水的成分、久置氯水的成分、新制氯水的保存方法等知識(shí)。

環(huán)節(jié)三：學(xué)生自主總結(jié)本節(jié)課的收獲

環(huán)節(jié)四：教師利用實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題，幫助學(xué)生鞏固“氯水的性質(zhì)”知識(shí)點(diǎn)

演示實(shí)驗(yàn)：取試管，加入約2mLNaOH溶液，滴幾滴酚酞試液，溶液變紅；繼續(xù)加入一定量的新制氯水，溶液紅色褪去。

教師提問(wèn)：“溶液褪色的原因是什么？如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明？”

三、教學(xué)反思

在學(xué)習(xí)“氧化還原反應(yīng)”后，學(xué)生對(duì)化合價(jià)的變化特點(diǎn)有所了解，能利用“氧化還原反應(yīng)”的知識(shí)對(duì)“氯氣與水的反應(yīng)”的產(chǎn)物做初步的推斷。教師利用生活中常用的84消毒液引出次氯酸的性質(zhì)，使本部分次氯酸的教學(xué)具有趣味性。通過(guò)分析氯水變質(zhì)的原因（次氯酸見(jiàn)光分解導(dǎo)致平衡朝正反應(yīng)方向移動(dòng)），學(xué)生初步接觸化學(xué)平衡及其移動(dòng)，為后續(xù)氯氣中氯化氫氣體的除雜、氯氣的尾氣處理等知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在研究氯水的成分時(shí)，教師使用帶注射器的廣口瓶盛裝干燥的氯氣，實(shí)現(xiàn)課堂上氯水的現(xiàn)配現(xiàn)用，兼具趣味性、時(shí)效性和綠色化。

結(jié) 語(yǔ)

基于學(xué)生的認(rèn)知序，教師對(duì)教材資源整合調(diào)整為氧化還原反應(yīng)→離子反應(yīng)→氯氣的性質(zhì)→氯氣的制備。這樣的教學(xué)順序有助于教師突破教學(xué)難點(diǎn)，使知識(shí)變得不再零散；有利于學(xué)生知識(shí)框架的建構(gòu)和知識(shí)體系的建立。