氯及其化合物-章節(jié)整體設(shè)計(jì)教案

第二章海水中的重要元素——鈉和氯2.2氯及其化合物一、一、章節(jié)概覽本章節(jié)通過氯氣的性質(zhì)的學(xué)習(xí)，以及基于氯氣的性質(zhì)，認(rèn)識實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的方法，全面促進(jìn)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的提升，重點(diǎn)促進(jìn)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”“宏觀辨識與微觀探析”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的提升。核心素養(yǎng)發(fā)展重點(diǎn)內(nèi)容要求學(xué)業(yè)要求科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任增強(qiáng)探索未知、崇尚真理的意識，贊賞化學(xué)對社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)；通過對氯氣性質(zhì)研究、氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備等一系列科學(xué)探究活動(dòng)，增強(qiáng)安全意識和培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解氯及其重要化合物(氯氣、次氯酸、氯化物、次氯酸鹽)的主要性質(zhì)，認(rèn)識其在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。2.結(jié)合實(shí)例認(rèn)識氯氣及其化合物的性質(zhì)，了解通過化學(xué)反應(yīng)可以探索物質(zhì)性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化，認(rèn)識物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化在促進(jìn)社會(huì)文明進(jìn)步、自然資源綜合利用和環(huán)境保護(hù)中的重要價(jià)值。1.具有較強(qiáng)的問題意識，能提出化學(xué)探究問題，能作出預(yù)測和假設(shè)。能依據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图僭O(shè)，設(shè)計(jì)解決簡單問題的實(shí)驗(yàn)方案，能對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評價(jià)。2.能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)基本操作實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，具有安全意識和環(huán)保意識。能觀察并如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和推理，得出合理的結(jié)論。能與同學(xué)合作交流，對實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果進(jìn)行反思，說明假設(shè)、證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系，用恰當(dāng)形式表達(dá)和展示實(shí)驗(yàn)成果。3.能預(yù)測物質(zhì)的某些性質(zhì)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；能根據(jù)反應(yīng)原理選取實(shí)驗(yàn)裝置制取物質(zhì)4.能列舉、描述、辨識含有氯元素的典型物質(zhì)重要的物理和化學(xué)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。能用化學(xué)符號正確表示含有氯元素的典型物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì)。5.能列舉事實(shí)說明化學(xué)科學(xué)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價(jià)值，以及對人類文明的偉大貢獻(xiàn)。能列舉我國體現(xiàn)化學(xué)科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用的重要成果。能舉例說明與化學(xué)有關(guān)的職業(yè)，簡單分析這些職業(yè)與化學(xué)科學(xué)的關(guān)系。宏觀辨識與微觀探析基于研究物質(zhì)性質(zhì)的基本方法和基本程序，探究氯及其化合物的性質(zhì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象辨識氯及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化，并能運(yùn)用化學(xué)符號進(jìn)行表征。科學(xué)探究與創(chuàng)新意識根據(jù)化學(xué)問題設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案并完成實(shí)驗(yàn)；觀察并客觀記錄物質(zhì)及其變化的現(xiàn)象；通過分析、推理獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，依據(jù)證據(jù)分析和解決實(shí)際問題。1.章節(jié)整體設(shè)計(jì)構(gòu)思：以氯氣、漂白粉的生產(chǎn)等真實(shí)過程為基本情境，以氯氣、次氯酸、氯化物和次氯酸鹽的性質(zhì)為主要內(nèi)容，以氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等為理論支撐，以實(shí)驗(yàn)探究和對真實(shí)情境的分析為主要手段，將本章節(jié)分解為7個(gè)任務(wù)主題。本章節(jié)整體構(gòu)思如下。2.章節(jié)教學(xué)目標(biāo)：(1)了解實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上生產(chǎn)氯氣的原理，初步掌握氯氣的重要性質(zhì)和次氯酸的強(qiáng)氧化性、漂白性。能根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象辨識氯氣、氯化物、次氯酸、次氯酸鹽之間的相互轉(zhuǎn)化，并能運(yùn)用化學(xué)方程式、離子方程式進(jìn)行表征，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的素養(yǎng)。(2)能從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測氯氣的化學(xué)性質(zhì)和氯及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，并能分析、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的能力和證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。(3)通過氯氣發(fā)現(xiàn)史、氯氣、次氯酸鹽在生產(chǎn)、生活上的應(yīng)用等真實(shí)情境，感受嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，感受化學(xué)對人類文明的偉大貢獻(xiàn)，提升學(xué)生對化學(xué)與社會(huì)關(guān)系的認(rèn)識水平；通過反應(yīng)條件、社會(huì)背景辨析實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)上制備氯氣的不同，漂白粉的制備中堿的選擇，形成節(jié)約成本、循環(huán)利用和保護(hù)環(huán)境等觀念。3.課時(shí)安排：建議3課時(shí)二、情境與任務(wù)二、情境與任務(wù)1.情境：在日常生活中我們經(jīng)常要對一些物品或場地進(jìn)行消毒以防止細(xì)菌的滋生，如自來水的消毒、廚房餐具的消毒、衛(wèi)生間的消毒等。市場上出售的消毒劑種類很多，其中使用最普遍的是含氯消毒劑，這種消毒劑的成分是什么？它是如何制備的？使用時(shí)應(yīng)注意什么？帶著這些問題今天我們走進(jìn)“氯及其化合物”。2.任務(wù)及任務(wù)分解：課時(shí)任務(wù)活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖第1課時(shí)【任務(wù)1】認(rèn)識制備漂白粉的原料——氯氣閱讀氯氣的發(fā)現(xiàn)史通過一段化學(xué)史讓學(xué)生初步了解氯氣的制備、氯氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)【任務(wù)2】氯氣性質(zhì)的探究氯氣性質(zhì)的探究從氯原子結(jié)構(gòu)角度出發(fā)預(yù)測氯氣的性質(zhì)，再通過實(shí)驗(yàn)探究證明氯氣的強(qiáng)氧化性，強(qiáng)化“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念【任務(wù)3】氯水的性質(zhì)及成分探究1.氯水性質(zhì)的探究2.究竟是誰有漂白性3.了解次氯酸的性質(zhì)從氯氣泄露的真實(shí)情境出發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明能漂白有機(jī)色素的不是氯氣而是一種新的物質(zhì)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)模型推測該物質(zhì)是次氯酸，建立基于證據(jù)進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的方法。通過了解次氯酸的性質(zhì)，分析新制與久置氯水的成分區(qū)別第2課時(shí)【任務(wù)4】氯氣的制備1.分析產(chǎn)生氯氣的反應(yīng)2.實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的裝置設(shè)計(jì)3.由實(shí)驗(yàn)室制氯氣到氯堿工業(yè)4.模擬電解實(shí)驗(yàn)，分析反應(yīng)5.氯氣制備的明天從分析舍勒發(fā)現(xiàn)氯氣的反應(yīng)出發(fā)，結(jié)合氧化還原反應(yīng)知識，把制備氯氣的三種方法(實(shí)驗(yàn)室制備法、工業(yè)電解法、多元制氯法)串在一起，啟發(fā)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)室制備氣體和工業(yè)制備氣體的區(qū)別，工業(yè)制備要考慮降低成本、減少污染等因素，幫助學(xué)生樹立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)觀第3課時(shí)【任務(wù)5】漂白粉的制備及使用1.漂白粉的制備2.漂白粉的使用方法從次氯酸不穩(wěn)定及如何讓其穩(wěn)定儲存出發(fā)，結(jié)合分析氫氧化鈉和氫氧化鈣的價(jià)格和溶解度得出工業(yè)上常用氫氧化鈣制備漂白粉的結(jié)論，用已學(xué)知識來解決化工生產(chǎn)中的實(shí)際問題，認(rèn)識工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的要來，增加對工業(yè)技術(shù)內(nèi)容的了解，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力【任務(wù)6】84消毒液的制備及使用1.84消毒液及其制備2.84消毒液的使用方法從生活中最常見的消毒劑--84消毒液出發(fā)，通過介紹其主要的有效成分，讓學(xué)生運(yùn)用類比的方法知道次氯酸鈉如何制備，結(jié)合已學(xué)知識用家庭常見的材料進(jìn)行制備，感受化學(xué)與生活的聯(lián)系。通過一段新聞事件讓學(xué)生感受學(xué)習(xí)化學(xué)的重要性【任務(wù)7】其他消毒劑認(rèn)識其他消毒劑能從結(jié)構(gòu)的角度初步認(rèn)識幾種消毒劑的組成，并運(yùn)用氧化還原反應(yīng)理論進(jìn)行分析。了解消毒劑的廣泛應(yīng)用，從中體會(huì)化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的相互關(guān)系，贊賞化學(xué)對社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)三、三、資源與支持訓(xùn)練1.教學(xué)建議(1)發(fā)揮物質(zhì)分類、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)等概念理論對元素化合物學(xué)習(xí)的指導(dǎo)作用。氯及其化合物的化學(xué)性質(zhì)主要體現(xiàn)在氧化性和還原性上，發(fā)生的反應(yīng)主要是氧化還原反應(yīng)和水溶液中的離子反應(yīng)。利用氧化還原反應(yīng)理論從原子結(jié)構(gòu)、元素價(jià)態(tài)角度預(yù)測氯氣的性質(zhì)，再用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)測，最后用化學(xué)符號表征，尤其在氯氣與水的反應(yīng)探究中充分發(fā)揮氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)理論。在氯氣的制備教學(xué)中，從氧化還原反應(yīng)角度分析由氯離子制備氯氣，氯離子需要失去電子，那么電子給誰呢?反應(yīng)中的氧化劑是誰?(2)充分認(rèn)識實(shí)驗(yàn)的獨(dú)特價(jià)值，精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對于全面發(fā)展學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)有著極為重要的作用。氯氣的發(fā)現(xiàn)史中科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生認(rèn)識氯氣的制備和物理性質(zhì)；氯氣與金屬反應(yīng)的劇烈現(xiàn)象吸引學(xué)生的眼球，加水后溶液的顏色與燃燒時(shí)的顏色不同引發(fā)學(xué)生的思考；氯水的漂白實(shí)驗(yàn)引發(fā)學(xué)生探究具有漂白性的究竟是什么物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)使化學(xué)知識的學(xué)習(xí)、科學(xué)探究能力的形成與化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展有機(jī)結(jié)合起來。(3)精心創(chuàng)設(shè)問題情境。真實(shí)、具體的問題情境是學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)形成和發(fā)展的重要平臺，為培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)。情境的創(chuàng)設(shè)可從真實(shí)的生產(chǎn)生活、科學(xué)史、實(shí)驗(yàn)、學(xué)習(xí)過程等方面多角度展開。氯氣的發(fā)現(xiàn)是從氯氣的發(fā)現(xiàn)史這一情境中展開的，氯氣的化學(xué)性質(zhì)是從氯氣用鋼瓶保存展開的，氯氣與水的反應(yīng)是從氯氣泄漏后消防員處理的方法展開的，消毒液的使用方法是從一則新聞?wù)归_的。2.資源支持氯元素的發(fā)現(xiàn)簡史1774年，瑞典化學(xué)家舍勒(C.W.Scheele，1742-1786)在從事軟錳礦的研究時(shí)發(fā)現(xiàn)；每次在軟錳礦粉中倒入鹽酸后，就會(huì)立即冒出一種令人窒息的黃綠色氣體，使他“肺部極為難受”。于是，在預(yù)言了錳元素之后，他抓住機(jī)遇，著手于這種氣體的研究，使藍(lán)色紙條變白，也能使有色花朵和綠葉褪色；另外，還能腐蝕金屬；更奇怪的是在這種氣體中昆蟲會(huì)立刻死亡，火也立即熄滅。由此，舍勒斷定這是一種新物質(zhì)(氯氣)。但由于他虔信燃素之說，故在給這一新氣體下結(jié)論時(shí)，認(rèn)為是由于“脫燃素的錳”(MnO2)從鹽酸中奪去了燃素而產(chǎn)生了這種氣體，因此稱它為“脫燃素的鹽酸”而不承認(rèn)是一種元素。1774年，當(dāng)貝托雷了解到舍勒的發(fā)現(xiàn)后，就積極著手對這一新氣體進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)黃綠色氣體確實(shí)如舍勒所言，具有漂白作用，于是立即將其介紹給紡織工業(yè)，以代替陳舊的日曬漂白法，從而推動(dòng)了漂染工業(yè)的迅速發(fā)展。但是，在生產(chǎn)過程中，人們發(fā)現(xiàn)氯氣盡管具有漂白作用，但真正對漂白起關(guān)鍵作用的卻是次氯酸鹽的濃度。于是，為了進(jìn)一步研究氯氣水溶液的性質(zhì)，1785年貝托雷將黃綠色氣體溶于水后露置在日光下進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)生成了鹽酸并放出了氧氣。據(jù)此，他認(rèn)為這是氯氣的簡單分解過程，認(rèn)為氯是鹽酸和氧之間“聯(lián)合松弛的化合物”。由于當(dāng)時(shí)人們還沒有弄清氯氣的組成，所以貝托雷的實(shí)驗(yàn)顯然是這方面的開端，其理論解釋又迎合了正在蒸蒸日上的氧化理論，因此他的觀點(diǎn)很快得到了眾多科學(xué)家的支持。然而，人們在其后20多年中，用各種強(qiáng)有力的藥劑或其他手段來分解純凈黃綠色氣體時(shí)，卻無法得到鹽酸和氧氣。其實(shí)，貝托雷在這里犯了一個(gè)嚴(yán)重錯(cuò)誤--忽略了溶液環(huán)境即水在分解過程中的作用。1809年，蓋-呂薩克和泰納(L.J.Thenard，1777-1857)合作，總結(jié)了前人有關(guān)氯研究的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不從分解的角度進(jìn)行思考，而將純黃綠色氣體與氫氣混合，結(jié)果無論是靜置數(shù)日還是稍稍加熱或露置在日光下，發(fā)現(xiàn)都生成了鹽酸氣，并且無水產(chǎn)生，從而否定了貝托雷的觀點(diǎn)。但是，在形成新思想過程中，由于受拉瓦錫氧化理論中“一切酸中均含有氧”的觀點(diǎn)的影響，他們并沒有尊重自己得到的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，而認(rèn)為氯氣是某種“基”的氧化物，與氮、硫、碳生成的酸根相似，仍然堅(jiān)持氯不是一種元素而是一種化合物。從而對貝托雷的錯(cuò)誤認(rèn)識做了不徹底的批判，與本可以發(fā)現(xiàn)氯元素的大好機(jī)會(huì)失之交臂。1810年，戴維在發(fā)現(xiàn)了堿類和堿土類一系列元素之后，也試圖用電解法來探討氯的本質(zhì)。最初，他沒有懷疑蓋-呂薩克的觀點(diǎn)，在鋼管中用電池將木炭燒至白熱，讓氯氣通過其表面，結(jié)果像其他失敗者一樣，沒有得到氧氣。但是，經(jīng)此失敗卻使他對氯中含有氧的說法產(chǎn)生了懷疑。于是，他反思了以前有關(guān)這方面的所有研究工作，感到只有認(rèn)為氯是一種元素，才能合理地解釋所有的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。經(jīng)過一番認(rèn)真研究之后，1810年11月他在英國皇家學(xué)會(huì)上發(fā)表了自己的新觀點(diǎn)，以大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)論證了氯是一種元素，而不是什么化合物，批判了在此之前人們的種種錯(cuò)誤認(rèn)識，結(jié)束了長達(dá)半個(gè)多世紀(jì)的爭論。同時(shí)，他也對酸的本質(zhì)問題進(jìn)行了積極思考，認(rèn)為鹽酸的主要成分是氫，氯氣中并不含有氧，氫有可能是使物質(zhì)顯酸性的主要原因，從而糾正了拉瓦錫對酸的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。1813年，法國人庫特瓦(B.Couptois，1777-1838)從海藻植物中發(fā)現(xiàn)碘之后，戴維和蓋-呂薩克先后又獨(dú)立地確證了它是一種元素，其性質(zhì)與氯相似。于是，氯和碘分別是一種元素，鹽酸和氫碘酸都是無氧酸便很快得到了科學(xué)界的認(rèn)可。以后，化學(xué)發(fā)展過程中的許多新事實(shí)都充分證明了戴維這一結(jié)論的正確性。發(fā)現(xiàn)氯元素的科學(xué)研究方法的主要特征是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)批判。其歷史教訓(xùn)是在注重科學(xué)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，也必須注意理論思維，尤其科學(xué)批判的積極作用。參考文獻(xiàn)：張文根.科學(xué)批判的結(jié)晶：氯元素的發(fā)現(xiàn)[J].寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1999(2)：48-50.思考：質(zhì)疑是科學(xué)研究不斷前進(jìn)的動(dòng)力，正因?yàn)榇骶S對舍勒認(rèn)為氯氣是“氧化鹽酸”論點(diǎn)的質(zhì)疑，才使人們知道氯氣是一種單質(zhì)。請查閱資料，了解相關(guān)科學(xué)家的偉大貢獻(xiàn)。含氯消毒劑含氯消毒劑是能溶于水，產(chǎn)生次氯酸的消毒劑的總稱。含氯消毒劑殺菌譜廣、作用迅速、低毒，其有效成分是溶于水產(chǎn)生的次氯酸，可有效殺滅各種微生物。次氯酸相對分子質(zhì)量很小，容易進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌蛋白快速氧化。通常所說的含氯消毒劑中的有效氯，并不是指氯的含量，而是消毒劑的氧化能力，相當(dāng)于多少氯的氧化能力。習(xí)慣上把Cl2的有效氯定為100%，以此作為標(biāo)準(zhǔn)比較各含氯消毒劑的有效氯含量。含氯消毒劑分無機(jī)化合物類與有機(jī)化合物類。前者以次氯酸為主，后者以氯胺為主。84消毒液的主要成分是次氯酸鈉，其殺菌機(jī)理包括次氯酸鈉的氧化作用、新生態(tài)氧的