設計實驗情境 提高復習效率

傳統的高三化學復習課的教學流程通常是教師先梳理知識、深化要點，指出應注意的問題，剖析典型例題，分析解題方法，然后進行課外訓練以鞏固知識，最后教師講評。筆者聽過很多高三化學總復習課，大體如此，特別是梳理知識這一環節，有的教師按課本內容重上一遍，由于現在的教輔資料內容詳細，有的教師干脆就按照復習用的教輔資料照本宣科，教師講得口焦舌燥，學生記得辛辛苦苦，講臺上下一片繁忙。

這種教學流程應該說有它的優點，否則不會成為很多教師的選擇，但是這種教學流程往往難以很好地調動學生的學習主動性，使課堂氣氛沉悶，學生參與度不高，教學不僅少了一份靈動，而且還丟了靈魂——讓學生的學習有思維的過程。筆者認為，高三學生經過近三年的學習，高中階段的基礎知識和基本技能已基本掌握，已具備用“設計實驗情境”的方法梳理知識點的條件。基于此，筆者在復習過程中采用了“設計實驗情境”的教學方法，針對“課標”和“考試說明”，將知識點設計成實驗情境，用實驗喚醒學生的原認知，收到了良好的效果。

下面以氯氣及其化合物復習為例，談談筆者如何用設計實驗情境的方法進行有效復習的。

開始課題

問題1 實驗室制氯氣的過程中應注意哪些問題？請總結，并與同學分享。

學生總結交流，教師補充：反應原理、發生裝置、凈化裝置、收集裝置、尾氣吸收裝置，操作步驟及注意事項等。

設計意圖：回顧實驗室制取氣體過程中應注意的事項，讓學生提出一些有價值的問題并共同解決。

展示題目

如圖1所示，是一個制取氯氣并以氯氣為原料進行特定反應的裝置，其中各試劑瓶中裝的試劑為：B（氫硫酸）、C（溴化亞鐵溶液）、D（碘化鉀淀粉溶液）、E（混有二氧化硫的氯化鋇溶液）、F（濃硫酸）、H（氫氧化鈉溶液）。

問題2 A是氯氣的發生裝置，課本中介紹的化學反應是 ；能否用其他方法來制備氯氣？

學生討論交流，教師引導：可以用其他強氧化劑來代替MnO2，如：KClO3、KMnO4，PbO2等。可用濃硫酸和固體NaCl反應制備HCl。

MnO2 + 4HCl（濃） MnCl2 + H2O + Cl2↑

2NaCl + 2H2SO4（濃）+MnO2 MnSO4 + Na2SO4 + 2H2O+ Cl2↑

6HCl（濃）+ KClO3 KCl+ 3H2O+ 3Cl2↑

PbO2+ 4HCl（濃） PbCl2 + H2O + Cl2↑

設計意圖：領會實驗室制氯氣的原理是利用強氧化劑將Cl-氧化為Cl2，因此只要有合適的氧化劑即可，而不局限于只能用MnO2；另外Cl-的來源不限于濃HCl，可以用其他方式得到，實際上用NaCl或MnCl2與濃硫酸反應也可以得到，本質上相同，這樣就拓寬了學生的思維。

問題3 Ⅰ中b瓶內宜加入的液體一般是 。請分析選擇它的理由。

學生討論交流，得出結論：b瓶內宜加入的液體是飽和NaCl溶液。可用化學平衡原理去解釋選擇它的理由。

設計意圖：復習HCl的揮發性，Cl2的溶解性，除雜的基本思路，氯氣的收集方法（除向上排空氣法外還可以用排飽和NaCl溶液收集），滲透化學平衡原理的具體應用，知其然還可以知其所以然。復習過程中順勢回顧其他氣體的收集知識，以收到觸類旁通的效果。

問題4 氯氣經盛有水的試劑瓶后能得到氯水，請指出新制氯水中含有哪些微粒？能設計實驗證明其中的一些微粒嗎？

教師引導，學生交流討論：氯水顏色呈黃綠色說明有Cl2，滴加AgNO3溶液有白色沉淀說明有Cl-，滴入紫色石蕊試液先變紅后褪色說明有H+和HClO。

設計意圖：復習新制氯水、久置氯水及液氯三者的區別，氯水性質的多樣性，引出次氯酸的化學性質：不穩定性、強氧化性和弱酸性，同時也復習了氯氣的物理性質。

問題5 如果要通過實驗證明起漂白作用的是HClO而不是Cl2，能用氯水直接證明嗎？

學生討論回答：讓干燥的氯氣依次通過干燥和濕潤的有色布條，觀察布條是否褪色。由于氯水中有氯氣存在，因此不能用氯水直接證明。

設計意圖：引導學生復習HClO的漂白作用，并與SO2、Na2O2等的漂白作用相比較，清楚HClO的漂白作用其實質是它的強氧化性。

問題6 關閉Ⅰ中的活塞，在選取試劑正確且適量的前提下，制取氯氣時c中的液面不明顯上升，估計可能是什么原因？檢查原因的最簡單方法是什么？怎樣檢驗這一部分裝置的氣密性？

學生討論發言：裝置漏氣，檢查簡單方法：用濕潤的碘化鉀淀粉試紙靠近各接口處，漏氣則試紙變藍。最后一個問題較難回答，經與教師共同討論得出檢驗方法：關閉分液漏斗旋塞和Ⅰ處活塞，從c中向容器內加飽和食鹽水，當c的下端浸入液面下且c中的液面高于b瓶內液面，并長時間不下降，則說明氣密性良好。

設計意圖：認識儲氣瓶，復習裝置氣密性的檢查方法（主要是加熱法和加水法），滲透氯氣與還原性物質反應，體現氯氣的氧化性，同時復習了碘的特性。

問題7 用圖示的Ⅱ或Ⅲ代替Ⅰ是否可行？簡要說明理由。

學生討論回答：Ⅱ可行，Ⅲ不行。Ⅱ與Ⅰ原理相同，而Ⅲ中因c瓶口密封，體積不能改變，增大壓強會有危險。

設計意圖：了解儲氣原理。

問題8 怎樣證明氯氣已充滿了整個裝置？

學生討論回答：當整個裝置內充滿黃綠色氣體時，說明氯氣已充滿整個裝置。

設計意圖：讓學生了解檢滿的方法（有顏色的氣體可以看顏色），同時也為后續的實驗作鋪墊。

問題9 實驗開始時，先點燃A處酒精燈，打開分液漏斗旋塞和Ⅰ處活塞，讓氯氣充滿整個裝置，再點燃G處酒精燈，裝置B、C、D、E有什么現象？

學生討論回答，并寫出化學方程式：B：有淺黃色沉淀生成。C：溶液由淺綠色變為深紅棕色。D：溶液變藍色。E：生成白色沉淀。（教師可以指出實際上過量Cl2通入碘化鉀淀粉溶液有可能溶液先變藍色后褪色，原因是I2可以被氯水氧化成）

設計意圖：通過沉淀的生成、顏色的變化等方法復習Cl2與氫硫酸、溴化亞鐵溶液、碘化鉀淀粉溶液、混有二氧化硫的氯化鋇溶液等一些還原性物質反應，說明Cl2具有強氧化性。并讓學生了解當物質的量變化時，產物可能會有變化，相應的實驗現象就會不同。

問題10少量Cl2分別通入溴化亞鐵溶液和碘化亞鐵溶液現象有什么不同？設計實驗證明此現象是由什么引起的？寫出少量Cl2和過量Cl2分別通入溴化亞鐵溶液和碘化亞鐵溶液發生反應的化學方程式。

問題難度大，學生討論熱烈，教師參與其中，學生匯報交流，相互補充，達成共識：溶液的顏色均加深，至于是Fe3+使溶液顏色加深還是Br2和I2使溶液顏色加深可以設計如下方案進行判斷：取少量溶液于試管中，分別加入KSCN溶液和CCl4。

設計意圖：學生自行設計方案，培養了學生合作學習的習慣，提高了他們解決開放性問題的能力。復習過程中由定性到定量，涉及到化學反應的競爭性，回顧了萃取原理，滲透了有機物的相關知識，幫助學生搭建了完整的知識體系。

問題11 實驗室可用氯氣與金屬鐵反應制備無水三氯化鐵，該化合物是棕紅色、易潮解，100℃左右時升華。現一學生直接用上述裝置制備無水三氯化鐵，操作過程如下：先于G裝置中的硬質玻璃管內裝入鐵粉，然后點燃A中的酒精燈，當A中的反應進行了一段時間，看到黃綠色氣體充滿裝置時，開始加熱G裝置中的硬質玻璃管。結合題目所給的信息，請思考：該同學的設計方案是否有缺陷？如果有，應如何改正？

學生討論熱烈，教師不斷啟發，最后達成共識：①導管太小，易被產品堵塞；②產品易受潮解；改正措施是：在瓶G和H之間連接裝有干燥劑的裝置，用集氣瓶收集無水三氯化鐵。改進后的一種裝置如圖2（中間部分省略）。

設計意圖：讓學生清楚Cl2還能與金屬（如鈉、鎂、鋁、鐵、銅等）反應，并滲透變價金屬與氯氣反應只能生成高價，說明氯氣具有強氧化性。同時也告訴學生制備無水三氯化鐵時，要排出空氣后才可以進行，后面的實驗設計有一定的難度，對學生知識體系的完整性、思維的嚴密性提出了更高的要求，培養了學生的創新思維能力。

問題12 若裝置F中盛的是水，G裝置的硬質玻璃管內盛有碳粉，期間發生了氧化還原反應，產物為二氧化碳和氯化氫，寫出G中反應的化學方程式，此時裝置F中有什么現象，其作用是什么？

經學生討論很快得出結論：F：溶液變為淺黃綠色；G中的反應為：C + 2H2O+ 2Cl2 =CO2 ↑+ 4HCl↑；作用是向G中提供反應所需的水蒸氣

設計意圖：Cl2的氧化性不僅體現在與金屬反應上，同時還能與非金屬反應（如H2、P、C等），這樣對Cl2的化學性質的復習已水到渠成。

問題13 H中氫氧化鈉溶液起什么作用？若將Cl2通入含有酚酞的氫氧化鈉溶液中，最后溶液紅色會褪去，產生該現象的原因可能是什么？請用簡要的文字說明你的猜想，設計實驗證明你的結論。

前面一個問題學生很快回答：吸收尾氣，防止污染空氣。后面一個問題較難，經學生熱烈討論，提出有兩種可能：①是氯水中的HClO使酚酞褪色。②是氯水中的H+與OH-發生中和反應，溶液紅色褪去。最后經討論設計出了一個合理的方案以探究其中的原因。即：向褪色后的溶液中再滴加氫氧化鈉溶液，若紅色再次出現，說明是第二種可能，否則就是第一種可能。

設計意圖：關注實驗過程中的環保問題，讓學生知道Cl2有毒，同時復習了Cl2能與堿反應，工業制漂白粉的方法。至此，Cl2及其化合物的物理性質和化學性質的復習已全部到位，學生可以以知識網絡圖的形式進行總結，以培養學生的歸納總結的能力。

問題14 G處反應完畢后關閉分液漏斗旋塞，移去酒精燈，但由于余熱的作用，A處仍有氯氣產生，此時應該怎樣操作？裝置Ⅰ中有何現象？裝置Ⅰ有什么作用？

經討論學生很容易回答：關閉Ⅰ處活塞。現象是：Ⅰ處b瓶內液面下降，c中液面上升。作用：貯存多余的氯氣。

設計意圖：滲透設計一個完整的實驗，還需考慮實驗結束后的處理。同時再次讓學生回顧儲氣瓶的使用方法。

問題15 若H溶液中不但有NaClO還有NaClO3，其物質的量比為2∶1，則氧化劑和還原劑的物質的量比為多少？

經學生思考后得出為7∶3。

設計意圖：在定性分析的同時還要考慮定量的計算， 復習配平的方法，同時也告訴學生化學反應的復雜性。

復習課一個共同的特點是用高質量的問題去喚醒學生沉睡的心靈，成功的復習課應以激活學生的思維為核心，激發學生主動參與的熱情。設計實驗情境能幫助學生在繁瑣的元素化合物之間建立更清晰的邏輯關系，讓學生自主建構知識體系，課堂復習有活力，學生學習有興趣，過程中還可以落實實驗設計的復習，提高了學生綜合運用知識的能力，也符合新課程提倡的培養學生探究能力的要求，同時也避免“滿堂灌”、滿堂練”、“炒冷飯”的無趣，給高三復習注入了新的活力，提高了復習課的效率。