基于創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的“氯氣的生產(chǎn)原理”教學(xué)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(shí)驗(yàn)，對(duì)“氯氣的生產(chǎn)原理”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，并應(yīng)用于具體的課堂教學(xué)中，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。而且通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，既能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，又能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)；氯氣；生產(chǎn)原理；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-3561（2016）03-0073-02

蘇教版化學(xué)必修一專(zhuān)題二“氯氣的生產(chǎn)原理”這節(jié)課中有一個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、有毒的氯氣有泄露、對(duì)氯氣的檢驗(yàn)也不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)炔蛔?。因此，我們通過(guò)多次思考與探究，對(duì)氯氣的檢驗(yàn)方法做了創(chuàng)新，并應(yīng)用于具體的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中，達(dá)到了比較好的教學(xué)效果。下面是電解飽和食鹽水的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)在“氯氣的生產(chǎn)原理”教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

一、教材分析

“氯氣的生產(chǎn)原理”是蘇教版化學(xué)必修一專(zhuān)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(jìn)一步引出實(shí)驗(yàn)室制法。緊扣海水資源這一線索，并通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水探究實(shí)驗(yàn)，注重從工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，體現(xiàn)化學(xué)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用。教材以新課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，傳授學(xué)生新知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

二、學(xué)情分析

高一年級(jí)的學(xué)生通過(guò)初中科學(xué)及必修一專(zhuān)題1的學(xué)習(xí)，對(duì)化學(xué)已經(jīng)具有一定的認(rèn)識(shí)，且處于這一年齡階段的學(xué)生好奇心強(qiáng)，思維活躍，喜歡自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，但他們的邏輯思維能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)的操作及現(xiàn)象的分析歸納能力相對(duì)來(lái)說(shuō)還是欠缺的。因此，教師可以投其所好，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生這些方面的能力的同時(shí)讓他們體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

三、教學(xué)目標(biāo)

（1）知識(shí)與技能。1）知道工業(yè)及實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的原理及方法；2）會(huì)書(shū)寫(xiě)電解飽和食鹽水及實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的化學(xué)方程式；3）能說(shuō)出電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并能解釋其原因；4）知道實(shí)驗(yàn)室制取氯氣各部分儀器及藥品的作用。

（2）過(guò)程與方法。1）通過(guò)觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的邏輯思維能力及對(duì)實(shí)驗(yàn)探究能力；2）通過(guò)小組討論交流等形式，培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)。

（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀。1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解實(shí)驗(yàn)探究的一般過(guò)程與方法，體會(huì)實(shí)驗(yàn)是化學(xué)研究 中認(rèn)識(shí)物質(zhì)的重要途徑，培養(yǎng)學(xué)生“從生活走向化學(xué)”的認(rèn)識(shí)；2）體會(huì)海水是人類(lèi)寶貴的自然資源，樹(shù)立與自然和諧相處的意識(shí)。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：工業(yè)制氯氣的原理及方法。難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的裝置改進(jìn)。

五、教學(xué)方法

第一，教法：講授法、談話法、實(shí)驗(yàn)探究法。第二，學(xué)法：觀察法、小組討論法。

六、教學(xué)用品

第一，化學(xué)儀器：U形管、玻璃導(dǎo)管、直流電源、電極。第二，化學(xué)試劑：飽和氯化鈉溶液、NaOH溶液、KI淀粉試紙。

七、教學(xué)過(guò)程

（1）環(huán)節(jié)1：情境創(chuàng)設(shè)，導(dǎo)入新課。PPT：廣闊無(wú)邊的海洋。教師活動(dòng)：1）帶領(lǐng)學(xué)生感受海洋的廣闊無(wú)垠，認(rèn)識(shí)到海水是人類(lèi)的寶貴資源，引導(dǎo)學(xué)生探究海洋當(dāng)中豐富化學(xué)元素。2）提問(wèn)：你所知道的海水中含量豐富的元素有哪些？學(xué)生活動(dòng)：氫元素、氧元素、溴元素、氯元素等。教師活動(dòng)：海水中蘊(yùn)含的元素有80多種，如99%以上的溴蘊(yùn)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(xué)生活動(dòng)：通過(guò)觀察得出氯化鈉的含量最高。教師活動(dòng)：1）提問(wèn)：人們是通過(guò)怎樣的方式從海水中獲得氯化鈉的？2）提問(wèn)：氯化鈉的用途多種多樣，舉例說(shuō)明。學(xué)生活動(dòng)：1）根據(jù)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)以及事實(shí)資料分組討論從海水中獲取氯化鈉的方法。2）請(qǐng)小組代表回答問(wèn)題。教師活動(dòng)：展示曬鹽場(chǎng)景并總結(jié)氯化鈉的獲取與應(yīng)用方式。

（2）環(huán)節(jié)2：實(shí)驗(yàn)探究，建構(gòu)新知。教師活動(dòng)：氯氣是一種非常重要的化學(xué)物質(zhì)，那么人們是怎樣獲取氯氣的呢？學(xué)生活動(dòng)：閱讀書(shū)本內(nèi)容了解氯氣制取的方式。教師活動(dòng)：展示經(jīng)過(guò)改進(jìn)的電解飽和食鹽水裝置（篇幅所限，圖略）。實(shí)驗(yàn)演示：打開(kāi)電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。教師活動(dòng)：請(qǐng)同學(xué)說(shuō)說(shuō)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生活動(dòng)：1）電極兩端產(chǎn)生氣泡，2）陰極附近溶液變紅。教師活動(dòng)：1）提問(wèn)：在電解水實(shí)驗(yàn)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(xué)生活動(dòng)：討論并猜想反應(yīng)產(chǎn)物，研究驗(yàn)證產(chǎn)物的方法。教師活動(dòng)：根據(jù)學(xué)生的討論結(jié)果通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)燃的火柴去戳破氣泡，會(huì)聽(tīng)到爆鳴聲。2）在連接陽(yáng)極的導(dǎo)管中輕輕塞入一張淀粉碘化鉀試紙并將它潤(rùn)濕，電解產(chǎn)生的氯氣先與試紙上部碘化鉀反應(yīng)，可以觀察到試紙上部變藍(lán)色。褪色后，下一段試紙變藍(lán)后褪色，從而產(chǎn)生藍(lán)色下移的現(xiàn)象。學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(dòng)：為什么陰極溶液會(huì)變紅？學(xué)生活動(dòng)：產(chǎn)生了堿性物質(zhì)。教師活動(dòng)：該堿性物質(zhì)是什么呢？學(xué)生活動(dòng)：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?dú)溲醺x子。因?yàn)樵撐镔|(zhì)為氫氧化鈉。教師活動(dòng)：總結(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、現(xiàn)象及結(jié)論。使學(xué)生明白這種制取氯氣的方法，在工業(yè)中我們形象地稱(chēng)之為“氯堿工業(yè)”，在化學(xué)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(dòng)：展示實(shí)際生產(chǎn)中工業(yè)制取氯氣的裝置。學(xué)生活動(dòng)：觀察離子交換膜裝置，討論其作用和意義。教師活動(dòng)：工業(yè)生產(chǎn)中使用了離子交換電解槽，陽(yáng)離子交換膜只允許Na+通過(guò)，陰離子與氣體則不能通過(guò)，這樣就可以避免氫氣與氯氣混合發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，也可以避免產(chǎn)生的氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)物的損失。教師活動(dòng)：1）引導(dǎo)學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)室制氯氣的方法。2）讓學(xué)生仔細(xì)觀察書(shū)本上實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的實(shí)驗(yàn)裝置，小組討論一下問(wèn)題：裝置可以分成幾個(gè)部分，各部分所起的作用分別是什么？氯氣產(chǎn)生的同時(shí)混有哪些氣體？若要得到純凈的氯氣，裝置要如何改進(jìn)？如何防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的污染？學(xué)生活動(dòng)：分組討論解決疑難。教師活動(dòng)：1）請(qǐng)學(xué)生回答問(wèn)題，給以評(píng)價(jià)。2）分別講解氯氣實(shí)驗(yàn)室制法的原理、要求、注意點(diǎn)。3）提出一種氯氣實(shí)驗(yàn)室制法的綠色化設(shè)計(jì)方案。

（4）環(huán)節(jié)4：自我梳理，歸納新知。教師活動(dòng)：回顧本節(jié)課主要學(xué)習(xí)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(shí)驗(yàn)室制法，強(qiáng)調(diào)重難點(diǎn)。學(xué)生活動(dòng)：回顧課堂，梳理知識(shí)點(diǎn)，交流討論。

八、板書(shū)設(shè)計(jì)

板書(shū)：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(yáng)極：氣體—黃綠色，淀粉KI試紙變藍(lán)—Cl2。3）電解方程式：NaCl+2H2O == H2↑+Cl2↑+2NaOH

（2）氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法：MnO2+4HCl （濃）?MnCl2+2H2O+Cl2↑

九、教學(xué)效果分析

通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行化學(xué)教學(xué)有助于引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考，激發(fā)他們的求知欲。但在教學(xué)過(guò)程中，有些演示實(shí)驗(yàn)根據(jù)教材中的方案操作現(xiàn)象并不理想，甚至實(shí)驗(yàn)不成功，嚴(yán)重影響了課堂效率。因此，對(duì)教材中一些效果欠佳的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，提高演示實(shí)驗(yàn)的成功率，對(duì)提升中學(xué)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有重要的教學(xué)意義。在這次教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)生成氯氣的方法的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，不僅提高了化學(xué)課堂教學(xué)效果，有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也促進(jìn)了教師的專(zhuān)業(yè)自主能力的提高。

（1）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生的影響。在中學(xué)化學(xué)課堂中運(yùn)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)，能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。利用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，明顯感到學(xué)生發(fā)言的積極性提高了，尤其在有吸引力的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生時(shí)，原本注意力渙散的學(xué)生也能夠提起精神來(lái)學(xué)習(xí)。并且學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)之后的原理學(xué)習(xí)也充滿(mǎn)興趣。學(xué)生對(duì)完成有關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容的作業(yè)效率和正確率都有所提高，特別是教學(xué)過(guò)程的第三環(huán)節(jié)“交流討論，拓展新知部分”對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的裝置改進(jìn)，使學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)也有了明顯的體現(xiàn)。

（2）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)教師的影響。教師在課堂中運(yùn)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，節(jié)約了時(shí)間，現(xiàn)象明顯，能夠透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很好地講解實(shí)驗(yàn)原理，教學(xué)內(nèi)容更具說(shuō)服力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更具有“噱頭”，學(xué)生高漲的學(xué)習(xí)興趣給了教師教學(xué)的動(dòng)力。比如，電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的“藍(lán)色下移”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象十分容易激起學(xué)生的好奇心和探究的欲望，并且也牢牢地抓住了學(xué)生的注意力，讓學(xué)生對(duì)這部分學(xué)習(xí)影響深刻。相比教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論讓學(xué)生來(lái)記憶，效果會(huì)更好。更重要的是在與其他教師的交流中了解到，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用往往比使用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)在課堂中的應(yīng)用效果更好，知識(shí)點(diǎn)的傳授更加順暢。

十、結(jié)束語(yǔ)

在化學(xué)課堂教學(xué)中，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)，既能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。對(duì)一些效果欠佳的演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)還能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。本文基于電解飽和食鹽水的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)“氯氣的生產(chǎn)原理”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，并應(yīng)用于具體的課堂教學(xué)中，達(dá)到了較好的教學(xué)效果?？傊鳛榛瘜W(xué)教師，只有在日常的化學(xué)教學(xué)中重視化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并且對(duì)有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)有了深入的研究，突出中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)約性、環(huán)保性、趣味性、可行性等，才能充分發(fā)揮中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)魅力。

參考文獻(xiàn)：

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[2]張維曼，陳迪妹，等.電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)生成氯氣的新方法[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2015（01）.