“鹵族元素”高三復習課的教學設計

董真山 管松山

摘 要：通過以二氧化氯為知識情境，通過認知沖突，引入對二氧化氯的結構、制備、性質、應用的分析，并以此展開鹵族元素的整合，建模含氯物質的分析思路，融入歧化、歸中兩類反應的在鹵族中的應用。

關鍵詞：二氧化氯；情境；氧化

【教學重難點】

1.能分析判斷鹵素中重要的兩類反應（歧化、歸中）。

2.認識重要的含氯物質的性質與應用。

【教學方法】

一境復習法、問題導入法、對比法

【課堂學習】

問題引入：實驗室獲得氯氣采用如下原理：MnO2+4HCl（濃）■MnCl2+Cl2↑+2H2O。依據氧化還原反應理論，NaClO3的氧化性強于氯氣，能與濃鹽酸反應得到氯氣，且反應不需加熱，更易操作，為什么實驗室沒有采用氯酸鉀與濃鹽酸反應制氯氣呢？

投影資料卡1：二氧化氯的制法（Kestiog法）

二氧化氯是一種黃綠色到橙色的氣體，歐洲一些國家主要采用氯酸鈉（NaClO3）氧化濃鹽酸的制備方法，化學反應方程式為：2NaClO3+4HCl（濃）■2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。

設計意圖：通過認知沖突，佐以情境介入，將學生引入二氧化氯的學習。

活動1 二氧化氯的結構

投影資料卡2：已知二氧化氯的電子式為：■依據物質結構理論分析以下問題：

1.分子中共價鍵的類型除特殊的Π鍵外，還存在哪些類型的共價鍵？

2.判斷氯原子的雜化類型？

3.依據價層電子對互斥理論，判斷其空間構型？

4.已知二氧化氯在水中的溶解度是氯氣的5～8倍，分析差異產生的原因？

設計意圖：由二氧化氯的結構出發，設計情境復習結構的相關內容，且為下面性質的復習做了知識準備。

活動2 二氧化氯的獲得

1.采用氯酸鈉與濃鹽酸反應獲得氯氣，如何設計二氧化氯的發生裝置？

2.該法工藝流程如下圖。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO3）與鹽酸反應生成ClO2。

該工藝中可以循環利用的物質有哪些？合成塔中生成的氯化氫與補充氯氣的物質的量之比是多少？

設計思路：利用對比的方法，分析新情境下二氧化氯發生裝置的選擇，提供工藝流程的情境下，分析物料的分配與補充。

3.草酸還原法

科學家又研究出的一種新的制備方法，在酸性溶液中用草酸（H2C2O4）還原氯酸鈉，化學反應方程式為：H2C2O4+2NaClO3+H2SO4■Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O

設疑：此法的最大特點是由于反應過程中生成的二氧化碳的稀釋作用，大大提高了生產及儲存、運輸的安全性，為什么？

設計思路：通過設疑，為二氧化氯的性質學習做鋪墊，為調動學生的探索熱情再加溫。

活動3 二氧化氯的性質與應用

問題引入：為什么國際聯盟禁止采用氯氣用于殺菌消毒，而選擇二氧化氯來進行。

投影資料卡3.國外大量的實驗研究顯示，二氧化氯是安全、無毒的消毒劑，無“三致”效應（致癌、致畸、致突變），同時在消毒過程中也不與有機物發生氯代反應生成可產生“三致作用”的有機氯化物或其它有毒類物質。

1.二氧化氯的強氧化性

（1）ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的CN-氧化為無毒的物質，自身被還原為Cl-。處理含CN-相同量的電鍍廢水，所需Cl2的物質的量是ClO2的多少倍？

（2）ClO2的制備方法中，除了前面介紹的兩種方法外，還可以通過下法制備：

2NaClO3+H2O2+H2SO4■2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O

該法制備的ClO2相較于氯酸鈉（NaClO3）氧化濃鹽酸更適合用于飲用水的消毒，其主要原因是？

（3）用ClO2處理過的飲用水（pH為5.5～6.5）常含有一定量對人體不利的亞氯酸根離子（ClO2-）。當pH≤2.0時，ClO2-也能被I-完全還原成Cl-。

請寫出pH≤2.0時，ClO2-與I-反應的離子方程式？

若飲用水中ClO2-的含量超標，可向其中加入適量的Fe2+將ClO2-還原成Cl-，該反應的氧化產物是什么。

設計思路：二氧化氯具有強氧化性，此部分設計落實到訓練環節，側重訓練新情境下信息型方程式的書寫與分析，完成兩類反應的建模。

參考文獻：

[1]鄭曉雙.淺談教材中三序結合原則的應用研究：以“氯氣的性質”為例[J].課程教育研究，2017（46）.

[2]許燕紅.中學化學教科書探究性內容的編寫研究[D].廣西師范大學，2007.

編輯 馬曉榮