基于學生認知序教學“氯氣的性質”

許智慧

（福建省莆田哲理中學，福建莆田 351100）

引 言

在高中化學教材中，“氯氣的性質”知識點編排在“氧化還原反應”“離子反應”之前、“氯氣的制法”之后[1]。在學習“氯氣的性質”時，學生對氧化還原反應的認識還停留在概念層面，對氧化還原反應中化合價變化的特點及本質并不清楚；對電解質、非電解質的概念已有初步認識，但對電解質的電離及強弱、電解質在水中的存在情況一無所知。

一、傳統教學存在的問題

在教學“氯氣與水反應”一課時，基于傳統教學模式，教師從元素守恒角度分析氯氣與水反應的產物中有鹽酸，但學生無法從化合價升降角度認識另一產物。在學習“新制氯水和久置氯水的成分”時，學生不了解電解質有強弱之分，更不清楚強弱電解質在溶液中的電離情況。在教學“氯氣的實驗室制法”時，由于學生不知道氯氣的性質，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的難點。基于以上問題，教師應當從學生的認知序出發，調整教材內容，優化教學過程，可以先教學“氧化還原反應”和“離子反應”，然后教學“氯氣的性質”，最后教學“氯氣的制法”。

二、“氯氣的性質”教學過程

（一）課前準備

1.實驗儀器及藥品

鐵架臺（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，生成的氯氣經過無水氯化鈣干燥，并收集到干燥的礦泉水瓶和廣口瓶中。

（二）教學過程

環節一：新課引入

教師：通過上節課的學習，大家已經了解了氯氣的物理性質。氯氣是一種黃綠色的有毒氣體，能夠跟金屬單質、非金屬單質發生氧化還原反應。那么當氯氣與水相遇時，兩者會碰撞出怎樣的火花呢？本節課讓我們來探究氯氣與水的作用。

環節二：新制氯水成分的探究

探究一：氯氣能溶于水嗎？

教師演示實驗：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，說明瓶內氣壓減小，這是由于氯氣溶于水造成的。溶液呈現黃綠色，是因為溶液中溶有氯分子。

探究二：氯氣與水的反應。

教師：若氯氣不能與水反應，氯水中的成分是什么？若氯氣能與水反應，反應的產物是什么？

學生根據所學知識，從元素守恒角度推斷產物中有鹽酸。

教師：如何檢驗溶液中的氫離子和氯離子？

通過討論，學生得出以下方案。

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

氫離子的檢驗：（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，產生氣體；（3）將溶液滴到pH試紙上，試紙變紅；（4）“蘸取”待測液，“點”到放置于表面皿的藍色石蕊試紙上，若試紙變紅亦證之。

學生實驗方案一：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。若產生白色沉淀，且不溶于稀硝酸，則說明溶液中含有氯離子。

學生實驗方案二：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。當觀察到液滴在pH試紙上擴散，中央變白，邊緣擴散出一圈紅色時，往紅色圈上再滴一滴氯水。觀察到紅色消失，液滴周圍又產生新的紅色圈。經過分析，學生得出結論：pH試紙產生紅色圈，說明氯水中含氫離子。

學生：“為什么實驗會出現液滴中央泛白的現象？”

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

教師可以從氧化還原反應的角度引導學生分析：氯氣與水反應生成的產物中除了HCl，還有新物質。

學生：具有漂白性的物質可能是氯分子，也可能是反應生成的新物質。

探究三：氯水中誰能漂白？

對比實驗：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：漂白性的物質究竟是什么？

投影展示：消毒液的使用說明和注意事項。

學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，會使織物局部漂白褪色……

演示實驗：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，但褪色不明顯。

學生提出疑問：“那是消毒液漂白性不強嗎？”教師往試管中再加入幾滴稀硫酸，溶液迅速褪色。學生討論得出：稀硫酸是初中時常用的試劑，其不具有漂白性，故而推測次氯酸鈉與稀硫酸反應生成的產物使溶液迅速褪色。教師追問：“該反應為什么能發生？”

根據復分解反應的條件，學生得出結論：次氯酸是一種弱酸。教師再問：“次氯酸有多弱？比碳酸還弱嗎？能否設計實驗比較次氯酸與碳酸的酸性強弱？”通過實驗，學生自主得出次氯酸的性質：弱酸性和漂白性。

通過資料展示，教師向學生講授次氯酸的不穩定性、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。

環節三：學生自主總結本節課的收獲

環節四：教師利用實驗提出問題，幫助學生鞏固“氯水的性質”知識點

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

教師提問：“溶液褪色的原因是什么？如何通過實驗證明？”

三、教學反思

在學習“氧化還原反應”后，學生對化合價的變化特點有所了解，能利用“氧化還原反應”的知識對“氯氣與水的反應”的產物做初步的推斷。教師利用生活中常用的84消毒液引出次氯酸的性質，使本部分次氯酸的教學具有趣味性。通過分析氯水變質的原因（次氯酸見光分解導致平衡朝正反應方向移動），學生初步接觸化學平衡及其移動，為后續氯氣中氯化氫氣體的除雜、氯氣的尾氣處理等知識的學習奠定了基礎。在研究氯水的成分時，教師使用帶注射器的廣口瓶盛裝干燥的氯氣，實現課堂上氯水的現配現用，兼具趣味性、時效性和綠色化。

結 語

基于學生的認知序，教師對教材資源整合調整為氧化還原反應→離子反應→氯氣的性質→氯氣的制備。這樣的教學順序有助于教師突破教學難點，使知識變得不再零散；有利于學生知識框架的建構和知識體系的建立。