[氯气的性质]教学案例分析

《氯气的性质》教学案例分析

【教学背景】

氯是典型的非金属元素，氯和氯的化合物在日常生活、工农业生产中的应用非常广泛。对氯气的性质、用途等进行比较全面的学习和研究，是以后学习、研究卤素性质相似性及其变化规律和氯碱工业知识的需要。同时，为学生正确掌握非金属元素的学习方法打下坚实基础。

依据课程目标的标准，主要的学习目标是：

1. 了解氯气的物理性质、化学性质、氯离子的检验方法。

2. 理解氯的原子结构特点与化学性质的关系，初步认识物质的微观结构对其性质的影响。

3. 认识氯和氯的化合物在生产中的应用和对生态环境的影响；通过了解氯气的“功”与“过”，初步形成正确认识、合理使用化学物质的意识。

4. 通过实验，激发学习兴趣，培养严谨求实的科学态度和主动探索的优良品质；通过对氯气性质的推测实验分析得出结论的研究，应用观察、记录、科学抽象的科学方法，来研究物质的性质及其变化。培养透过现象、挖掘本质的探究精神。

本节内容强调氯气与生产、生活的联系，注意利用日常生活中的事例激发学生的学习兴趣，指导学生对氯气的性质进行实验探究，帮助学生更全面地认识氯及其化合物在自然和人类生活中的重要性。注意把握教学内容的深广度，对于卤素性质相似性及其变化规律只作简单介绍。

【案例设计】

设计思路

本节采用“实验”、“对比”、“联想”的教学方式，以“提出问题实验探究分析、推理得出结论”等环节组织教学活动，帮助学生了解氯的主要性质，认识其在生活中的应用。结合有关内容，多样的演示实验和学生动手实验，在实验探究中培养观察能力、实验操作能力以及探究意识。

设计中注意以下问题：

1. 通过“展示一瓶氯气，让学生观察并描述其颜色和状态”；“请学生闻氯气的气味，强调闻气体气味的方法”；“向盛有氯气的试管中注入水”等实验来学习氯气的物理性质，培养学生观察能力，强化实验安全意识。

2. 让学生回忆氯的原子结构推测氯气的化学性质，引导学生以氯的原子结 构与化学性质的关系为线索进行联想：

氯在元素周期表中的位置联想氯元素的原子结构特点联想氯气联想氯气的用途。

3. 运用对比的方法引导学生学习：由Fe 、Cu 、H 2在Cl 2中燃烧的演示实验，

比较初、高中不同学习阶段对“燃烧”的条件及其本质的认识；比较Cl 2分别与水、碱、碘化钾等化合物的反应产物，学习氯气的化学性质。

4. 本节课的难点是氯气与化合物反应的化学方程式的书写。通过比较Cl 2分别与水、碱等化合物的反应事实，找出氯气与有关物质反应的规律。

5. 引导学生讨论氯气对人类社会的“功”与“过”，认识氯和氯的化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。

教学过程

[学习情景创设]

瑞典化学家舍勒于1974年在研究软锰矿（主要成分是MnO 2）时，把盐酸与

软锰矿混合在一起加热，意外地发现生成了一种具有强烈的刺激性气味的黄绿色气体。这立即引起了舍勒的兴趣，并对它进行了研究。他将制备出来的气体溶解到水中，发现这种气体的水溶液略显酸性；该水溶液还能使花朵、纸张、叶子等的颜色褪去；将蚱蜢放进装满这种气体的容器中，蚱蜢蹦跶几下就死去了。这种黄绿色的气体就是氯气。

氯气的水溶液为什么呈酸性？为什么能使花朵、纸张、叶子褪色？氯气是一种怎样的物质呢？

一、氯气的性质

[演示实验]出示一瓶氯气，瓶后衬一张白纸。请学生观察并描述其颜色和状态；请一名学生上来闻氯气的气味，并强调闻气体气味的方法。然后，向集气瓶中注入少量水，充分振荡，观察溶液的颜色。

[观看影象资料]1915年4月22日，世界上第一次化学武器（氯气）的使用。

[交流讨论]从观察到的实验现象，你认为氯气具有哪些物理性质？氯气和氯水有什么关系？

[归纳小结]阅读教材中的相关内容，让学生归纳氯气的物理性质。

1. 物理性质：

氯气通常状况下为黄绿色气体，有刺激性气味，常温下能溶于水，1体积水大约溶解2体积氯气。氯气可以通过降温而变为液态和固态。氯气有毒, 易液化。

[补充讲解]氯气是一种毒性气体，有很强的刺激性，吸入少量就会使鼻和喉头的粘膜受到刺激，引起胸痛和咳嗽，吸入多量氯气会使人窒息，甚至死亡。因此闻氯气要特别小心，只能轻轻煽动，使少量气体飘进鼻孔。但只要掌握正确的操作方法，实验是没有危险的。

[交流讨论]物质的宏观性质是由微观结构决定的，根据氯的原子结构能否推测氯气的化学性质是否活泼？

引导学生运用氯的原子结构示意图，分析氯原子最外电子层结构特点，推测氯元素是活泼的非金属元素，容易结合一个电子，形成具有稳定结构的氯离子。

[演示实验]（用实物投影仪）

（1）将两根细铁丝用砂纸打磨，螺旋绕于火柴棍上，用镊子夹住，在酒精灯上引燃火柴，稍停，待火柴将燃尽，置于盛有氯气的集气瓶中，观察现象。反应完毕，加少量水于集气瓶中，观察溶液颜色。

（2）用砂纸打亮铜丝，用镊子夹住，在酒精灯上加热至红热，放入盛有氯气的集气瓶中，观察现象。反应完毕，用洗瓶注少量水于集气瓶中。观察溶液颜色。

（3）在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中。观察现象。

[归纳小结]由学生描述以上三个实验的现象，得出结论：氯气既能与金属单质也能和非金属直接化合。

2. 化学性质

（1）氯气和金属的反应

（2）氯气与非金属反应

[思考与讨论]通过H 2在Cl 2中燃烧的实验，与初中学习阶段对“燃烧”的认

识比较，可燃物是否一定有氧气才能燃烧呢？你对“燃烧”的条件及其本质有什么新的认识？

（学生通过对比、交流、得出结论：燃烧不一定要有氧气，如Na 、Fe 、H 2等物质均可在Cl 2中燃烧。任何发光、发热的剧烈的化学反应都叫燃烧。）

[提出问题]自来水厂可以用氯气来消毒水，氯气能溶解于水吗？能与水发生反应吗？

[观察演示实验]

1. 向一支充满氯气的大试管中加入2～3mL 水后，迅速塞紧塞子，充分振荡，将上述试管和另一支充满氯气的大试管以及另外一支装有4～5mL 蒸馏水的试管放在一起，观察试管中物质的颜色。再向氯水和蒸馏水中滴入石蕊试液，观察现象。

2. 把一装满Cl2的试管倒立在滴有酚酞试液的氢氧化钠溶液中，摇动试管，观察现象。

3. 将湿润的淀粉－碘化钾试纸蘸在玻璃棒上，并将试纸靠近集满氯气的集气瓶口，观察现象。

[交流讨论]（学生描述现象并尝试加以解释，教师注意帮助学生理解和表述）

[归纳小结]

（3）氯气与水反应，生成的HClO 具有强氧化性

Cl 2+H2O===HCl+HClO

（4）氯气与碱反应

Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO ＋H 2O

（5）氯气与碘化钾溶液反应

Cl 2+2KI===2KCl+I2

[交流与讨论]氯气广泛应用于生产和生活中，造福于人类。但任何事物都有两面性，对化学品使用不当或误用甚至滥用，也会给人类带来严重后果。请结合日常生活事例谈谈氯气的“功”与“过”。

（学生各抒己见，相互补充，逐步形成正确、合理地使用化学物质的意识）

[提出问题]Cl2跟金属、非金属单质以及某些化合物反应时，往往生成氯化

物。氯化物中的氯和氯气中的氯有什么不同？

[归纳小结]氯化物中的氯是-1价的氯元素，氯气中的氯是结合成氯分子的0价态氯。可溶性氯化物溶于水时，能电离出Cl -。氯气由氯分子组成的。我们用AgNO 3、稀硝酸检验Cl -；用淀粉--碘化钾溶液检验氯气。

[学生实验]在5支试管中分别加入2～3mL 稀盐酸、NaCl 溶液、Na 2CO 3溶液、

自来水、蒸馏水，然后各滴入几滴AgNO 3溶液，观察实验现象。再分别加入少量

稀硝酸，观察、描述实验现象。

[归纳小结]

二、氯离子的检验方法

1. 试剂：AgNO 3、稀硝酸

2. 原理：溶液中的Cl-都能与AgNO 3反应生成AgCl 白色沉淀，AgCl 白色沉

淀遇稀硝酸不溶解（Ag +Cl===AgCl↓）

3. 方法和结论：在被检验的溶液中加稀硝酸酸化，再滴入AgNO 3溶液，若溶

液中出现白色沉淀，则被检液中含有Cl 。（或在被检验的溶液中滴入AgNO 3溶

液，若溶液中出现白色沉淀，再滴入稀硝酸，沉淀不溶解，则被检液中含有Cl 。）

[课堂讨论]自来水生产中常通入适量氯气进行杀菌消毒。请你设计一个实验方案来区别蒸馏水和自来水。

[本节小结]

1. 氯气是一种化学性质非常活泼的非金属，氯气能与绝大多数金属、非金属直接化合，还能与水、碱、碘化物等发生反应。

2. 氯离子的检验方法。

[课外作业]（建议补充使用以下部分习题）：

①将一盛满Cl 2的试管倒立在水槽中，当用日光照射一段时间，试管内液面

不再上升时，剩余气体的体积约占试管容积的（ ）。

A.2/3；B.1/2；C.1/3；D.1/4 --+-

②用作麻醉剂的氯仿（CHCl3）常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒的光气（COCl 2），反应的化学方程式为2CHCl 3＋O 2===2HCl＋2COCl 2。为了防止事故，

使用前可用于检验氯仿是否变质的试剂是（ ）。

A. 酚酞试液

B. 氢氧化钠溶液

C. 用硝酸酸化后的硝酸银溶液

D. 用硝酸酸化后的硝酸钡溶液

3. 科学家提出，使用氯气对自来水消毒时，氯气会与水中的有机物发生反应，形成的物质可能是潜在的致癌物。世界环保联盟推广采用广谱性高效杀菌剂二氧化氯（ClO 2黄绿色气体）。

（1）目前，欧洲一些国家主要采用Kesting 法（原料为氯酸钾和盐酸）制ClO 2，该法的缺点是同时产生Cl 2（占ClO 2体积的一半），使产物的纯度较低。

写出该法制ClO 2的化学方程式：。

（2）我国最近研究用氯气氧化亚氯酸钠（NaClO 2），在氯气保护下成功制

得ClO 2，表示这一反应的化学方程式为。与上述方法相比，此法的优点是（写出

其中一种）。

4.1995年诺贝尔化学奖授予致力于研究臭氧层破坏问题的三位化学家。大气中的臭氧可吸收和阻挡太阳光中强烈的、有害的紫外线辐射，保护地球上的生物。氟氯烃（如CCl 2F 2）可在光的作用下分解产生Cl 原子，Cl 原子会对臭氧层

产生长久的破坏作用。有关反应为：

O 3 ==O2＋O ，Cl ＋O 3 ==ClO＋O 2，ClO ＋O ==Cl＋O 2

（1）写出上述变化的总反应式。

（2）在上述变化中，Cl 原子的作用是什么？

5. 研究性学习课题

①海水是人类获取氯、溴、碘的重要资源。查阅有关资料，了解海水晒盐的生产过程。将了解的情况与同学交流讨论。

②氯气是一种重要的化工原料，在生活和生产中有着广泛的应用。有条件的同学请到生产或使用氯气的工厂参观，也可以请教专家或查阅资源了解氯气的用途。将你获取得信息与同学交流。

【案例评析】

本案例从学生已有的经验和社会生活实际出发，用实验、联想、对比的方式组织学生活动，具有以下几个特点：

1. 由“舍勒发现氯气”的科学史实、“氯气作为化学武器”等资料，引发认知碰撞，充分激活学生的问题意识。

2. 重视发挥实验的作用，强化实验对培养学生探究能力的功能。本案例设计了7个演示实验、1个学生实验，由实验探究得出氯气的物理性质和化学性质，让学生在学习中学会探究。

3. 在教学过程中，重视学法指导。注意引导学生利用结构推测性质、以实验验证性质，并采用对比、联想的学习方法，让学生在概括、推理、解决问题的过程中不断进行反思，在探究中学会学习。

4. 引导学生讨论氯气的“功”与“过”，认识氯和氯的化合物在生产中的应用和对生态环境的影响，培养学生初步形成正确认识、合理使用化学物质的意识。