高中化学选修六《物质的检验》教学设计

氯气的性质—演示实验的教学设计 

实验教学的设计思路

氯气性质的化学实验是高中化学的主要实验之一,高中化学必修一教材(人教版)第四章第二节的内容。教学中的实验设计侧重于验证氯气的氧化性,氯气与水的反应,氯气与非金属、金属单质的反应等性质,尾气处理,安全、环保。

但是,氯气是一种有毒的气体,“怎样减少制取氯气的反复性,怎样减轻教师和学生受到有毒气体危害的危险性,怎样减少污染环境、同时又不浪费药品和时间”是演示实验者的设计纲领。为了节省试剂,安全环保,特改进和设计了此演示实验并一系列装置。

二、教学目标

1、使学生掌握氯气的氧化性,氯气与水的反应,氯气与非金属、金属单质的反应等一系列化学性质。

2、改进和重新设计了实验装置,以期培养学生的创新思维,体现科学的实验教学方法。

3、培养学生探究知识体系的良好思维习惯,激发学生改进和创新实验的浓厚兴趣。

三、教学重点

1、氯气与非金属、金属单质的反应。

2、卤素单质氧化性对比实验。

3、氯水的漂白性。

4、尾气处理。

四、教学难点

1、演示实验的当堂成功率。

2、一连串实验的层次讲解和知识体系的对应归纳的同步性。

五、实验教学环节的设计

1、实验装置图设计

高中化学选修六《物质的检验》教学设计

2、实验仪器及试剂

仪器:锥心瓶3个、注射器3个(100ml1个、10ml2个)、止水夹2个、铁架台(带铁夹)、酒精灯、火柴、、玻璃管一个、双孔胶塞3个、单孔胶塞2个、玻璃导管、橡胶软管、细铁丝、球形干燥器2个、烧杯3个、滤纸。     

试剂:浓HCl、固体KClO、NaOH溶液、紫色石蕊溶液、细铜丝、白磷、蒸馏水、干燥的有色布条、湿润的有色布条、淀粉KI试纸、蘸有NaBr溶液的滤纸、Na2S溶液的滤纸、蘸有FeSO4和KSCN混合溶液的滤纸。

3、实验装置及仪器的组装说明并操作

气体发生装置

高中化学选修六《物质的检验》教学设计

注射器中装有浓HCl,锥形瓶中盛放的试剂是固体KClO3,将注射器中的活塞下压,两种试剂接触会发生反应产生氯气,导气管上预先绑上润湿的红布条(实验结束观察是否褪色)。 

KClO+ 6HCl(浓) == KCl + 3Cl2↑+ 3H2O

Cl+ H2O == HCl + HClO (次氯酸具有漂白性)

性质实验

分支一:

高中化学选修六《物质的检验》教学设计

锥形瓶中收集氯气并观察细铜丝在氯气中的燃烧。瓶塞上插入装有蒸馏水的注射器,打开止水夹,待氯气进入锥形瓶中收集满后关闭止水夹。在酒精灯上将螺旋状铜丝灼红,打开瓶塞,伸入。产生棕黄色的烟,稍等待一段时间以后,塞好瓶塞。推动注射器,将注射器中的蒸馏水少量注入瓶中,观察到瓶中的溶液的颜色为绿色,若注入的蒸馏水的量较多,则观察到瓶中的溶液的颜色为蓝色。

Cu + Cl2 点燃 CuCl2 (棕黄色的烟)

分支二(如上图):

锥形瓶中装白磷,并在瓶塞上插入装有蒸馏水的注射器,打开止水夹,待氯气进入锥形瓶中与白磷反应(依靠白磷自燃引发)后,关闭止水夹。将注射器中的蒸馏水注入瓶中,用于吸收反应的白烟(雾或烟雾)。

2P + 3Cl2点燃2PCl3(氯气不足,产生白雾)

2P + 5Cl2点燃2PCl5(氯气充足,产生白烟)

PCl3 + 3H2O == H3PO3 + 3HCl

PCl5  + 4H2O == H3PO+ 5HCl

分支三:

高中化学选修六《物质的检验》教学设计

球形干燥器的玻璃管中分别放入的是干燥的有色布条、润湿的蓝色石蕊试纸、润湿的淀粉KI试纸、蘸有NaBr溶液的滤纸、蘸有FeSO4和KSCN混合溶液的滤纸,用来验证氯气及氯气的强氧化性。

Cl+ H2O == H+ + Cl- + HClO

2KI + Cl== 2KCl + I2 (碘遇淀粉变蓝)

2NaBr + Cl== 2NaCl + Br2

2Fe2+ +  Cl2==2Fe3+ + 2Cl-

Fe3++3SCN- ==Fe(SCN)3

尾气处理装置

将实验尾气通过导气管导入球形干燥器(大口进,小口出),球形干燥器的小口插入烧杯中液面以下(烧杯中事先盛有NaOH溶液)。球形干燥器在此处有防倒吸的作用。

Cl+ 2OH- == Cl-  + ClO-+ H2

氯气的性质—演示实验的学案设计 

一、学习目标

1、掌握氯气的氧化性,氯气与水的反应,氯气与非金属、金属单质的反应等一系列化学性质。

2、明了实验装置、实验原理以及实验的创新思维,体会科学的实验方法。

二、学习重点

1、氯气与非金属、金属单质的反应。

2、卤素单质氧化性对比实验。

3、氯水的漂白性。

4、尾气处理。

三、学习内容:

1、学生讨论并与指导教师一起设计实验方案。

2、师生一起组装实验装置。

3、学生说:依据演示实验装置图解说各部分装置的作用。

4、学生归纳:依据演示实验的具体内容填写下表

氯气的性质探究实验

实验内容实验位置实验现象解释或结论相关的方程式存在的疑惑
氯气的制取气体发生器
次氯酸的漂白性气体发生器
氯气与铜丝

的反应

分支一
氯气与白磷

的反应

分支二
氯水的酸碱性分支三
氯气的检验分支三
氯、溴、碘单质氧化性排序分支三
Cl2与Fe3+的氧化性比较分支三如:几乎看不到滤纸变红
尾气处理末端装置

四、答疑解惑

五、学习心得

氯气的性质—演示实验的教学反思 

一、设计特色

1、改进和设计后的实验能验证氯气与金属、非金属、与水、与还原性物质、与碱能够发生反应,验证了氯气与水发生反应生成的HClO具有漂白性,验证了氯水中存在的H+、HClO等微粒,验证了卤素单质的氧化性排序。节省了试剂,考虑到了尾气的吸收,做到了安全环保,实验现象明显,效果良好,更适合于教师演示。

2、实验还能很好地对氯水的漂白性(干燥的有色布条不褪色,湿润的有色布条褪色)和漂白原理(紫色的石蕊试液先变红后褪色,球形干燥器的玻璃管中分别放入的润湿的蓝色石蕊试纸、润湿的淀粉KI试纸、蘸有NaBr溶液的滤纸、蘸有FeSO4和KSCN混合溶液的滤纸等最终均被漂白)从实验和理论上进行对比,以利于学生很好的理解。

3、在实验装置中也体现了装置的多用性和一体化。巧妙地使用了玻璃三通、止水夹和球形干燥器,实验分步骤、分环节、分内容、分层次进行,逻辑思维严密。

4、实验在有害、污染气体的处理上,巧妙地使用注射器注入试剂或水。使气体发生反应易控制;产生的烟(雾或烟雾)及时溶于水或发生反应以吸收;有利于提高学生运用类比的科学思维方法分析和解决污染问题,在实验装置中也体现了装置的多用性和一体化。

5、整个实验环节,基本上把握住教材中对氯气性质实验侧重点的内容,同时拓展了相关学科知识(如氯、溴、碘单质氧化性排序;Cl2与Fe3+的氧化性比较—Fe2+的检验;氯气的制取方法等),又考虑了节约药品和绿色环保的科学实验思想,并有效的节约了实验的时间,避免了教材中实验制取氯气的反复性,大大减轻了教师和学生在教学中受到有毒气体的危害。

二、存在问题

改进和设计后的实验在课前准备和实际操作中又发现了诸多问题。

实验装置虽有很强的实用性但不美观,索索连连的一长链。有时动其一分支时不小心拉倒其它器皿的情况时有发生。

实验内容(制气、三个分支、尾气处理)向全班学生介绍起来费时费力

分支一:铜丝和氯气的反应,仍然需要灼烧铜丝后打开锥形瓶口,泄露了少许氯气而污染了环境;尝试了接通学生电源电子打火、接电烙铁通电加热等方法而终告失败;锥形瓶收集满氯气耗时太长。

分支三:球形干燥器的玻璃管中分别放入的润湿滤纸变色现象,不细心观察难以看清甚至个别的现象还看不到;应该是氯气氧化性太强的缘故吧,润湿滤纸最终漂白为苍白色。所以这个分支的实验涵待商榷。

实验器材虽取材于实验室,但创新性的自制材料、生活中的材料、变废为宝的材料几乎没有挖掘。

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