《氯气与水反应》探究实验设计

营造探究氛围，体验探究的过程与方法
——《氯气与水的反应》探究实验的设计一、知识结构
从氯气的知识结构看，重点是学习氯气的强氧化性。

学生在学习了第三章《氧化还原反应》之后，已经具备了从氯原子的结构（最外层有7个电子易得到一个电子）来分析氯气具有强氧化性的能力，很容易掌握在一定条件下氯气能把大多数金属氧化到最高价。

学习氯气的强氧化性的重点是学习氢气和氯气的反应以及氯气和水的反应，而氯气和水的反应这个性质与生活联系最密切且又是一个难点，因此，对这个知识点设计探究活动不但可以引起学生的兴趣还可以让学生从中体验探究的过程与方法，培养学生的实验探究能力。

二、教学设计
1、创设情境，引发探究
问题1：大家在早上打开水龙头会闻到一股刺激性的气味，这是什么原因？
播放《自来水厂用氯气作漂白剂》的录像，引起学生兴趣。

问题2：养花养金鱼的水为什么要事先晒一下？
2、引导思考讨论，实施实验探究
探究主题：氯气与水的反应
探究过程：
⑴向学生提出问题：氯气溶于水后为什么能杀菌消毒？究竟氯水中含有哪些粒子？可以先让学生回忆在学习第一章中《混合物的分离和提纯》中蒸馏时，曾经涉及到“可以通过蒸馏的方法除去自来水中含有的Cl—等杂质制取蒸馏水”，由此，学生可以知道在氯气和水反应后的溶液中很有可能含有Cl—。

“Cl2+H2O=？”让学生从元素守恒的角度大胆提出设想。

⑵学生分小组讨论，制定实验方案。

⑶小组代表发言，老师点评。

⑷学生进行小组实验，分析和记录现象，思考与交流后得出正确结论。

⑸联系生活，回应情境问题。

3、氯气与水反应的实验改进
探究氯水性质的实验方案很多，如：
1.观察新制氯水的颜色，小心闻其气味。

推测1：氯水中含有氯分子。

2.用PH 试纸或蓝色石蕊试纸或Na 2CO 3溶液测氯水是否呈酸性。

推测2：氯水呈酸性可能有盐酸生成。

实验：在氯水中滴加AgNO 3溶液，析出白色沉淀。

再滴入数滴稀HNO 3，白色沉淀不溶解。

3.发现蓝色石蕊试纸在氯水中先变红后变白。

推测3：氯水可能有漂白作用。

实验：将红色布条投入干燥的氯气瓶中，无明显变化；氯水滴在红色布条上，布条褪色。

推测4：氯水的漂白是氧化作用。

按氯水的组成和已有HCl 生成的事实推测，有可能生成了具有氧化性的HClO 。

······
为了使学生更好地观察现象，对氯水中的成分以及氯水的性质有更好的认识，我们备课组对此进行了实验改进。

⑴ 实验装置图
⑵
实验步骤、现象及设计意图
① 用无色的矿泉水瓶收集两瓶干燥的氯气，其中一瓶瓶口改用胶塞。

（让学生观察氯气的颜色）
②
用注射器吸取50mL 的水从带胶塞的矿泉水瓶瓶口处插入（胶塞事先钻个合适注射器针头大
小的小孔），并向瓶中注入水（如图
1所示），振荡，静置，与另一瓶氯气对比观察。

[学生观
察后发现氯气在水中的溶解度不大，新制氯水呈黄绿色，证明氯水中含有氯分子]
③ 将矿泉水瓶倒转，用注射器从中吸取
20mL 的新制氯水加入到分液漏斗中，再加入10mL 的
四氯化碳，盖好玻璃塞，充分振荡，静置于铁架台上（如图2所示）。

[学生在第一章已经学
习萃取的原理，做过用四氯化碳从饱和碘水中萃取出碘的实验，所以对于用四氯化碳从氯水
中萃取出氯就不难理解了；学生可以观察到下层液体呈淡黄绿色，上层液体无色]
④将分液漏斗的下层液体加入小烧杯A中，上层液体倒入小烧杯B中。

⑤往一试管中放入一小片打磨过的镁条，然后往试管中滴入烧杯B中的液体，观察现象。

[镁条
的表面会有少量气泡冒出，证明上层液体含有H+]
或者将烧杯B中的液体滴入紫色石蕊试液中。

[溶液由紫色变成红色，也可以证明上层液体中含有H+]
⑥往一支试管中加入少量AgNO3溶液，再向试管中滴加烧杯B中的液体，如果有白色沉淀，再
加入稀HNO3，观察白色沉淀是否溶解。

[证明上层液体中含有Cl-，综合⑤⑥可见氯气与水反应有盐酸生成]
⑦取一烧杯C，加入适量盐酸，将三片红色纸条同时放入烧杯A、烧杯B、烧杯C的液体中（如
图3、图4、图5所示），对比观察。

[学生可以观察到烧杯A和烧杯C中的液体即氯的四氯化碳溶液不能使红色纸条褪色，烧杯B中的液体即分液漏斗的上层液体使红色纸条褪色，可见盐酸不具有漂白性，氯气和水反应后生成了一种具有漂白性的物质，这种物质是次氯酸，接下来介绍次氯酸的性质]
改进后的实验的优点：操作简便，现象明显，有效地减少氯气逸出对空气造成的污染。

4、归纳现象，得出正确结论，适当进行拓展迁移
①氯气与水反应得到盐酸和次氯酸：Cl2+H2O=HCl+HClO，具有漂白作用的是HClO而不是氯气，从而回应了刚开始时提出的问题（氯气溶于水后为什么能杀菌消毒？）
②次氯酸具有强氧化性，所以能杀菌消毒和具有漂白性，学到这里学生就可以解释为什么养花养金鱼的水为什么要事先晒一下了。

③学生掌握了次氯酸据有漂白性后会产生疑问：能不能直接用次氯酸来做漂白剂？
判断一下什么是氧化剂，什么是还原剂，加深对氧化还原反应的认识。

⑤在学生知道氯气与水反应生成一种强酸——HCl和一种具有漂白性的弱酸——HClO的基础
上可以补充如下的实验：用滴管将新制的饱和氯水慢慢滴入含酚酞的NaOH稀溶液中，当滴到最后一滴时红色突然褪去。

请学生简述产生上述现象的原因是什么，有多少种可能，如何用实验去证明。

⑥近年来的高考化学试题大多以生活、生产、环保、前沿科学中的有关化学问题作为命题的新材料，关键要运用化学基础理论知识去回答这些化学问题。

所以在这里可以联系近百年来人类用氯气作为饮用水的消毒剂这一实际，让学生在懂得氯气作为消毒剂的原理和功效的同时还可以了解一下氯气可与水中的有机物发生反应，生成含氯有机物，对人体有害，使学生认识到很多的事物是有利也有弊的。

课外资料：从1897年英国首次使用氯气对给水管网消毒以来，氯气用于自来水消毒已经经历了100多年的历史。

目前，我国大多数城市仍然采用氯气消毒法对自来水进行净化、消毒。

氯气之所以长期用于自来水消毒，原因是氯气与水反应生成具有强氧化性的HClO，可以杀死细菌、病毒，以及氯气用于自来水消毒的工艺简单、成熟，易于操作，且成本低。

但近几年，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。

三、教学收获
《非金属及其化合物》这一章中介绍了与人类关系十分密切的四种非金属元素（Si、Cl、S、Cl）及其化合物的性质及用途，使学生认识到它们在生活、生产中的应用以及与环境的关系。

这一章教材中提供了丰富的图片，是学生日常生活熟悉或从没见过的画面，在课堂上将这些图片、科学视野、科学史话、资料卡片等有机地结合起来不但可以提高学生学习化学的兴趣，培养学生的形象思维，还可以培养学生关注社会，从化学的角度看世界的意识。

这一章有很多实验，可以采取“实验→观察→分析”的手段和方法来处理。

在教学过程中，根据教材的重难点并结合学生的实际情况有效地开展探究活动，为学生营造一种科学探究的氛围，让学生在这个过程中掌握科学探究的基本步骤和方法，在实验中思考、合作、交流，总结失败的教训和吸取成功的经验，享受化学学习所带来的无穷乐趣。