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1、“氯气的生产原理”教学设计 岭南师范学院附属中学 授课教师:杜晓华一、设计思路“实验之于化学，正如双翼之于飞鸟”。实验是化学的基础，也是学习化学的核心所在，在以上思想的指导下，根据教学设计的基本原理，基于对学生知识和认知情感的学生分析上进行了“氯气的生产原理”教学设计，力求体现STS教学理念。本节课以湛江市海滨城市导入新课，说明地球表面有70%被水覆盖，海水中蕴藏着丰富的资源，继而提出问题“如何获得这些资源？”对上节课布置给学生的课后作业进行整理归纳和评价。并由食盐的用途引出对氯气性质和发现史的介绍，采用教师引导学生得出实验室制氯气的装置，对装置各组成部分进行分析，充分体现学生学习的自主性。接
2、着播放实验室模拟氯气的工业制法的实验视频，以直观的实验现象和对现象的解释，完成工业制法的学习。对知识点进行归纳梳理，小结本课，同时升华情感态度与价值观。二、学习目标分析1、学科教学指导意见对本节课提出的要求学科教学指导意见对本课提出的基本要求是了解从海水中获取氯的基本原理和方法，理解实验室用浓盐酸和二氧化锰制取氯气的原理，认识海水是人类的宝贵资源，培养热爱大自然和保护大自然的情感。2、本节课的组成成分和在模块学习中的地位和作用本节课选自高中化学1（专题2）“从海水中获得的化学物质”第一单元第一课时，是学生初步接触如何从自然界中提取化学物质，学生在第一专题已经体验和了解了化学科学研究的一般过程和
3、方法，并学会了一些简单实验的设计思路和方法，在老师的引导和提示下会找出比较接近的提取方案。对于本课时，教材中先介绍海水中蕴含的丰富宝藏，抛出问题“如何利用这些资源”。请学生查阅相关资料，了解人们是如何从海水中获得NaCl和使用NaCl的，继而介绍Cl2的工业制法及反应方程式，最后以化学史话的形式介绍Cl2的实验室制法，对制备的装置各个部分的构成和作用进行分析。另外，学生需要认识电解饱和食盐水制Cl2的原理和阴阳极的产物，为其他电解质的电解和电极产物的分析，电极反应式等在化学2和化学基本原理中出现的知识点做好准备。在初中化学知识体系中，已经介绍过部分实验室制取气体的装置，本节课学习的氯气的实验室
4、制取装置是在原有的知识体系中增加的一个新的制气装置，是高中学习实验室制气的开始。 最后，虽然是介绍制取的方法，但实验操作技能和实验原理方面，在实验化学中将有更详细的介绍，因此不需要展开。本节课对实验器材的链接，尾气处理和实验时的注意事项的介绍也为后来详细的学习提供理论基础。 教学重点：氯气的实验室制法，电解饱和食盐水实验教学难点：氯气的制取原理三、学生情况分析在初中，学生已经学习过O2、CO2等气体的实验室制法，对实验室制气装置有一定的了解。有一定的生活常识，知道地球上大多数的水是海水，且知道海水中的最主要组成成分是NaCl，这些都为本节课的顺利展开提供保障，但电解饱和食盐水实验对于学生来说是
5、一个全新的知识点，学生对于实验中现象的产生以及结果的分析会存在一些困难，需要通过学生与学生，老师与学生的交流和讨论去分析、归纳，所以要特别注意控制这部分内容的深度和广度，不宜展开太多。但最后根据分析结果书写电解方程式就很容易得出。这个电解方程式学生很可能采用死记硬背的方法，因此对于学生来说会是一个难点。四、教学目标1、知识与技能（1）能用化学方程式表示电解饱和食盐水制氯气的实验原理。（2）认识电解饱和食盐水的装置。（3）能够说出阴、阳极的产物。（4）知道实验室制Cl2的装置及各部分的组成和作用。（5）知道从海水中获取NaCl的方法和NaCl的用途。2、过程与方法（1）通过演示实验模拟氯气的工业
6、制法，培养实验观察和对现象的分析能力。（2）通过各类常见装置之间的对比，学会根据实验需要选择使用装置的方法。（3）通过以小组合作的方式，利用图书馆及网络搜索资料，培养合作意识和资料检索及语言表达能力。3、情感态度与价值观（1）通过对海水中物质的了解，意识到海水是人类丰富的宝藏，培养热爱大自然和保护大自然的情感。（2）通过化学史话中氯气的发现及舍勒生平的了解，培养人文情怀和科学素养。（3）通过以小组合作的方式，完成上节课布置的作业，体验同伴合作学习的乐趣。五、教学准备教师准备：多媒体课件、教学设计及导学案学生准备：分为学习小组，利用图书馆及网络资源查找从海水中获得氯化钠的过程方法及其在生产生活中
7、的应用。六、教学过程【利用生活实际，导入新课】讲解 大家都知道我们湛江市是一个海滨城市，海洋资源非常丰富，海水里蕴含着很多元素，尤其氯元素在海洋中有着丰富的含量。今天这节课，我们就来研究氯元素单质氯气的生产原理。氯元素在海水中主要以盐的形式存在，所以在浩瀚的海洋中蕴涵非常丰富的氯化物，比如说有氯化钠、氯化镁，氯化钙等等PPT展示每千克海水中几种氯化物的含量柱状图讲解从图片中我们发现海水中氯化钠的含量是相当高的，每千克海水中NaCl的含量达到了27.5%，海水作为获得氯化钠的主要来源之一。那么人们是怎样从海水中提取NaCl的呢？哪位同学可以说一下自己的想法的？PPT展示 海水晒盐：把海水引入盐田
8、，利用日光、风力蒸发浓缩海水，使其达到饱和，并进一步使食盐结晶出来，这种方法称为太阳能蒸发法，又称为盐田法。这是我国古老的制盐方法。讲解看来我们可以从海水中获得含量丰富的氯化钠，那我们得到的这些氯化钠又有什么作用呢？PPT展示氯化钠应用的图片讲解在日常生活中，我们把氯化钠叫做食盐，是生活中必须的调味品；可以配成0.9%的生理盐水；前几年春节我国江南地区经历了一场雪灾，公路上的积雪也是可以通过撒氯化钠来消除的；以及19世纪，科学家发明了用饱和的食盐水来制取重要的化工产品氯气的方法，这为工业制氯气奠定了基础。过渡氯气在我们的工业生产中有着重要的应用。Cl2的什么性质? 1、用于消毒溶于水生成的HC
9、lO具有强氧化性；制盐酸与H2反应生成HCl；制漂白粉与Ca(OH)2反应；制多种农药；制氯仿等有机溶剂；制塑料等。我们在后面氯气的性质中会进一步学习氯气的应用。而今天老师将和大家一起寻找工业上制备氯气的奥秘所在。PPT展示制氯气工厂装置外观图讲解这是工厂里制氯气的装置外观图，我们可以看到它非常的庞大，那么今天老师将在教室里模拟工业上是如何制备氯气的。PPT展示实验室电解饱和食盐水的装置讲解这是我们实验室中模拟工业上利用饱和食盐水制氯气的装置，它所需要的实验仪器有U型管、导管、铁棒、石墨棒、烧杯、氢氧化钠以及两根电线，很显然这两根电线是用来通电的。这个过程我们就称之为电解。对于电解，我们并不陌
10、生，在初中大家已经学习过电解水。讲解我们将连有石墨棒的一端接到电源正极上，与正极相连的石墨棒，我们称为阳极，连有铁棒的一端接到电源的负极上，与电源负极相连的铁棒我们成为阴极，可以记为“正阳负阴”。接下来我们就将电源打开，同学们，接下来就是验证奇迹的时刻。请注意观察实验产生的现象。提问通电之后，两级周围有什么现象？说明了什么？回答均有气泡产生，说明通电后有气体物质生成边讲解边演示那么产生的气体是什么呢？我们还需要进一步的收集检验。我们取一只小试管，用向下排空气法从铁棒这一端收集一试管气体，迅速用拇指堵住试管口，移近点燃的酒精灯，大家注意观察。（松开拇指）有什么现象？回答嘣的一声讲解很好，我们发现
11、有轻微的爆鸣声，说明生成了什么气体？回答氢气边讲解边演示很好，我们发现阴极生成了氢气，那么阳极的气体呢，我们同样取一支小试管，这回事用向上排空气法收集，大家看一下，这中气体是什么颜色的？回答黄绿色讲解前排的同学已经闻到了一股刺激性的气味，都开始捂着鼻子了，这就说明阳极生成了一种黄绿色的有刺激性气味的气体，它就是氯气。追问还有什么现象吗？回答与铁棒相连的溶液变红了。讲解很好，我们发现与铁棒相连的溶液变红了，那是因为老师在实验之前往饱和食盐水中，滴加了一种大家很熟悉的无色的液体，它就是酚酞。能是酚酞变红的物质是？回答碱讲解很好，这就说明了，通电之后，有氢氧根生成，饱和食盐水中的阳离子呢，是钠离子，
12、所以生成的碱应该是氢氧化钠。在这里我们用到的原料是NaCl和H2O板书NaCl+H2O讲解请一位同学上来将这个方程式补充完整。其他同学不要看书，自己在草稿本上写出这个化学方程式。学生活动书写化学方程式：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2+Cl2点评同学写的很正确，那么在这里我们特别要注意，条件是电解，食盐与水是不会平白无故的反应的，不然食盐就不会存在于海里了。讲解在这里我们得到的NaOH可以用于制造纯碱、烧碱，造纸和纺织工业，Cl2可以用来生产农药和合成有机产物，H2又可以冶炼金属，而且氢气与氯气反应可以得到HCl。可见，我们得到的三种产物都是可以利用的，大大的提高了原料的利用率，因此以
13、电解饱和食盐水为基础制取Cl2等产品的工业生产称为氯碱工业，是非常重要的化学工业生产之一。配合PPT讲解1774年，瑞典化学家舍勒在实验室中研究软锰矿时，软锰矿的主要成分是MnO2，把软锰矿和浓盐酸一起加热，意外的发现生成了一种黄绿色的气体，这种气体溶于水略显酸性；1810年，英国化学家戴维在详细研究了这种气体的性质后，将这种元素命名为chlorine，希腊文意为“绿色的”我国早年的时候也将它翻译成“绿气”后改为“氯气”。那么它的化学方程式为二氧化锰和浓盐酸反应在加热的条件下生成Cl2、MnCl2和水。板书MnO2+4HCl(浓) Cl2+ MnCl2 +H2O讲解这里要注意“浓”字和加热的条
14、件不要忘记，这种方法一直被沿用至今，是现在实验室制取氯气的常用方法。提问那么我们能不能为这个反应搭建一套实验室制备的装置呢？PPT展示资料卡片氯气是一种黄绿色有刺激性气味的有毒气体，能溶解于水但是不能溶于饱和食盐水，密度比空气大。引导既然是制取气体，那么我们首先就要有一个气体发生装置。展示三种气体发生装置：固液不加热制气、固固加热制气、固液加热制气讲解请同学们思考应该选用哪种装置，及理由回答选用固液加热制气装置，因为原料是MnO2固体和浓盐酸。提问制得气体之后，应该怎么办？让它排到空气中吗？回答要收集理答很好，那么我们就需要收集装置展示三种收集气体的方法：排水法、向上和向下排空气法提问根据我们
15、要收集的氯气的性质我们应该选用哪种方法？回答排饱和食盐水法和向下排空气法。提问集气瓶中收集满气体之后，多出来的气体怎么办？能否直接排到空气中？回答不能，因为氯气是有毒的理答很好，那么我们还需要一个尾气处理装置。讲解对于我们要得到的Cl2来讲，在舍勒发现它的时候，把它溶于水，发现生成的溶液时略带酸性的，那么我们是不是可以想到用碱来吸收呢？学生活动思考讲解所以我们在烧杯中加入氢氧化钠溶液来吸收Cl2，这样我们就选出了气体发生装置，收集装置和尾气吸收装置。PPT展示实验室制气的装置图提问这样收集到的气体是纯净的吗？可能含有什么样的杂质？回答不纯，里面可能含有HCl和H2O提问如果我们要得到纯净的氯气的话，是不是应该把这些杂质除去？回答是的提问很好，那么用什么试剂来除去氯气里面的HCl呢？回答通过饱和食盐水除去HCl气体。（在这里学生可能回答通过水，教师要进行引导：氯气是溶于水而不溶于饱和食盐水的）引导除去HCl就好了吗？还有什么杂质？回答 没有，还有H2O，要进行干
