1、第二章 海水中的重要元素钠和氯2.2 氯及其化合物一、章节概览本章节通过氯气的性质的学习，以及基于氯气的性质，认识实验室制取氯气的方法，全面促进化学学科核心素养的提升，重点促进“科学态度与社会责任” “宏观辨识与微观探析”“科学探究与创新意识”的提升。核心素养发展重点内容要求学业要求科学态度与社会责任增强探索未知、崇尚真理的意识，赞赏化学对社会发展的重大贡献；通过对氯气性质研究、氯气的实验室制备等一系列科学探究活动，增强安全意识和培养严谨求实的科学态度。1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯及其重要化合物(氯气、次氯酸、氯化物、次氯酸盐)的主要性质，认识其在生产中的应用和对生态环境
2、的影响。2.结合实例认识氯气及其化合物的性质，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在促进社会文明进步、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。1.具有较强的问题意识，能提出化学探究问题，能作出预测和假设。能依据实验目的和假设，设计解决简单问题的实验方案，能对实验方案进行评价。2.能运用实验基本操作实施实验方案，具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。能与同学合作交流，对实验过程和结果进行反思，说明假设、证据和结论之间的关系，用恰当形式表达和展示实验成果。3.能预测物质的某些性质，并进行实验验证；能根据反应原理选取实验装
3、置制取物质4.能列举、描述、辨识含有氯元素的典型物质重要的物理和化学性质及实验现象。能用化学符号正确表示含有氯元素的典型物质的主要化学性质。 5.能列举事实说明化学科学在生产、生活中的应用价值，以及对人类文明的伟大贡献。能列举我国体现化学科学与技术应用的重要成果。能举例说明与化学有关的职业，简单分析这些职业与化学科学的关系。宏观辨识与微观探析基于研究物质性质的基本方法和基本程序，探究氯及其化合物的性质。根据实验现象辨识氯及其化合物之间的相互转化，并能运用化学符号进行表征。科学探究与创新意识根据化学问题设计简单的实验方案并完成实验；观察并客观记录物质及其变化的现象；通过分析、推理获得实验结论，依
4、据证据分析和解决实际问题。1.章节整体设计构思：以氯气、漂白粉的生产等真实过程为基本情境，以氯气、次氯酸、氯化物和次氯酸盐的性质为主要内容，以氧化还原反应、离子反应等为理论支撑，以实验探究和对真实情境的分析为主要手段，将本章节分解为7个任务主题。本章节整体构思如下。2.章节教学目标：(1)了解实验室和工业上生产氯气的原理，初步掌握氯气的重要性质和次氯酸的强氧化性、漂白性。能根据实验现象辨识氯气、氯化物、次氯酸、次氯酸盐之间的相互转化，并能运用化学方程式、离子方程式进行表征，培养学生宏观辨识与微观探析的素养。(2)能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原反应原理，预测氯气的化学性质
5、和氯及其化合物之间的相互转化，并设计实验进行初步验证，并能分析、解释实验现象，培养学生实验探究的能力和证据推理与模型认知的核心素养。(3)通过氯气发现史、氯气、次氯酸盐在生产、生活上的应用等真实情境，感受严谨求实的科学态度，感受化学对人类文明的伟大贡献，提升学生对化学与社会关系的认识水平；通过反应条件、社会背景辨析实验室和工业上制备氯气的不同，漂白粉的制备中碱的选择，形成节约成本、循环利用和保护环境等观念。3.课时安排：建议3课时二、情境与任务1.情境：在日常生活中我们经常要对一些物品或场地进行消毒以防止细菌的滋生，如自来水的消毒、厨房餐具的消毒、卫生间的消毒等。市场上出售的消毒剂种类很多，其
6、中使用最普遍的是含氯消毒剂，这种消毒剂的成分是什么？它是如何制备的？使用时应注意什么？带着这些问题今天我们走进“氯及其化合物”。2.任务及任务分解：课时任务活动设计意图第1课时【任务1】认识制备漂白粉的原料氯气阅读氯气的发现史通过一段化学史让学生初步了解氯气的制备、氯气的物理性质和化学性质【任务2】氯气性质的 探究氯气性质的探究从氯原子结构角度出发预测氯气的性质，再通过实验探究证明氯气的强氧化性，强化“结构决定性质”的观念【任务3】氯水的性质 及成分探究1.氯水性质的探究 2.究竟是谁有漂白性3.了解次氯酸的性质从氯气泄露的真实情境出发，设计实验证明能漂白有机色素的不是氯气而是一种新的物质，结
7、合氧化还原反应模型推测该物质是次氯酸，建立基于证据进行分析推理得出结论的方法。通过了解次氯酸的性质，分析新制与久置氯水的成分区别第2课时【任务4】氯气的制备1.分析产生氯气的反应2.实验室制取氯气的装置设计3.由实验室制氯气到氯碱工业4.模拟电解实验，分析反应5.氯气制备的明天从分析舍勒发现氯气的反应出发，结合氧化还原反应知识，把制备氯气的三种方法(实验室制备法、工业电解法、多元制氯法)串在一起，启发学生思考实验室制备气体和工业制备气体的区别，工业制备要考虑降低成本、减少污染等因素，帮助学生树立科学的实验观第3课时【任务5】漂白粉的制备及使用1.漂白粉的制备2.漂白粉的使用方法从次氯酸不稳定及
8、如何让其稳定储存出发，结合分析氢氧化钠和氢氧化钙的价格和溶解度得出工业上常用氢氧化钙制备漂白粉的结论，用已学知识来解决化工生产中的实际问题，认识工业生产经济效益的要来，增加对工业技术内容的了解，增强学生理论联系实际的能力【任务6】84消毒液的制备及使用1.84消毒液及其制备2.84消毒液的使用方法从生活中最常见的消毒剂-84消毒液出发，通过介绍其主要的有效成分，让学生运用类比的方法知道次氯酸钠如何制备，结合已学知识用家庭常见的材料进行制备，感受化学与生活的联系。通过一段新闻事件让学生感受学习化学的重要性【任务7】其他消毒剂认识其他消毒剂能从结构的角度初步认识几种消毒剂的组成，并运用氧化还原反应
9、理论进行分析。了解消毒剂的广泛应用，从中体会化学、技术、社会和环境之间的相互关系，赞赏化学对社会发展的重大贡献三、资源与支持训练1.教学建议(1)发挥物质分类、氧化还原反应、离子反应等概念理论对元素化合物学习的指导作用。氯及其化合物的化学性质主要体现在氧化性和还原性上，发生的反应主要是氧化还原反应和水溶液中的离子反应。利用氧化还原反应理论从原子结构、元素价态角度预测氯气的性质，再用实验验证预测，最后用化学符号表征，尤其在氯气与水的反应探究中充分发挥氧化还原反应和离子反应理论。在氯气的制备教学中，从氧化还原反应角度分析由氯离子制备氯气，氯离子需要失去电子，那么电子给谁呢?反应中的氧化剂是谁?(2
10、)充分认识实验的独特价值，精心设计实验探究活动。化学是以实验为基础的学科，化学实验对于全面发展学生的化学核心素养有着极为重要的作用。氯气的发现史中科学家的实验帮助学生认识氯气的制备和物理性质；氯气与金属反应的剧烈现象吸引学生的眼球，加水后溶液的颜色与燃烧时的颜色不同引发学生的思考；氯水的漂白实验引发学生探究具有漂白性的究竟是什么物质，实验探究活动使化学知识的学习、科学探究能力的形成与化学学科核心素养的发展有机结合起来。(3)精心创设问题情境。真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台，为培养学生的化学学科核心素养提供了真实的表现机会。情境的创设可从真实的生产生活、科学史、实
11、验、学习过程等方面多角度展开。氯气的发现是从氯气的发现史这一情境中展开的，氯气的化学性质是从氯气用钢瓶保存展开的，氯气与水的反应是从氯气泄漏后消防员处理的方法展开的，消毒液的使用方法是从一则新闻展开的。2.资源支持氯元素的发现简史1774年，瑞典化学家舍勒(C.W.Scheele，1742-1786)在从事软锰矿的研究时发现；每次在软锰矿粉中倒入盐酸后，就会立即冒出一种令人窒息的黄绿色气体，使他“肺部极为难受”。于是，在预言了锰元素之后，他抓住机遇，着手于这种气体的研究，使蓝色纸条变白，也能使有色花朵和绿叶褪色；另外，还能腐蚀金属；更奇怪的是在这种气体中昆虫会立刻死亡，火也立即熄灭。由此，舍勒
12、断定这是一种新物质(氯气)。但由于他虔信燃素之说，故在给这一新气体下结论时，认为是由于“脱燃素的锰”(MnO2)从盐酸中夺去了燃素而产生了这种气体，因此称它为“脱燃素的盐酸”而不承认是一种元素。1774年，当贝托雷了解到舍勒的发现后，就积极着手对这一新气体进行研究，发现黄绿色气体确实如舍勒所言，具有漂白作用，于是立即将其介绍给纺织工业，以代替陈旧的日晒漂白法，从而推动了漂染工业的迅速发展。但是，在生产过程中，人们发现氯气尽管具有漂白作用，但真正对漂白起关键作用的却是次氯酸盐的浓度。于是，为了进一步研究氯气水溶液的性质，1785年贝托雷将黄绿色气体溶于水后露置在日光下进行观察，发现生成了盐酸并放
13、出了氧气。据此，他认为这是氯气的简单分解过程，认为氯是盐酸和氧之间“联合松弛的化合物”。由于当时人们还没有弄清氯气的组成，所以贝托雷的实验显然是这方面的开端，其理论解释又迎合了正在蒸蒸日上的氧化理论，因此他的观点很快得到了众多科学家的支持。然而，人们在其后20多年中，用各种强有力的药剂或其他手段来分解纯净黄绿色气体时，却无法得到盐酸和氧气。其实，贝托雷在这里犯了一个严重错误-忽略了溶液环境即水在分解过程中的作用。1809年，盖-吕萨克和泰纳(L.J.Thenard，1777-1857)合作，总结了前人有关氯研究的经验教训，不从分解的角度进行思考，而将纯黄绿色气体与氢气混合，结果无论是静置数日还
14、是稍稍加热或露置在日光下，发现都生成了盐酸气，并且无水产生，从而否定了贝托雷的观点。但是，在形成新思想过程中，由于受拉瓦锡氧化理论中“一切酸中均含有氧”的观点的影响，他们并没有尊重自己得到的实验事实，而认为氯气是某种“基”的氧化物，与氮、硫、碳生成的酸根相似，仍然坚持氯不是一种元素而是一种化合物。从而对贝托雷的错误认识做了不彻底的批判，与本可以发现氯元素的大好机会失之交臂。1810年，戴维在发现了碱类和碱土类一系列元素之后，也试图用电解法来探讨氯的本质。最初，他没有怀疑盖-吕萨克的观点，在钢管中用电池将木炭烧至白热，让氯气通过其表面，结果像其他失败者一样，没有得到氧气。但是，经此失败却使他对氯
15、中含有氧的说法产生了怀疑。于是，他反思了以前有关这方面的所有研究工作，感到只有认为氯是一种元素，才能合理地解释所有的实验现象。经过一番认真研究之后，1810年11月他在英国皇家学会上发表了自己的新观点，以大量的实验事实论证了氯是一种元素，而不是什么化合物，批判了在此之前人们的种种错误认识，结束了长达半个多世纪的争论。同时，他也对酸的本质问题进行了积极思考，认为盐酸的主要成分是氢，氯气中并不含有氧，氢有可能是使物质显酸性的主要原因，从而纠正了拉瓦锡对酸的错误观点。1813年，法国人库特瓦(B.Couptois，1777-1838)从海藻植物中发现碘之后，戴维和盖-吕萨克先后又独立地确证了它是一种
16、元素，其性质与氯相似。于是，氯和碘分别是一种元素，盐酸和氢碘酸都是无氧酸便很快得到了科学界的认可。以后，化学发展过程中的许多新事实都充分证明了戴维这一结论的正确性。发现氯元素的科学研究方法的主要特征是实验基础上的科学批判。其历史教训是在注重科学实验的同时，也必须注意理论思维，尤其科学批判的积极作用。参考文献：张文根. 科学批判的结晶：氯元素的发现J. 宝鸡文理学院学报：自然科学版，1999(2)：48-50.思考：质疑是科学研究不断前进的动力，正因为戴维对舍勒认为氯气是“氧化盐酸”论点的质疑，才使人们知道氯气是一种单质。请查阅资料，了解相关科学家的伟大贡献。含氯消毒剂含氯消毒剂是能溶于水，产生
17、次氯酸的消毒剂的总称。含氯消毒剂杀菌谱广、作用迅速、低毒，其有效成分是溶于水产生的次氯酸，可有效杀灭各种微生物。次氯酸相对分子质量很小，容易进入细菌体内，使细菌蛋白快速氧化。通常所说的含氯消毒剂中的有效氯，并不是指氯的含量，而是消毒剂的氧化能力，相当于多少氯的氧化能力。习惯上把Cl2的有效氯定为100%，以此作为标准比较各含氯消毒剂的有效氯含量。含氯消毒剂分无机化合物类与有机化合物类。前者以次氯酸为主，后者以氯胺为主。84消毒液的主要成分是次氯酸钠，其杀菌机理包括次氯酸钠的氧化作用、新生态氧的作用和氯化作用。目前认为次氯酸钠的氧化作用是主要的。含氯消毒剂在水中形成的次氯酸不仅可与细胞壁发生作用，且因分子小，不带电荷，故易侵入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氨酶，使糖代谢失调而导致细菌死亡。参考文献：1.苏虹. 含氯消毒剂J. 中华疾病控制杂志，2008(5)：92.2.曲显恩. 含氯消毒剂的性能与应用J. 中国氯碱，2005(1)：19-23.思考：一氯胺(NH2Cl)是一种长效缓释有机含氯消毒剂，能与水生成具有强氧化性的物质，其杀菌能力是一般含氯消毒剂的4-5倍。请写出一氯胺与水反应的化学方程式。
