基于创新实验的“氯气的生产原理”教学研究

李慧静++陈迪妹++张维曼

摘 要：基于电解饱和食盐水的创新实验，对“氯气的生产原理”进行教学设计，并应用于具体的课堂教学中，达到了较好的教学效果。而且通过演示实验进行教学，既能有效激发学生学习积极性，又能培养学生的观察能力和创新精神。

关键词：创新实验；氯气；生产原理；教学设计

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2016）03-0073-02

苏教版化学必修一专题二“氯气的生产原理”这节课中有一个重要的演示实验是电解饱和食盐水，根据教材中的常规做法，往往出现实验现象不明显、有毒的氯气有泄露、对氯气的检验也不够严谨等不足。因此，我们通过多次思考与探究，对氯气的检验方法做了创新，并应用于具体的课堂教学设计中，达到了比较好的教学效果。下面是电解饱和食盐水的创新实验在“氯气的生产原理”教学设计中的应用。

一、教材分析

“氯气的生产原理”是苏教版化学必修一专题二第一单元氯、溴、碘及其化合中的内容。教材内容设置源自于生活，从贴近生活的海水切入，引出氯气的工业制法，再进一步引出实验室制法。紧扣海水资源这一线索，并通过对电解饱和食盐水探究实验，注重从工业生产实际出发，体现化学在生产和生活中应用。教材以新课程标准为依据，遵循学生的认知规律，传授学生新知识的同时培养科学严谨的实验态度。

二、学情分析

高一年级的学生通过初中科学及必修一专题1的学习，对化学已经具有一定的认识，且处于这一年龄阶段的学生好奇心强，思维活跃，喜欢自己动手实验，但他们的逻辑思维能力，对实验的操作及现象的分析归纳能力相对来说还是欠缺的。因此，教师可以投其所好，通过对实验探究过程的引导，培养学生这些方面的能力的同时让他们体验学习的乐趣。

三、教学目标

（1）知识与技能。1）知道工业及实验室制取氯气的原理及方法；2）会书写电解饱和食盐水及实验室制取氯气的化学方程式；3）能说出电解饱和食盐水实验的现象，并能解释其原因；4）知道实验室制取氯气各部分仪器及药品的作用。

（2）过程与方法。1）通过观察、分析实验现象，培养学生发现问题、解决问题的逻辑思维能力及对实验探究能力；2）通过小组讨论交流等形式，培养学生的合作意识、创新意识。

（3）情感态度与价值观。1）通过实验探究，了解实验探究的一般过程与方法，体会实验是化学研究 中认识物质的重要途径，培养学生“从生活走向化学”的认识；2）体会海水是人类宝贵的自然资源，树立与自然和谐相处的意识。

四、教学重难点

重点：工业制氯气的原理及方法。难点：实验室制取氯气的装置改进。

五、教学方法

第一，教法：讲授法、谈话法、实验探究法。第二，学法：观察法、小组讨论法。

六、教学用品

第一，化学仪器：U形管、玻璃导管、直流电源、电极。第二，化学试剂：饱和氯化钠溶液、NaOH溶液、KI淀粉试纸。

七、教学过程

（1）环节1：情境创设，导入新课。PPT：广阔无边的海洋。教师活动：1）带领学生感受海洋的广阔无垠，认识到海水是人类的宝贵资源，引导学生探究海洋当中丰富化学元素。2）提问：你所知道的海水中含量丰富的元素有哪些？学生活动：氢元素、氧元素、溴元素、氯元素等。教师活动：海水中蕴含的元素有80多种，如99%以上的溴蕴藏在大海中海水中，除了氢、氧元素之外，含量最多的就是氯元素。PPT：利用图表展示海水中各种氯化物的含量。学生活动：通过观察得出氯化钠的含量最高。教师活动：1）提问：人们是通过怎样的方式从海水中获得氯化钠的？2）提问：氯化钠的用途多种多样，举例说明。学生活动：1）根据知识经验以及事实资料分组讨论从海水中获取氯化钠的方法。2）请小组代表回答问题。教师活动：展示晒盐场景并总结氯化钠的获取与应用方式。

（2）环节2：实验探究，建构新知。教师活动：氯气是一种非常重要的化学物质，那么人们是怎样获取氯气的呢？学生活动：阅读书本内容了解氯气制取的方式。教师活动：展示经过改进的电解饱和食盐水装置（篇幅所限，图略）。实验演示：打开电源，进行实验。教师活动：请同学说说观察到的实验现象。学生活动：1）电极两端产生气泡，2）阴极附近溶液变红。教师活动：1）提问：在电解水实验的基础上，结合其原理，猜想电解饱和食盐水的两极产物是什么？2）可以用什么方法证明他们的存在？学生活动：讨论并猜想反应产物，研究验证产物的方法。教师活动：根据学生的讨论结果通过实验来证明产物。实验演示：1）将连通阴极的橡皮管插入到表面皿盛有的适量洗涤剂溶液中，待产生足够气泡，用点燃的火柴去戳破气泡，会听到爆鸣声。2）在连接阳极的导管中轻轻塞入一张淀粉碘化钾试纸并将它润湿，电解产生的氯气先与试纸上部碘化钾反应，可以观察到试纸上部变蓝色。褪色后，下一段试纸变蓝后褪色，从而产生蓝色下移的现象。学生活动：根据实验现象得出电解饱和食盐水产生的气体分别是氢气和氯气。教师活动：为什么阴极溶液会变红？学生活动：产生了碱性物质。教师活动：该碱性物质是什么呢？学生活动：溶液中消耗大量氯离子产生氯气，消耗大量氢离子产生氢气，但溶液中仍含有大量钠离子，另外溶液又要保持电中性，那么溶液中还需要氢氧根离子。因为该物质为氢氧化钠。教师活动：总结实验内容、现象及结论。使学生明白这种制取氯气的方法，在工业中我们形象地称之为“氯碱工业”，在化学工业上有着重要的作用。

（3）环节3交流讨论，拓展新知。教师活动：展示实际生产中工业制取氯气的装置。学生活动：观察离子交换膜装置，讨论其作用和意义。教师活动：工业生产中使用了离子交换电解槽，阳离子交换膜只允许Na+通过，阴离子与气体则不能通过，这样就可以避免氢气与氯气混合发生爆炸的危险，也可以避免产生的氯气与氢氧化钠反应导致产物的损失。教师活动：1）引导学生了解实验室制氯气的方法。2）让学生仔细观察书本上实验室制取氯气的实验装置，小组讨论一下问题：装置可以分成几个部分，各部分所起的作用分别是什么？氯气产生的同时混有哪些气体？若要得到纯净的氯气，装置要如何改进？如何防止实验过程中的污染？学生活动：分组讨论解决疑难。教师活动：1）请学生回答问题，给以评价。2）分别讲解氯气实验室制法的原理、要求、注意点。3）提出一种氯气实验室制法的绿色化设计方案。

（4）环节4：自我梳理，归纳新知。教师活动：回顾本节课主要学习内容即氯气的工业制法——电解饱和食盐水，以及氯气的实验室制法，强调重难点。学生活动：回顾课堂，梳理知识点，交流讨论。

八、板书设计

板书：氯气的生产原理

（1）氯气的工业制法：1）原理：电解饱和食盐水。2）现象：阴极：气体—爆鸣声—H2。溶液—酚酞变红—NaOH。阳极：气体—黄绿色，淀粉KI试纸变蓝—Cl2。3）电解方程式：NaCl+2H2O == H2↑+Cl2↑+2NaOH

（2）氯气的实验室制法：MnO2+4HCl （浓）?MnCl2+2H2O+Cl2↑

九、教学效果分析

通过演示实验进行化学教学有助于引导学生观察和思考，激发他们的求知欲。但在教学过程中，有些演示实验根据教材中的方案操作现象并不理想，甚至实验不成功，严重影响了课堂效率。因此，对教材中一些效果欠佳的演示实验进行改进，提高演示实验的成功率，对提升中学化学教学质量具有重要的教学意义。在这次教学实践中发现，通过对电解饱和食盐水实验中检验生成氯气的方法的实验创新，不仅提高了化学课堂教学效果，有助于学生的学习，也促进了教师的专业自主能力的提高。

（1）创新实验对学生的影响。在中学化学课堂中运用创新实验，充分发挥创新实验的优势，能够提高学生学习的主动性和积极性。利用创新实验教学时，明显感到学生发言的积极性提高了，尤其在有吸引力的实验现象产生时，原本注意力涣散的学生也能够提起精神来学习。并且学生对实验之后的原理学习也充满兴趣。学生对完成有关学习内容的作业效率和正确率都有所提高，特别是教学过程的第三环节“交流讨论，拓展新知部分”对实验室制取氯气的装置改进，使学生的创新意识也有了明显的体现。

（2）创新实验对教师的影响。教师在课堂中运用创新实验，节约了时间，现象明显，能够透过实验现象很好地讲解实验原理，教学内容更具说服力。实验内容更具有“噱头”，学生高涨的学习兴趣给了教师教学的动力。比如，电解饱和食盐水实验中产生的“蓝色下移”的实验现象十分容易激起学生的好奇心和探究的欲望，并且也牢牢地抓住了学生的注意力，让学生对这部分学习影响深刻。相比教师反复强调实验现象及结论让学生来记忆，效果会更好。更重要的是在与其他教师的交流中了解到，创新实验的运用往往比使用传统实验时在课堂中的应用效果更好，知识点的传授更加顺畅。

十、结束语

在化学课堂教学中，通过演示实验进行教学，既能有效激发学生的学习积极性，又能培养学生的观察能力。对一些效果欠佳的演示实验进行改进还能启发学生的创新精神，提升学生的科学素养。本文基于电解饱和食盐水的创新实验对“氯气的生产原理”进行教学设计，并应用于具体的课堂教学中，达到了较好的教学效果。总之，作为化学教师，只有在日常的化学教学中重视化学实验教学，并且对有效的实验教学有了深入的研究，突出中学化学实验的简约性、环保性、趣味性、可行性等，才能充分发挥中学化学实验的教学魅力。

参考文献：

[1]陈迪妹.中学化学实验教学与创新研究[M].北京：科学出版社，2014.

[2]张维曼，陈迪妹，等.电解饱和食盐水实验中检验生成氯气的新方法[J].中学化学教学参考，2015（01）.