資源簡介

《84消毒液的制備和性質(zhì)探究》 教學(xué)設(shè)計(jì)
1教學(xué)內(nèi)容分析
元素及其化合物是中學(xué)化學(xué)的重要內(nèi)容之一，課標(biāo)中提出的學(xué)業(yè)要求是“能從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理,預(yù)測物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，并能分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象”。氯元素有多種價(jià)態(tài)，是探究不同價(jià)態(tài)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化的良好載體。
當(dāng)下抗疫是社會熱點(diǎn)問題，84消毒液作為生活中常見的消毒劑，與抗疫息息相關(guān)，如何正確使用84消毒液也是我們的必備常識。選擇“84消毒液的制備和性質(zhì)”這一項(xiàng)目來復(fù)習(xí)氯及其化合物的知識，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的求真態(tài)度和社會責(zé)任感。
2學(xué)情分析
已有基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過氯及其化合物、氧化還原反應(yīng)、電解池、離子反應(yīng)等知識，具備一定的實(shí)驗(yàn)操作能力，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行初步的分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
存在的不足：學(xué)生所學(xué)習(xí)的知識是零散的，而不是結(jié)構(gòu)化的，運(yùn)用學(xué)科知識解決復(fù)雜問題的能力有待提高；缺乏反思性思維、批判性思維、創(chuàng)新性思維等高階思維。
3教學(xué)目標(biāo)
基于課程標(biāo)準(zhǔn)要求、教材內(nèi)容、學(xué)情、德育任務(wù)，制定以下教學(xué)目標(biāo)：
1.能夠用電解飽和食鹽水的方法制備84消毒液，描述84消毒液的消毒原理和使用方法。
2.運(yùn)用氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的知識預(yù)測和驗(yàn)證NaClO的性質(zhì)，形成從“物質(zhì)類別”和“化合價(jià)”視角認(rèn)識物質(zhì)轉(zhuǎn)化的思想方法，構(gòu)建價(jià)類二維的思維模型。
3.通過探究84消毒液的性質(zhì)和使用方法，培養(yǎng)用學(xué)科知識解決生活問題的能力，體會化學(xué)學(xué)科的社會價(jià)值，發(fā)展科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。
4教學(xué)思路
圖1 教學(xué)思路
5教學(xué)過程
環(huán)節(jié)一：利用電解實(shí)驗(yàn)自制84消毒液
[展示圖片]淘寶售賣的消毒水制造儀：只需要水加食鹽，通上電，一鍵啟動，即可制出84消毒液
[老師]該機(jī)器制取消毒水的原理是什么？
[學(xué)生]電解飽和食鹽水。
[老師]請畫出電解飽和食鹽水的裝置并寫出電極反應(yīng)式。
[老師]該裝置進(jìn)行反應(yīng)時(shí)會遇到什么問題？
[學(xué)生]該裝置氯氣可能會泄漏到空氣中，污染環(huán)境。
[活動1]請各小組改進(jìn)電解食鹽水的實(shí)驗(yàn)裝置，看看哪一小組的裝置最環(huán)保，最高效。
[小組展示]
圖2 小組展示的制取84消毒液的實(shí)驗(yàn)裝置圖
[小組匯報(bào)]
小組1：我們小組想到的是用密封的礦泉水瓶做反應(yīng)裝置，用鉛筆芯代替石墨電極。
小組2：我們小組是受之前做過的習(xí)題的啟發(fā)。我們設(shè)計(jì)陽極在下，放電產(chǎn)生Cl2，Cl2往上漂可以與NaOH充分接觸進(jìn)行反應(yīng)，既能防止Cl2溢出污染環(huán)境，又能使Cl2充分反應(yīng)生成NaClO，提高產(chǎn)率。
小組3：我們小組改用U形管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，陰極產(chǎn)生的氫氣可以用排空氣法收集，陽極產(chǎn)生的沒有反應(yīng)完的氯氣通入NaOH溶液進(jìn)行尾氣處理，但氯氣與NaOH的接觸不夠充分可能會影響產(chǎn)率，看了小組2的分享感覺他們的設(shè)計(jì)能夠解決這個問題，值得借鑒。
[老師]其他同學(xué)對這3種方案有沒有什么補(bǔ)充和建議？
[學(xué)生1]小組1的方案非常有趣，能夠用家里的物品做實(shí)驗(yàn)，不過我覺得用兩根鉛筆芯可能電解效果較弱，可以用多個電極串聯(lián)起來。
[學(xué)生2]小組2裝置產(chǎn)生的氯氣有沒有可能會從上方導(dǎo)管溢出。
[小組實(shí)驗(yàn)]采用小組2的方案制取NaClO溶液。
往裝置中加入飽和食鹽水，并滴加幾滴酚酞，通電后，產(chǎn)生大量氣體，陰極附近的溶液變紅，取一張濕潤的淀粉KI試紙放在導(dǎo)管口，試紙不變藍(lán)。電解結(jié)束后，取少量溶液于試管中，放入一片紅色紙片，紙片褪色。
[設(shè)計(jì)意圖]本環(huán)節(jié)中學(xué)生的活動是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行小組匯報(bào)、互評，是一種深度參與的學(xué)習(xí)方式。讓學(xué)生從環(huán)保的角度去改進(jìn)和設(shè)計(jì)電解飽和食鹽水的裝置，可以培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識，形成制備物質(zhì)的一般思路。在小組匯報(bào)、互評的過程中，教師能夠評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新水平，學(xué)生也能在討論中自評自己方案的優(yōu)點(diǎn)和不足。
環(huán)節(jié)二：探究84消毒液的漂白原理
[教師]請從物質(zhì)類別和化合價(jià)的角度，預(yù)測84消毒液的化學(xué)性質(zhì)。
[學(xué)生]84消毒液的主要成分是NaClO和NaCl。從物質(zhì)類別的角度看，NaClO是一種強(qiáng)堿鹽，溶液可能呈堿性；NaClO的氯元素為+1價(jià)，可能具有氧化性。
[活動2]學(xué)生進(jìn)行小組討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證84消毒液的氧化性和堿性
[探究實(shí)驗(yàn)1]探究84消毒液的氧化性
表1 84消毒液的氧化性的探究實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)過程 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取少量KI溶液于試管中，滴加幾滴稀釋的84消毒液，再滴加幾滴淀粉溶液 溶液先變藍(lán)，后褪色
取少量FeSO4溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液于試管中，滴加滴加滴稀釋后的84消毒液 溶液變紅
取少量Na2S溶液于試管中，滴加幾滴稀釋后的84消毒液 溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]I-、Fe2+、S2-均被氧化，說明84消毒液具有氧化性。
[探究實(shí)驗(yàn)2]驗(yàn)證84消毒液的堿性
表2 84消毒液的堿性的探究實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)過程 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
用玻璃棒蘸取一滴稀釋過的84消毒液于pH試紙上 pH試紙變藍(lán)，然后褪色
取少量酚酞溶液于試管中，滴加幾滴稀釋后的84消毒液 酚酞變紅，馬上褪色
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]84消毒液呈堿性。
[設(shè)計(jì)意圖]引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用氧化還原反應(yīng)和離子反應(yīng)的知識預(yù)測和驗(yàn)證NaClO的性質(zhì)，形成從“物質(zhì)類別”和“化合價(jià)”視角認(rèn)識物質(zhì)轉(zhuǎn)化的思想方法，初步構(gòu)建價(jià)類二維的思維模型。通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論的過程，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。
[活動3]探究酚酞褪色的原因，分析84消毒液的漂白原理
[老師]為什么84消毒液會褪色？
[學(xué)生]84消毒液具有漂白性,84消毒液氧化了酚酞。
[學(xué)生]也可能是兩種溶液混合之后發(fā)生反應(yīng)，溶液pH值發(fā)生變化，溶液不呈堿性。
[提出假設(shè)]84消毒液使酚酞溶液褪色的原因：
猜想一：84消毒液氧化了酚酞。
猜想二：溶液混合pH值發(fā)生變化，不顯堿性。
猜想三：以上兩種情況同時(shí)發(fā)生。
[探究實(shí)驗(yàn)3]驗(yàn)證84消毒液使酚酞褪色的原因
表3 探究84消毒液使酚酞褪色的原因
實(shí)驗(yàn)過程 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取少量褪色的酚酞溶液于試管中，滴加幾滴酚酞 溶液又重新變紅
取少量褪色的酚酞溶液于試管中，滴加幾滴NaOH溶液 溶液不變紅
取少量褪色的酚酞溶液于兩支試管中，編號為試管1和試管2，試管1滴加幾滴酚酞，試管2滴加幾滴硝酸銀溶液 試管1變紅，試管2有少量白色沉淀
[實(shí)驗(yàn)分析]84消毒液使酚酞溶液褪色的原因是84消毒液與酚酞反應(yīng)，且溶液中存在氯離子。
[老師]有同學(xué)可以給我介紹一下為什么要用硝酸銀溶液嗎？
[學(xué)生]我們小組猜想，如果84消毒液氧化了酚酞，那么ClO-會被還原為Cl-,所以我們用硝酸銀溶液檢驗(yàn)是否存在Cl-，即可證明溶液中是否發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。
[學(xué)生]老師我有不同意見，84消毒液中本來就有Cl-,這個實(shí)驗(yàn)操作沒有排除原本溶液中Cl-的干擾。應(yīng)先取少量稀釋后的84消毒液于試管中，滴加過量的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，除掉溶液中的Cl-，再取2mL上層清液于試管中，滴加幾滴酚酞溶液，若有白色沉淀，則說明ClO-會被還原為Cl-。
[老師]從84消毒液的漂白原理分析，84消毒液能漂白所有的有色物質(zhì)嗎？
[學(xué)生]不能。因?yàn)?4消毒液的氧化性不是最強(qiáng)的，比如我們剛剛做的實(shí)驗(yàn)，84消毒液滴加到含有KSCN的FeSO4溶液中 ，溶液變紅，但沒有褪色，84消毒液無法氧化Fe3+。
[歸納總結(jié)]84消毒液的漂白原理是84消毒液氧化了某些有色物質(zhì)，屬于氧化還原反應(yīng)。
[設(shè)計(jì)意圖]引導(dǎo)學(xué)生用所學(xué)的知識對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，并且設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲取證據(jù)來驗(yàn)證猜想，經(jīng)歷演繹與歸納、分析與綜合、推理與判斷等思維過程，最終獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，發(fā)展了學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。教師通過驅(qū)動性問題，引導(dǎo)學(xué)生檢查發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案的不足，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程中排除干擾因素。
[活動4]探究84消毒液漂白的有效成分
[老師]84消毒液中發(fā)揮漂白作用的是什么物質(zhì)呢？
[學(xué)生]是HClO。漂白或消毒物品時(shí)，需要先浸泡一段時(shí)間，NaClO與CO2、水反應(yīng)生成HClO，HClO發(fā)揮漂白作用。
[學(xué)生]NaClO中的氯元素也是+1價(jià)，也有氧化性，應(yīng)該也能漂白吧。
[學(xué)生]NaClO溶液中存在水解平衡，根據(jù)平衡移動的知識，可以通過往NaClO溶液中加酸或加堿來控制溶液中的主要成分，往溶液中加酸時(shí)，能生成較多的HClO，往溶液中加堿時(shí)，溶液的主要成分是ClO-。
[展示資料]次氯酸鈉溶液中的平衡體系：pH值＜2時(shí)，溶液中主要成分為Cl2；pH值為4至6時(shí)，溶液中主要成分為HClO；pH值＞9時(shí)，溶液中主要成分為ClO-。
[探究實(shí)驗(yàn)4]探究NaClO溶液中漂白的有效成分
各取20mL事先配制好的pH為5,7,10,12的NaClO溶液于小燒杯中，往各燒杯中分別加紅色小布條，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：1min后，pH=5和pH=7的小布條顏色變淡，pH=10和pH=12的小布條顏色變化不明顯，5min后，pH=5和pH=7的小布條顏色褪去，pH=10和pH=12的小布條顏色變淡。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：不同pH值的84消毒液均有漂白效果，ClO-和HClO均能發(fā)揮漂白作用，但以HClO為主。
[設(shè)計(jì)意圖]培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度——實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。
環(huán)節(jié)三：制作84消毒液的使用說明
[教師]在生活中使用84消毒液進(jìn)行消毒或漂白時(shí)，你們有什么建議？
[學(xué)生]先將物品與稀釋后的消毒液浸泡一段時(shí)間，使消毒液與空氣中的CO2反應(yīng)生成HClO，消毒效果會更好。
[教師]本節(jié)課我學(xué)習(xí)到Cl2可能被氧化ClO-，同理ClO-也有可能被還原為Cl2，所以使用84消毒液還需要注意什么？
[學(xué)生]不能與還原性物質(zhì)混用，以免產(chǎn)生Cl2，危害身體健康。
[教師]比如說潔廁靈和乙醇。
[教師]氯氣有毒，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要注意什么問題？
[學(xué)生]需要做好尾氣吸收處理，防止污染空氣。
[探究實(shí)驗(yàn)5]驗(yàn)證84消毒液能否與潔廁靈、乙醇混用。
圖3 84消毒液與酒精、潔廁靈反應(yīng)的裝置圖
兩個錐形瓶中的淀粉KI試紙都變藍(lán)，說明84消毒液不能與潔廁靈或酒精混用，會產(chǎn)生氯氣。
3.1.5作業(yè)設(shè)計(jì)
1、繪制氯的價(jià)類二維圖
圖4 氯的價(jià)類二維圖
2、結(jié)合以下資料，利用“價(jià)-類”二維圖提出至少一種二氧化氯的制備方案。
[展示資料]根據(jù)氧化還原電對電極電勢可分知，氧化劑電對的電極電勢高于還原劑電對的電極電勢，即可發(fā)生氧化還原反應(yīng)。
3.1.6持續(xù)性教學(xué)評價(jià)設(shè)計(jì)
持續(xù)性評價(jià)指的是貫穿整個教學(xué)過程的評價(jià)，包括教學(xué)前、教學(xué)中的重要活動、教學(xué)后的評價(jià)。本節(jié)課依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)概括關(guān)聯(lián)、解釋說明、推斷預(yù)測、設(shè)計(jì)驗(yàn)證、分析評價(jià)等五個評價(jià)指標(biāo)，預(yù)設(shè)學(xué)生的能力水平，將評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為三個等級。
一級指標(biāo) 二級指標(biāo) 評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 評價(jià)
A B C
概括關(guān)聯(lián) 能夠構(gòu)建氯的價(jià)類二維的思維模型 能運(yùn)用價(jià)類二維模型設(shè)計(jì)ClO2的合成方法 能夠完整準(zhǔn)確地繪制出氯的價(jià)類二維的思維模型；能夠想出2-3種ClO2的合成方法。 能夠準(zhǔn)確地繪制出氯的價(jià)類二維的思維模型；能夠想出1種ClO2的合成方法。 在引導(dǎo)下繪制出氯的價(jià)類二維的思維模型；不能想出ClO2的合成方法。
解釋說明 能夠解釋小組的實(shí)驗(yàn)思路和方案，介紹實(shí)驗(yàn)成果 能用知識解釋84消毒液的使用說明 能夠清晰、有邏輯地解釋小組的實(shí)驗(yàn)方案和介紹實(shí)驗(yàn)成果，表述準(zhǔn)確 在引導(dǎo)下能夠解釋小組的實(shí)驗(yàn)方案和介紹實(shí)驗(yàn)成果
推斷預(yù)測 能預(yù)測84消毒液的氧化性和堿性 能預(yù)測酚酞褪色的原因 能預(yù)測84消毒液中的發(fā)揮漂白作用的物質(zhì) 能夠從價(jià)類兩個角度預(yù)測消毒液的性質(zhì)；能預(yù)測酚酞褪色的2-3種可能情況；能預(yù)測消毒液中的2種有效成分 能從價(jià)類兩個角度預(yù)測消毒液的性質(zhì)；能預(yù)測酚酞褪色的1種可能情況；能夠預(yù)測消毒液中的1種有效成分 只能從單一角度預(yù)測消毒液的性質(zhì)；能預(yù)測酚酞褪色的1種可能情況；能夠預(yù)測消毒液中的1種有效成分
設(shè)計(jì)驗(yàn)證 能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證84消毒液的性質(zhì)和影響漂白效果的因素 能規(guī)范完成實(shí)驗(yàn)操作，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論 能夠設(shè)計(jì)多個實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證消毒液的性質(zhì)和影響因素；深入分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對異常現(xiàn)象進(jìn)行分析；能修正實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)一步探究。 能夠設(shè)計(jì)多個實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證消毒液的性質(zhì)和影響因素；能分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能對異常現(xiàn)象提出疑問。 能夠設(shè)計(jì)1-2個實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證消毒液的性質(zhì)和影響因素；分析現(xiàn)象停留在表面。
分析評價(jià) 能對他人的方案、成果進(jìn)行評價(jià)和建議 能對自己的認(rèn)知參與、行為參與、情感參與進(jìn)行評價(jià) 能夠積極主動參與合作，提出建設(shè)性的建議，分享自己的實(shí)驗(yàn)成果，客觀評價(jià)他人的實(shí)驗(yàn)成果， 能夠認(rèn)真參與合作，分享自己的成果，客觀評價(jià)他人的實(shí)驗(yàn)成果 參與合作過程，但討論時(shí)無法提供好的建議，實(shí)驗(yàn)時(shí)較依賴同伴
4.1.6教學(xué)反思
知識問題化，問題情境化
本節(jié)課將氯元素化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化這一核心知識分解為與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的問題群，選取防疫消毒劑84消毒液作為真實(shí)情境，從情境中找到新奇處、困惑處、共鳴處、挑戰(zhàn)處，找到學(xué)生的興趣、思維、情感的觸發(fā)點(diǎn)，推動學(xué)生主動去解決問題，獲得知識和能力，形成認(rèn)識物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化的一般模型。
促進(jìn)學(xué)生的高階思維的發(fā)展，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)通過
通過改進(jìn)消毒液的制備裝置、驗(yàn)證消毒液的堿性和氧化性、揭開消毒液的漂白原理等實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)展學(xué)生的批判性思維、反思性思維和創(chuàng)新思維幫，助學(xué)生自主建構(gòu)知識，形成化學(xué)學(xué)科思想方法，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與模型認(rèn)知、宏觀辨識與微觀探析的核心素養(yǎng)。
實(shí)現(xiàn)“教——學(xué)——評”一體化
在課堂教學(xué)中，把教、學(xué)與評價(jià)相互整合，開展教師評價(jià)、學(xué)生自評和互評，學(xué)生能夠把握自己的掌握水平，教師能及時(shí)、有效地了解教學(xué)效果，及時(shí)調(diào)整教學(xué)，以評價(jià)促進(jìn)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá)成度。
參考文獻(xiàn)
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