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氯气的实验室制法教学设计


《氯气的实验室制法》教学设计
莆田六中化学组郑秀荣

一、创设情境、导入新课 1.投影展示 Cl2 的用途 2.建议学生探讨 Cl2 的制备原理 二、学生分组设计探究反应原理 1.教师提供可选试剂 2.学生根据实验设计常规要求选择合适试剂 三、学生展示方案确定反应原理 1.展示学生方案 2.确定实验反应原理 3.分析该反应的氧化还原情况并书写其离子方

程式 四、分组讨论归纳、确定实验装置 1.回忆初中学到的实验室制备气体的原理及装置 2.分析装置选择与反应原理及试剂的关系 3.确定实验室制备 Cl2 的装置 4.收集装置的选择确定 5.尾气的处理 五、探讨实验装置的拓展与创新 1.气体发生装置的改进与创新 2.气体收集装置的改进与创新 3.尾气吸收装置的改进与创新 六、课堂小结、反馈练习 1.再次明确本节课应掌握的知识

2.通过课堂练习进行反馈与巩固 教学设计具体内容 一、教学目标的确定: 氯气是典型的非金属单质。实验室制取氯气的实验是高中阶段重要的气体制备实验之一, 与初中制取氢气、氧气、二氧化碳等构成了完整的体系。对氯气制备的学习,将进一步完善 学生关于实验室制取气体的思路和方法,为以后学习 NH3、C2H4 等的制备打下基础,本节课的 内容具有承上启下的功能。因此,本节的知识与技能目标确定为: 1、使学生理解掌握实验室制备氯气的原理和方法。 2、通过对氯气制备过程的分析,让学生领悟实验室制备气体的原则方法。 在进行实验探究的过程中,培养了学生的分析能力、操作能力以及用科学的研究方法解决 实际问题的能力。 通过对氯气的净化、尾气的处理来培养学生的环保意识、产品质量意识。 根据教材的地位、教学大纲的要求,本节的教学重点是:氯气的实验室制法原理及装置的 确定。 由于高一学生知识储备有限,还只是习惯于记忆老师所讲的知识,所以本节的教学难点 为:实验装置的创新 二、学情分析: 1、学生已掌握了氯气的性质,这就为氯气的收集、尾气的处理打下了基础; 2、已经学过氧气、氢气、二氧化碳的制备,有助于学生对氯气的制取进行探究; 3、学生的基础知识、基本技能不是很扎实,所以在实验过程中仍需要教师引导。 三、教学方法的确定: 针对学生的情况,本节采用的教学方法是:实验探究和归纳总结,进行开放式教学,在课 堂上充分调动学生的主动性和积极性。 四、学习方法的选择: 学习是学生自己进行知识建构的过程。本节由教师指导学生通过动手实验、分析概括的 方法进行学习,在原有知识的基础上学习新的知识,通过自主学习、探究学习、合作学习, 达到发展思维、提高能力的目的,来培养学生实事求是、勇于探索的创新精神。

五、教学媒体的运用: 1、教学过程中涉及到大量化学仪器的使用及组装、改进,这些又都是学生以前学过的, 而且在本节课的要求:只是让学生会选择即可,所以用电脑展示既直观又节约时间,提高课 堂时间利用率。 2、氯气的制备需要在实验室,对通风条件要求很高,而且气体有毒,易污染环境;但是 氯气的实验室制备又是学生必须掌握的,所以通过投影教师实验演示录像。这样既兼顾了教 学效果,又避免了对学生身体的危害和环境的污染。 六、教学过程: (一) 创设情境 投影展示 Cl2 的用途。 通过第一节课的学习同学们已经知道了氯元素在自然界中以化合态存在。上课所用的 氯气是在实验室中制取的。 在实验室里最常见、 最经济的含氯化合物是(盐酸)和盐酸盐 (如 NaCl)。其中的—1 价的 Cl 转化为 Cl2 是氧化反应,所以制备 Cl2 还需使用氧化剂。下面我 们大家就先一起来探究实验室制取氯气的原理。 (课前把学生分成几个学习小组)提供浓盐酸、稀盐酸、NaCl 固体、NaCl 溶液、二氧 化锰等试剂,让学生自己设计实验方案,确定反应原理。 (二)新课讲授:主要归纳出制取原理、实验装置等内容。 学生几组具有代表性方案 还原剂 1 2 NaCl 溶液 稀 HCl 氧化剂 MnO2 MnO2 现象 不加热,无明显现象 加热后,也无明显现象 不加热,无明显现象 加热后,也无明显现象 不加热,无明显现象 3 NaCl 固体 4 浓 HCl MnO2 MnO2 加热后,也无明显现象 不加热,反应较慢 加热后,有黄绿色气体生 成

通过实验学生得出结论:选择试剂的时候不仅要考虑 Cl-的浓度还要考虑 H+的浓度。H+的 浓度越大,Cl 的还原性越强,所以实验室制取 Cl2 采用了浓 HCl 和二氧化锰来反应。为了加 快反应,还采用了加热的条件。 1.确定原理:MnO2+4HCl(浓)===MnCl2 +Cl2↑+2H2O 学生练习:指出该反应中的氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物以及盐酸表现的性 质并书写其离子方程式。 氧化剂是 MnO2,还原剂是浓 HCl, 氧化产物是 Cl2,还原产物是 MnCl2,,浓盐酸在这既表现 了还原性又表现了酸性。 MnO2+4H++2Cl—(浓)===Mn2++Cl2↑+2H2O 强调:浓盐酸的“浓”,随着反应的进行,盐酸的深度会逐渐减小,当降低到一定深度, 反应就不能再进行。
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练习: 在含 4molHCl 的浓盐酸中加入足量 MnO2,加热至反应结束,在标准状况下制得氯 气的体积可能为( A、16.2 L ) C、 28.6 L D、33.6 L

B、22.4 L

2.装置的选择确定

学生讨论:初中学到的实验室制备气体的原理及装置并投影

O2:固+固加热制气体

H2、CO2:固液不加热制气体

点评:选择气体的发生装置是依据制备气体

所用试剂的状态和反应条件(加热与否)

图片展示:制 O2、制 H2 原理及装置

分析:装置选择与反应原理及试剂的关系

介绍:⑴制 H2 简易装置分液漏斗与圆底烧瓶的组合

⑵分液漏斗与长颈漏斗的不同点:多了个活塞

思考:活塞的作用:分液漏斗的下端管口不用伸入液面以下

设问:根据制备 Cl2 的反应物能否确定制 Cl2 的装置?

图片展示:氯气的发生装置

强调:1、必须垫石棉网使圆底烧瓶均匀受热

2、在解答装置图改错题中注意石棉网的画法

3、分液漏斗在使用中必须注意瓶塞上的凹槽应对准漏斗上的小孔

学生考虑学过的收集装置有哪些?如何确定气体的收集装置?

依据气体密度与空气的相对大小及在水中的溶解性;密度大于空气的用向上排空气 法收集,密度小于空气的用向下排空气法收集,难溶于水的还可用排水法收集。

追忆:用这些方法收集气体时集气瓶是如何放置的?试画出其示意图。

然后学生依据氯气的物理性质来确定氯气的收集装置?

因为氯气的密度大于空气,且能溶于水;所以用向上排空气法收集。

3、收集装置的选择确定

讨论:依据氯气的物理性质来分析该收集方法是否完善。

归纳:由于氯气有毒,不能逸散到空气中,所以要对以往的向上排空气法收集装置进行 改进,而且还必须要注意尾气的处理。

图片展示: 展示以往的向上排空气法收集装置以及进行改进后的装置, 学生讨论并确定 收集氯气时的进气口与出气。

同时引导学生考虑如何知道气体收集满了, 当集气瓶充满气体时既便立即停止加热, 还 会有多余的氯气生成,大如何将多余的氯气处理掉?引如下一问题。

4、尾气吸收装置

图片展示:尾气吸收的简易装置

引导学生讨论:选择合适的尾气吸收液,比较 NaOH 溶液与 Ca(OH)2 溶液:因为 Ca(OH)2 微溶于水,其水溶液的浓度很小,吸收效果不如 NaOH 溶液充分。

学生书写吸收原理:Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O

通过学生思考:如此收集到的氯气是否是纯净的?可能有什么杂质?

只要是从水溶液中出来的气体肯定含有水蒸汽,又因为浓盐酸具有挥发性,所以制得的 气体中肯定还会含有氯化氢,要想得到纯净干燥的氯气就需要除杂。引入下一问题。

5、气体的除杂

通过教师讲解:气体除杂常根据所含杂质气体的性质,选择适当的固体或溶液作为 吸收剂。Cl2 中混有的 HCl 可通过饱和食盐水除去。 图片展示:去除氯气中混杂的 HClde 简易装置

通过引导学生思考:按照课本上的装置制得的氯气是否纯净,可能含有什么杂质? 学生根据浓 HCl 的性质分析后可以得到结论:含有水和 HCl 气体。我们可以用以下装置 和试剂除去。 学生思考进气口位置和两个洗气瓶的连接顺序,通过正确的选择,引导学生进行有序思 考。 用图片展示给完整的装置及实验操作步骤。

以上是在实验室中常规装置和作法,在高考中对实验的考查往往源于课本,又要高于课 本,多数考查对实验装置进行改进和创新引入环节三:实验装置的改进与创新。

1、发生装置: 提出问题: 在实验进行过程中发生装置中的浓盐酸有时不能顺利滴下, 大家想想原因是 什么? 学生讨论:可回忆制 H2 过程中关闭活塞后的变化情况。

小结:随着反应的进行,烧瓶内生成的气体越来越多,压强增大,使分液漏斗内的压强 小于烧瓶内的压强,从而使浓盐酸不能顺利滴下。

追问:若想避免此种情况出现,可做如何改进?

若学生回答不出,可引导学生去如何消除压强差。

演示实验:在一装有水的塑料瓶底扎一小孔,当水不再往下滴时,打开瓶盖,水便顺利 滴下。

学生回答,老师点评。

图片展示:改进后装置

过渡:图片展示 2、能否用排水法?

学生若不能回答,此时就势引导学生:如果将“水”字改为“液”字呢?

可启发:刚才同学们已经分析了氯气之所以不能用排水法收集的原因是氯气能溶于水, 如果氯气在某一液体试剂中溶解度特别小,也就是难溶于该种试剂,那能否用排该试剂法收 集呢?

就势引出:刚才在除杂时用到的饱和食盐水就是一种符合要求的试剂,所以也可用排饱 和食盐水来收集氯气。

设问:排水法是否只能在水槽中进行?

学生讨论:

图片展示:瓶口向下排液装置与瓶口向上排液装置

让学生讨论两种情况下的进气口和出液口

图片展示:改进后的排空气法集气装置

让学生分析瓶口向下和向上两种情况下的进气口和出气口

3、尾气吸收

尾气的吸收中怎样改进吸收效果更好 (联系生活中实际, 比如养金鱼用的气泡发生装置) 。

图片展示:多孔吸收装置(多孔球泡)

让学生讨论是否还有其他处理方式。

强调:为了避免污染环境,对于有毒和易燃气体,无论是气体制备还是性质实验都必须 有尾气处理装置。

图片展示:

(三)课后小结:1、实验室制 Cl2 的原理

2、装置的选择及顺序:发生、净化、收集、尾气处理

(四)反馈练习: 1.利用下图所示装收集以下 4 种气体(图中烧瓶位置不得移动):

①H2②Cl2③CH4④HCl

(1) 若烧瓶是干燥的,由 A 口进气,可收集的气体有(用数字表示)______;

(2) 由 B 口进气,可收集的气体有______

(3)若烧瓶充满水,可收集的气体有_____,这时气体由___口进入。

(4)若在烧瓶内装入浓硫酸进行干燥气体,则可用此装置的气体有__________,这时气 体由_____口进入。 2.下图表示在通风橱中收集纯净氯气的装置图,图中 A、B 是可控制的止水夹。 (1)烧杯中盛放的液体是______________,其作用是________________;水槽中应盛放的 液体是______________。 (2)简述操作过程:(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前,应____________________; 当氯气纯度合乎要求时,应__________________________;当氯气收集完毕时,应_______。

七、课堂评价 1.本人的教学理念是“授之以渔,自主发展”。本节课对如何使学生自主的获取知识, 探索知识的形成过程进行了尝试。师生交流、生生交流得到加强。教学内容的设计,既加强 了知识的系统性与科学性,又培养了学生的能力,渗透了教育的思想。教学过程的实施符合 学生的认知规律,对学生学习方法的开辟起到了抛砖引玉的作用。 2.本人在“装置的创新改进”环节,为了突破难点,做了一个随堂小实验:在一装有 水的塑料瓶底扎一小孔,当水不再往下滴时,打开瓶盖,水便顺利滴下。此实验利用学生熟 悉的物理知识引导学生去考虑消除压强差,既激发了学生兴趣又开拓学生的解题思路


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