新制氯水成分的探究

新制氯水成分的探究 《新制氯水成分的探究》教学 江苏省仪征市陈集中学 王 荣 一、设计思路 本节课通过“创设问前景、学生自主学习、探究问题”，以问题为核心、启发为手段，引导学生主动进行问题探究，体验科学家的探索过程，使学生初步了解自然科学研究的科学思维和创新方法。本节课在分析氯水的成分时，采用分组实验探究形式，学生首先根据氯气的性质等分析推测氯水中可能的成分，再通过实验现象的分析、对比、交流讨论、归纳从而确定氯水的成分，通过成分再分析得出氯水的性质。力求创设一个学生实验的过程，提升学生的化学思维品质。同时借研究性学习课题新型来菌消毒剂――二氧化氯的提出，为学生课后的进一步学习提供了一个更为广阔的施展创造力的空间。 二、学习内容分析 本节课内容“氯气的性质”选自高中化学(苏教版)必修1专题 2第1单元 ，是在学生已经学习“研究物质的实验方法”，“氯碱工业”，“氯气的生产原理”等知识之后，是学生第一次接触具体元素化合物知识的学习。通过这节课的学习，既可以加深理解和巩固已学过的知识，又能为学习后面的硫、氮等元素及其化合物的学习打下基础，还能帮助学生为必修2的“元素周期律”的学习奠定基础，它还涉及到日常生活、工农业生产、科学研究等很多方面，有很高的运用价值。 三、学生需求分析 学生在学习中比较缺乏自主探究的学习精神，学习往往注重结果，轻结果。新制氯水成分的探究是一节从实践上升到理论的课，在教学中如能采用开放式教学，创造出民主和谐的教学氛围，必能弥补学生这方面的不足。教学过程中，教师通过引导学生提出问题?实验探究?总结规律?解决问题，始终让学生参与，自主探究实验、自主解决问题贯穿始终，必能调动学生学习的积极性，变被动学习为自主学习，变结论学习为过程学习，培养学生的创造意识和创新思维能力、实事求是的科学精神、严谨的科学态度和勤于思考、善于思考、敢于创新、不断创新的科学素养，这有利于他们今后的学习，也有助于提高学生的发展性和创造性学习能力。 四、教学目标 1、知识目标: ?使学生掌握氯气与水的反应，能设计实验验证氯水中各成分，能区分新制氯水和久置氯水 ?掌握次氯酸的漂白性和不稳定性，了解漂白粉、漂粉精的制法和使用原理 ?了解氯水在日常生活中的应用 2、能力目标: ?通过引导学生观察、分析实验现象，培养学生化学实验操作能 力、观察和分析问题的能力，训练表达能力， ?通过对问题的体验、探究，培养学生的思维能力和探索精神， ?培养学生理论联系实际的能力，学会发现问题、研究问题、解决问 1 题。 3、情感目标: ?激发学生对实验的学习兴趣;培养科学探究的思想，增强环保意识。 ?通过对比、分析、归纳等科学的方法进行相互交流，调动学生学习的积极性。 ?通过问题讨论，真正懂得学习的真谛，不在于获得已有的结论，而在于去发 现尚未解决的问题，在于创新。 五、学习重点、难点: 重点:氯水组分的实验验证及应用 难点:实验的设计。 六、教学策略与手段 实验探究、启发、引导、比较、小组讨论、评价等。 七、教学过程 ,课堂引入,展示:游泳池、自来水生产工艺的图片 看到这幅图片，我们会回忆起某些游泳池和自来水里的特殊气味，那是什么原因引起的呢,为什么这里每天都要杀菌消毒，工作人员用什么物质来消毒的吗,原理是什么, 通过前面一节课的学习，我们认识到氯气是一种化学性质活泼的非金属单质，表现在与金属单质、非金属单质、水和碱等物质的反应上。但作为气体无论在操作还是贮存携带上都十分不方便，所以实验室常用新制的氯水代替氯气使用。那么氯水的性质等同于氯气的性质吗,新制的氯水和久置的氯水相同吗, ,展示,:两瓶氯水:一瓶新制氯水，一瓶久置氯水。 ,提问,:两瓶氯水在外观上有什么不同, ,讲述,发现两瓶氯水在物理性质方面是不同的，是什么原因造成这些不同呢,一定是其中的成分不同。如何找出成分的不同,必须通过化学实验。让我们一起进入化学实验室，将学生分成实验小组，探究氯水的成分。(引入课题) 课题:氯水的组成和应用 一、实验探究1 新制氯水的成分含有哪些微粒,根据实验室提供的仪器和药品，设计实验验证。 注:实验室提供的仪器和药品 一试管氯气、集满干燥氯气的集气瓶、新制氯水、AgNO溶液、稀HNO、33石蕊试液、pH试纸、红纸条、固体CaCl、NaCO固体、稀盐酸、蒸馏水、碘223 化钾淀粉溶液、有机溶剂CCl。 4 学生活动:分组讨论，提出猜想，设计实验方案，动手实验验证。 ,+大部分学生推测新制氯水中含有Cl、HCl、(H、Cl)、HO 22 学生分组实验，教师流动指导。 1、探究新制氯水中有无氯气的方案 方案?:将氯水滴入碘化钾淀粉溶液中变蓝。2KI+Cl=2KCl+I 碘遇淀粉变22蓝。 注意:若把淀粉碘化钾投入氯水中，则看不到蓝色，因为氯水过量时发生如下反应:I+5Cl+6HO=2HIO+10HCl 因单质碘被氯气氧化而看不到蓝色。 2223 2 方案?:将氯水滴入碘化钾溶液中，再加入有机溶剂CCl等，观察有机层4 颜色的变化。 方案?:一定量的氢氧化钠溶液加入到氯水中 4方案?:对比新制氯水和氯气的颜色。 ,结论,新制氯水有氯气分子。 ,2、探究新制氯水中有无氯离子( Cl)的方案 方案:先向少量新制氯水中滴加AgNO溶液，再加入稀HNO33 ,结论,新制氯水有氯离子。 3、探究新制氯水的酸性的方案 1方案?向NaCO固体粉末中加入少量新制氯水 23 问题a: 没有产生大家所预计的大量气泡，现象不明显。是不是由于新制氯水加少了, 学生活动:仍然现象不是太明显，只有少量的气泡。 设计对比实验:分别用稀盐酸、蒸馏水、新制氯水与NaCO固体粉末反应 23,结论,通过此时反应现象得出氯水能与NaCO固体反应生成气泡必定是氯水23 中含有盐酸的结果，但是氯水中盐酸含量少，说明了氯气与水反应程度较小。 问题b:实验时在看到有少量的气泡同时，也看到了新制氯水褪色，是不是Cl和NaCO反应呢, 223 设计对比实验:分别用干燥的氯气和新制氯水与NaCO固体反应 23 ,结论,只有后者才看到气泡说明氯气是和水反应，而氯水的颜色褪去要学习化学平衡的理论才能解决。 2方案?向新制氯水中滴入几滴石蕊试液。 问题:紫色石蕊试液遇氯水为什么变红很快又褪色呢,你能设计出实验，较长时间观察到红色，然后再褪色吗, 学生活动:方案1、方案2 (教师点评) ,结论,氯水具有酸性外，还有一种具有漂白性的物质。 3方案?:在一张pH试纸滴加几滴新制的氯水 学生活动:试纸中间红色迅速变白，周围有一点红色。 ,结论,氯气和水反应除了生成盐酸外还生成了一种具有漂白性的物质。 ,设计意图,此时教学难点通过学生的自主实验，自然的突现出来，这时教师抓住这点为探究2作引导:氯气、盐酸不具有漂白性，还是由于生成了新物质具有漂白性。 二、实验探究2 探究氯水中什么物质具有漂白性, 1方案?:用红纸小纸条一半干燥一半湿润放入盛有固体CaCl的密闭试管中。 2 2方案?:把稀盐酸滴加到盛有少量石蕊试液的试管中。 ,结论,氯气、盐酸不具有漂白性，还是由于生成了新物质具有漂白性。 教师活动:该漂白性的物质是什么，大家从氧化还原角度推测，教师运用讲授法讲解该物质是HClO，通过视频介绍HClO性质。次氯酸不稳定，见光易分解。 学生活动:写出氯气与水反应的化学方程式，并改写成离子方程式。 ,展示,学生的化学、离子方程式。 氯水中的组成:分子:Cl、HO、HClO 22+--- 离子:H、Cl、ClO、OH (极少量的) 3 ,讲述,氯气和次氯酸都具有强氧化性，可用于消毒、杀菌。其中次氯酸具有漂白性。是和有颜色的物质发生氧化还原反应，破坏了有色物质的结构，这是一种永久性的漂白。颜色是不可再恢复的。 三、实验探究3 向滴有酚酞的NaOH溶液中加入氯水，看到溶液褪色，试对褪色原因做出猜想，并设计实验加以验证。 学生活动:方案1、方案2 (教师点评) ,设计意图,加深对所学知识的进一步理解。 ,讲述,现代工业上还是采用把Cl通入消石灰或石灰乳的方法制取漂白粉、漂2 粉精。主要成分很复杂，一般认为是Ca(ClO)和CaCl的混合物，其有效成分是22 Ca(ClO)，此物质正是游泳池所用的消毒剂。 2 研究性课题: 某些地区自来水消毒采用的是氯气消毒，请问氯气消毒的缺点, 有的地区采用ClO消毒，请问ClO消毒的优缺点, 22 请浏览下面网站: 巩固练习:1.以氯气消毒的自来水作溶剂配制下列 化学试剂，药品不会产生明显变质的是:( ) A(Na2CO3 B(NaCl C(NaOH D(KI E. AgNO3 F. 石蕊试液 2.氯气可以用来消灭田鼠，使用方法是将氯气通过软管灌入田鼠洞中，这是利用了氯气以下性质中的 ( ) ?黄绿色 ?密度比空气大 ?有毒 ?较易液化 ?能溶解于水 A、??? B、?? C、?? D、??? 教后记:本节课从以下三点特点设计: 1、探究性。课堂教学的主要活动是解决问题，教师用探究的方法提问，然后学生使用各种资源解答和寻找答案。通过探究学生能很好地完成知识目标。 2、主体性。本节课的教学活动从教师的教为主转移da哦以学生的学为主。知识不再是教师传授的，而是学生主动建构的，形式多种多样地体现在整个课堂，为能力目标的完成作了很好的铺垫。 3、协作性。本节课中设计的问题，要求教师与学生，学生与学生之间必须共同探索，并在探索的 过程中相互流质疑，了解大家的想法。在整个学习过程中都体现了学生的团结协作，从而可以有效地提高了学生的合作精神。 4 拓展视野: 介绍“新型灭菌消毒剂 二氧化氯” 在通常情况下，二氧化氯(ClO2)是一种有刺激性气味的黄绿色气体，沸点为11?。在常温下，1L水中约能溶解2.9g二氧化氯。 二氧化氯的应用十分广泛，除用于一般的杀菌、消毒外，还广泛地用于环保、灭藻、漂白、保鲜、除臭等方面。二氧化氯现已被世界卫生组织(WHO)列为AI级高效安全灭菌消毒剂。由于其他含氯消毒剂易形成致癌物质，我国从2000年起就逐渐用二氧化氯取代氯气对饮用水进行消毒。 资料: 自来水的氯化消毒原理及其造成的二次污染 氯化消毒的原理与方法 人类的饮用水绝大多数是经过自来水厂加工生产的地下水。对于清洁的地下水在其转变为饮用水之前，只需加入少量氯化剂就可以防止在输送过程中由于细菌产生的污染;而如果是取自江河中的水，一般就要在水厂进行二次氯化消毒。可见，氯是给水技术中应用最多的一种氧化剂。它广泛用于水的消毒，可消除水中产生臭味的硫化氢、有机物，并可控制水中藻类的繁殖等。这类方法称为氯化法。水的氯化过程使用的主要作用的是次氯酸。对能产生臭味的无机物来说，它能将其彻底氧化消除，对于有生命的天然物质如藻类、细茵而言，它能破坏细胞膜内的酶系统而使其失去活性，使细菌的生命活动受到障碍而死亡。因次氯酸本身呈电中性。容易接近细菌体而显示出良好的灭茵效果。次氯酸根离子也具有一定的消毒作用，但它带有负电荷而较难以接近细胞体，因而较之次氯酸其灭茵效果要差得多。次氯酸是一种弱酸，在pH值6以下很少电离，次氯酸和次氯酸根的含量与水温和pH有关。在一般的常温、中性水中，HClO,ClO?的含量比分别 HClO和ClO?又称为有效游离氯。 为80%和20%。 氯化法所用药剂除气态和液态氯之外，还有以下几种: (1) 漂白粉CaCl(OCl) 这是石灰氯化而得到的制品 Ca(OH)2+Cl2=CaCl(ClO)+H2O 在溶液中可电离而生成次氯酸根离子， CaCl(ClO)=Ca2++Cl?+ClO? 一般漂白粉中含CaCl(ClO)约70%，实际有效氯约含35%，在保存中易 于散失，可用于简易氯化条件。 (2) 漂白精或次氯酸钙Ca(ClO)2 这种制品中含实际有效氯70—80%，高于一般漂白粉，且在保存中较稳 定，在容液中同样持成次氯酸根离子。 (3) 次氯酸钠NaClO 以氯气通入苛性钠制得。这种制品是溶液，比前两种石灰乳状液便于使 用。以上三种次氯酸盐都是生成次氯酸根离子发生水解反应。因分子状的 HClO为量不多，其效果不如Cl2强有力。 (4) 氯—氨 氯和次氯酸可与氨反应生成一氯胺、二氯胺和三氯胺。一氯胺和二氯胺 具有明显的消毒作用。因此，在水消毒时也可以采用这种方法，即氯氨法。 它的作用原理是:氨在水中存在电离平衡: NH3+H2O=NH4++OH? 5 氯水分解后的次氯酸可以与NH3和NH4+双双发生反应。 NH3+HClO=NH2Cl+H2O (1) NH4++HC1O=NH2C1+H3+O (2) NH2C1+HC1O=NHC12+H2O (3) NH2C1+2HC1O=NC13+2H2O (4) 反应生成一氯胺后，可以继续反应生成二氯胺及三氯胺。一氯胺和二氯胺具有一定的消毒能力，但氯胺的消毒能力要比氯低。例如对某种芽胞消毒时，NHC12的消毒效果就相当于HC1O的60%。氯胺消毒机理可以认为是一种重又放出HC1O的过程，亦即(1)、(2)、(3)、(4)等式的逆向反应。由于这些反应都是趋向于氯胺的一方，逐步放出HOC1，逐步对发生氧化反应，所以氯化和消毒作用进行缓慢，这样，在氯化的同时投加氨，就优先生成氯胺，然后逐步对其它物质发生氧化，溶液中的游离氯很少。因此，氯胺是把氯储存起来，在需要时逐渐放出。在水中含酚时，若采用氯氨法消毒，由于优先生成氯氨，可避免产生氯酚臭味，氯胺的作用时间长，可在水中较长时间保持氯化杀茵作用，所以使用氯氨消毒可以防止细菌再次污染繁殖。 (5) 各种氯化剂有效成分的比较 各种氯化剂的氯化能力可以用有效氯来表示。它的含义是氯化剂所含 C1中可起氧化作用的比例，是以C12作为100%来进行比较的。C12含有 2C1，在起氧化作用时，夺取的电子数也是2e?，其有效系数可认为等于 2e?/2C1，其它的氯化剂可按这一原则进行计算。计算所得为理论有效氯 含量，实际产品不一定达到。各种氯化剂的有效氯见下表: 化合C1 HOC1 NaOC1 CaC1( Ca(OC2 物 OC1 l) 2有效100 135(4 95(4 56 99.2 氯 化合C1OCl NHCl NCl C1ONaClONH22223物 酸性 中性 2 有效263 52.6 156.8 138 165 265.5 氯 6