【教案】研究物质性质的程序 普通高中化学教科书必修一鲁科版第一章第二节第二课时

研究物质性质的基本程序（第二课时）

课型：新授课

课时：1课时（40min）

教学目的

1. 通过研究氯气的性质过程，了解研究物质性质的过程，掌握氯及其化合物的性质，发展证据推理与模型认知的核心素养。

2. 通过设计氯气与水反应的实验，感受设计实验需要注意的事项，发展科学探究与创新意识的核心素养。

3. 通过了解氯气的用途，感受化学知识在生活中的广泛应用，能够根据物质性质加以利用，发展科学态度与社会责任的核心素养。

教材分析

本课时内容位于鲁科版普通高中教科书化学必修第一册第一章第二节第二模块，在上一模块，教材借用研究钠的性质解释了研究物质性质的方法及其应用，本模块内容则呈现了研究物质性质的完整的科学的程序，将方法应用于具体流程中。教材先以图表的形式展示了该模块内容的框架，即对物质性质研究遵循的基本程序。接着，用研究氯气性质的案例，对基本程序的框架进行填充。研究氯气性质的流程依次为：认识物质的物理性质，根据物质类别预测氯气的性质，设计实验验证预测的性质，发现新问题进一步研究，得到结论。在研究氯气物理性质时，要让学生思考，我们可以简单观察或通过简单实验得知的性质有哪些。在推测性质的环节，注意联系上一课时的分类法，可以联想氧气的性质推测氯气性质。在实验环节，设置了氯气与金属单质反应、与非金属单质反应、与水反应，其中对于氯气与水的反应，在设计相关教学环节时，注意让学生氯水颜色褪去以及纸条颜色褪去的原因，思考如何创设实验条件，使得实验结果更合理。在研究完氯气的性质后，依据氯气的性质，教材最后分析了氯气的应用。

本课时内容，学生接触到第一种非金属元素氯，学生对氯的单质及其化合物的性质的理解还没有涉及到微观原子结构对性质的影响，教师可以从实验现象入手帮助学生记忆掌握。

学生分析

上一课时，通过研究金属钠及其化合物的性质，学生对于研究物质性质的基本方法进行了详细的学习，并初步体会了研究物质性质的基本程序，但是还无法清晰地认识到一个科学的研究程序，不能独立完成研究某种物质的性质。在本课时内容的教学中，一定要充分联立上一课时的内容，通过研究氯气的过程让学生体会研究物质性质的完整程序，引导学生思考研究物质性质所需要的步骤以及注意的细节，培养学生的严谨性与科学性，同时由于涉及到直观的现象，可以借助演示视频与现场实验调动学生积极性。

教学重难点

教学重点：

1. 在知识层面，认识氯气的物理性质，掌握氯气的化学性质，包括与金属单质、非金属单质、水的反应。

2. 通过对氯气溶解性的研究，掌握氯气与水的反应以及部分含氯元素化合物的性质，了解氯的单质及其化合物的用途。

3.通过研究氯气性质的过程，认识研究物质性质的基本程序，并能自行设计程序研究某物质的性质。

教学难点：

通过设计探究氯气与水反应的实验，体会控制条件在实验探究中的作用，深刻理解氯气溶于水的微观结果。

教学媒体

黑板、电子白板

相关视频：氯气与金属单质钠、铜、铁，与非金属单质氢气的反应。

教学流程

通过上一个课时的研究，我们研究了钠的单质及其化合物的性质，体会了研究物质性质的方法，那么请同学们回忆上节课的内容并思考，要研究物质性质需要哪些环节呢？

学生们回答。

展示PPT，内容为研究物质性质的基本程序图示。

很好，要研究某种物质的性质，我们首先要观察物质的外部特征，比如说物质的颜色、气味、状态等物理性质。然后，要预测物质的性质，我们一开始并不知道物质的性质，那么怎么研究呢，是不是要预测它的性质然后进行验证啊。那么根据什么进行预测呢，根据物质所属的类别或者相关的反应规律，用分类法进行推断。接着，设计实验进行检验，验证我们的预测，若发生特殊的现象，则分析原因、提出新的问题，进一步研究。最后根据我们的实验结果进行解释与结论。一个完整的程序包含很多的细节，但它的框架就是这么简洁。接下来，请同学们跟着我遵循该框架一起研究某种物质的性质，体会这一过程。

展示PPT，内容为研究氯气的性质。

我们的目的是研究氯气的性质，根据研究物质性质的基本程序，首先要认识物质的物理性质，观察物质的外部特征。请一位同学来协助我完成这个环节。

展示集气瓶内的氯气。

该无色透明的集气瓶内装满了氯气，很明显，氯的单质是一种黄绿色的气体。请XX帮助我闻一闻氯气的气味，注意闻气体气味的科学方法。

学生闻氯气气味，并回答该气体有刺激气味。

氯气的气味具有强烈刺激性。接下来，还是请XX协助我观察氯气的溶解性，这里选用的溶剂是水，将充满氯气的试管倒扣在水槽中，同学们注意观察现象。

试管中氯气颜色变淡，液面上升。

该现象说明，氯气能溶于水。通过我们的观察，得知氯气具有这些物理性质。

展示PPT，内容为氯气的物理性质。

这里要说明，物质的一些物理性质如熔点、沸点、密度等，我们无法直接观察到，需要借助有关仪器。（物理性质和化学性质的区别如果学生有疑问可以解释）根据氯气的溶解性以及密度，如果要收集氯气我们可以用什么方法？没错，向上排空气法。因为氯气能溶于水且密度大于空气。

在认识氯气的物理性质后，下一个环节是预测它的化学性质。从物质类别来说，氯气属于非金属单质。那么根据之前学习过的非金属单质，比如氧气的性质，请同学们预测氯气可能有哪些性质呢？

学生预测氯气性质。

同学们的预测都很有道理，氯气可能会与非金属单质如氢气发生反应，可能与金属单质发生反应。那么它是否真的具有这些性质呢？我们接下来用实验进行检验。由于下面的实验有一定的危险性，这里用演示实验视频进行，同学们注意观察现象并记录。

展示实验视频，金属钠与氯气的反应。

金属钠与氯气的实验中，先切去钠的外表面是因为钠的表面可能氧化，加热至熔成球状是为了达到反应温度。现象是钠在氯气中剧烈燃烧，火焰呈黄色，产生大量白烟，反应的产物是，氯化钠。

展示演示视频，金属铁与氯气的反应。

金属铁与氯气的反应现象是，铁在氯气中剧烈燃烧，生成棕褐色烟。这里向集气瓶中加入少量水后，形成的溶液呈黄色，说明产物为氯化铁。如果是氯化亚铁呢，溶液就会呈现绿色。

展示实验视频，金属铜与氯气的反应。

金属铜与氯气反应现象是，铜在氯气中剧烈燃烧，生成棕黄色烟，加水后形成的溶液呈绿色，产物为氯化铜。

以上三组实验，都是氯气与金属单质的反应，说明氯气能够与金属单质反应生成对应的盐，反应非常剧烈，这反映出氯气是一种很活泼的物质。那么氯气又能否和非金属单质反应呢？继续实验，注意观察现象并记录。

展示实验视频，内容为氯气与氢气的反应。

氢气与氯气反应的实验现象是，纯净的氢气在氯气中安静地燃烧，火焰为苍白色，在瓶口出现白雾。瓶口出现白雾，这说明有易液化的气体，而这种气体正是该反应的产物氯化氢。该实验说明了，氯气能够与非金属单质反应。给同学们一点时间，完成氯气与钠、铁、铜、氢气的化学反应方程式，将实验现象以及对应结论整理在表格中。

学生完成任务。

展示PPT，内容为密闭放置的氯水褪色。

好，同学们基本都完成了。在研究氯气的实验过程中，发现氯水密闭一段时间后颜色变浅，该现象说明了氯气的什么性质呢？请同学们前后四人组成一个小组，分析该现象出现的原因以及预测对应的性质，并设计实验检验。

学生完成任务并分享答案。

同学们的分析与预测有一定的合理之处，那么在氯气溶于水并放置的这个过程中究竟发生了怎样的过程呢，我带同学们一起分析。

氯气为绿色，能溶于水，形成的氯水为绿色，这里的绿色是溶于水中的氯气的颜色。氯水的颜色变浅，由于是密闭环境，氯气无法从溶液中逸出，所以根据现象我们预测氯气与水发生了反应。而怎么来证明这一点呢？提醒一下，我们可以检验产物中粒子的存在，从而证明反应发生，这里我们可以检验氯离子，检验氯离子用硝酸银溶液。若存在氯离子，会生成白色的氯化银沉淀，反之，则无明显现象。

教师实验操作，取少量氯水于试管中，滴加硝酸银溶液，产生白色沉淀。

这个实验说明了，除了水、氯气外，氯水中还含有氯离子，这就说明了氯气与水发生了反应。那么氯气与水反应的产物是什么呢？我们做进一步的实验，同学们注意实验现象。

教师实验操作，取少量氯水于试管中，滴加紫色石蕊溶液。

将石蕊试液滴加到氯水中时，溶液由紫色变为红色后，颜色褪去。由紫色变为红色，这说明反应后的溶液呈酸性，而颜色褪去是什么原因呢？同学们可以说一下你们的猜想。

学们回答。

嗯，同学们的猜测很合理，颜色褪去，说明氯水中含有某种具有使石蕊溶液褪色的物质，那么该种物质是什么呢？可能是氯气，也可能是氯气与水反应的产物。为了找到准确地答案，我们继续进行实验。请同学们思考，如何才能证明使石蕊溶液褪色的是哪种物质呢，如果让你设计实验你会怎么做呢？

这里要注意，具有褪色作用的物质，可能是氯气，亦有可能是氯气与水反应的产物，变量是什么呢？是水。如果我们要在一个实验装置中完成检验，应该先检验氯气，在使氯气与水接触检验两者的产物，防止水的干扰，所以这样要设计实验装置。

展示PPT,内容为实验装置图。

将氯气依次通过装有干燥红纸条和湿润红纸条的集气瓶中，简单分析，如果前者褪色，后者不褪色，说明是氯气具有褪色作用；若前者不褪色，后者褪色，说明氯气与水发生反应的产物有褪色作用。经过实验，发现干燥的红布条不褪色，湿润的红布条褪色，这说明，具有褪色功能的是氯气与水反应的产物，而这种物质就是次氯酸。

展示PPT，内容为氯气与水反应方程式。

氯气溶于水，发生反应，生成氯化氢与次氯酸，请同学们标上化合价，发现次氯酸中氯为+1价。产物次氯酸是一种弱酸，具有漂白作用和杀菌作用，家里用的自来水，用的就是氯气消毒法，将氯气通入自来水中，杀灭水中的细菌，但不要担心，氯气的量很少，在使用过程中一加热氯气就逸出了。次氯酸不稳定，见光或者高温下易分解，生成氧气和氯化氢，同学们尝试写一下方程式。

学生完成任务。

也正因为这个性质，保存次氯酸要存放在棕色瓶内，置于阴凉干燥处。

展示PPT，内容为氯气与氢氧化钠、氢氧化钙的反应。

氯气除了能与非金属单质、金属单质、水反应，还可以与碱发生反应生成盐酸盐、次氯酸盐与水。比如氯气与氢氧化钠反应生成的次氯酸钠是漂白剂的有效成分、与氢氧化钙反应生成的次氯酸钙是漂白粉的有效成分，而氢氧化钙在水中的溶解性很低，所以实际应用中用石灰乳。他们的漂白原理是，次氯酸盐接触水和二氧化碳生成具有漂白作用的次氯酸，分别写一下方程式。

学生们完成任务。

展示PPT，内容为课堂小结。

好，最后我们做一个总结。要研究某种物质的性质，要遵循这样的程序：观察物质的外部特征、预测物质的性质、实验和观察、在实验中发现特殊现象提出新问题并进一步研究、根据实验结果做出解释和结论。我们研究了氯气的性质，氯气的物理性质，氯气的化学性质，注意氯气与金属单质、非金属单质反应的现象，要理解我们是如何设计实验检验氯气与水的反应，要能根据氯气的性质找到对应的应用。课后回去整理笔记，完成XXX。