高中化学必修一 专题2.2.2 氯水成分的探究

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第二章  海水中的重要元素----钠和氯第二节 氯及其化合物第2课时  氯水成分的探究 ( 1)能通过实验探究氯水的成分,体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，培养证据推理意识。(2)通过对氯水成分的探究，继续完善含氯元素的物质间的转化关系，进一步了解研究物质的思路和方法。(3)通过化学与职业的学习，体会化学对生活、环境保护的重要意义，增强社会责任感。【内容分析】氯气分别与水、氢氧化钠的反应是整个氯气教学的重点和难点。为此，本节课以氯水的成分探究作为项目进行学习。整个过程以水质检验员为引子，穿插了次氯酸的漂白性、氯离子的检验等内容。这些探究内容总共包含三个实验方案的设计，两个演示实验。两个演示实验涉及到了次氯酸的漂白性和氯离子的检验，是本节课的重点和难点。为突破这两个重点和难点，需引导学生从实验干扰因素的视角对实验结论的科学性进行预测、探究，体现了科学态度和社会责任相结合的思想，强化证据推理意识。从内容的选取看，重视实验探究的应用价值，通过化学与职业让学生明白化学对生产生活的重要影响，使学生进一步认识到要学好知识并正确运用，能让资源更好地为人类服务，从而发展社会参与意识，建立社会责任感。本节内容以氯水的成分的探究为载体，深化了非金属及其化合物的研究模型，突出了对学生化学学科核心素养的培养，有利于后续硫、氮及其化合物的学习。.【教学重点和难点】重点：次氯酸的漂白性、氯离子的检验；实验探究的研究思路和方法的建构。难点：次氯酸的漂白性和氯离子的检验的干扰因素的排除。【教学流程】【学习任务一】身边的化学，发现问题【化学与职业】水质检验员水质检验员是指对天然水、工业用水、生活用水等的物理性质、化学性质及生物性质进行检验和评定的专业技术人员。水质检验的目的是考察和研究环境质量、水的污染性或水受污染的程度、水质是否适宜使用，
以及水处理过程的效率等。自来水厂，污水处理厂，玻璃加工、制药、食品和化工企业等都需要进行水质检验。例如，自来水厂水质检验员的工作就是在自来水出厂前，利用化学分析仪器等对水中的一些物质，如硫酸根离子、氯离子、放射性物质、微生物和有机物等进行检测，并对检测数据进行分析，以确保百姓家中的自来水达到国家《生活饮用水卫生标准》。
【思考】为何自来水中有Cl-？因为自来水用氯气消毒，部分氯气和水发生了反应，生成了 Cl-。【设计意图】从实际生活出发，引发学生兴趣，同时落实科学态度与社会责任素养。
回顾氯气和水的反应，包括Cl—在内，氯水中含有哪些微粒？请设计实验验证。  H+ 、Cl—、Cl2 、H2O、HClO ......观察一瓶氯水
现象：浅黄绿色             初步结论：含有Cl2【学习任务二】实验探究，分析解决问题实验探究：检验Cl2取一个装满氯水的矿泉水瓶(将瓶盖换成橡皮塞)，先让学生观察氯水的颜色。然后用注射器向此矿泉水瓶中注人一定体积的浓氢氧化钠溶液,振荡，观察现象。
现象：注人浓氢氧化钠溶液后，氯水黄绿色褪去，同时矿泉水瓶变瘪。
结论，氯水中含有氯气，且氯气与氢氧化钠溶液发生了反应。【设计意图】通过补充实验，检验学生对氯气性质的掌握情况，同时落实实验探究与创新意识素养。实验探究：检验H+方案1：取少量氯水于试管中，滴加NaHCO3溶液现象：产生气泡 
方案2：取少量氯水于试管中，加入一小块锌片 
现象：产生气泡  方案3：取少量氯水于试管中，滴加石蕊溶液现象：溶液先变红，后褪色实验探究：检验次氯酸【设计意图】温故知新，通过异常情况引发新的思考，落实宏观辨识与微观探析素养。【思考】为什么在氯水中滴加石蕊溶液，会先变红，后褪色？先变红，是因为含有H+，后褪色，是因为HClO的强氧化性使石蕊溶液被漂白了。
【思考】氯气也有强氧化性，如何证明是因为HClO的强氧化性使石蕊溶液被漂白，而非氯气的强氧化性使石蕊溶液被漂白？
【实验2-8】
(1)取干燥的和湿润的有色纸条(或布条)各一条,分别放入两个盛有干燥氣气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象。
干燥有色纸条不褪色，湿润有色纸条褪色。说明具有漂白性的是HClO，而非氯气。
(2)将有色鲜花放入盛有干燥氣气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象。
鲜花中也有水，因此鲜花也被HClO漂白了。【评价任务一】往稀氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，再逐滴滴加氯水，会有什么现象?往稀氢氧化钠溶液中滴加酚酞溶液，溶液变红，逐滴滴加氯水后，红色褪去。
实验中酚酞褪色的原因是什么?是因为Cl2与碱发生了反应，还是因为氯水中含有的HClO起了漂白作用?你能否设计实验证明哪种猜测是对的呢?
【答案】向褪色溶液中再滴加NaOH溶液，若红色再现，则是Cl2与碱发生了反应；若红色不再现，则是氯水中含有的HClO起了漂白作用。【设计意图】通过实验探究，进一步理解次氯酸的漂白性，同时落实实验探究与创新意识、模型构建与证据推理素养。
实验探究：检验Cl-  
【思考】如何证明氯水中有Cl-？ 
【实验2-9】
在两支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。
现象：滴入AgNO3溶液后，两支试管中都有白色沉淀生成。解析：Cl- + Ag+ =  AgCl↓
【思考】与银离子生成白色沉淀的是否只有氯离子？【实验2-9】
在第三支试管中加入2~3 mLNa2CO3溶液，然后滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。
现象：滴入AgNO3溶液后，第三支试管中有白色沉淀生成。解析:CO32- + 2Ag+  = Ag2CO3↓【思考】如何区分氯化银沉淀和碳酸银沉淀？【实验2-9】
在上述三支试管中分别加入少量稀硝酸，观察现象。
现象：前两支试管中的白色沉淀不溶于稀硝酸；第三支试管中的沉淀溶于稀硝酸。
解析: Ag2CO3+ 2H+ = 2Ag+  +CO2↑+H2O
【小结】氯离子的检验方法上述实验证明如果溶液中存在CO32- 时，用AgNO3溶液检验Cl- 的实验就会受到干扰。因此，在用AgNO3溶液检验Cl- 时，一般先在被检测的溶液中滴人适量稀硝酸,使其酸化,以排除CO32- 等的干扰，然后滴入AgNO3溶液,如产生白色沉淀，则可判断该溶液中含有Cl-。
【设计意图】通过实验探究，理解氯离子的检验方法，构建离子检验模型，为其他离子的检验打下基础。同时落实实验探究与创新意识、模型构建与证据推理素养。
【评价任务二】下列说法正确的是：A、Cl2有毒，Cl-也有毒               B、Cl和Cl—化学性质一样    
C、Cl2和Cl—都是黄绿色   D、某溶液滴人适量稀硝酸,再滴入AgNO3溶液，有白色沉淀，说明该溶液中含有Cl—
【答案】D【小结】新制氯水的成分通过上述实验，可知氯水是混合物。结合实际情况，我们可得出新制氯水成分为：
分子：Cl2， H2O ，HClO,
离子：H+，  Cl—， ClO－ ，OH—(微量)
【知识拓展】实际上新制氯水中还有 ClO－ ，OH—(微量) 。所以我们可以用“三分四离”来记忆氯水的成分。至于为何含有 ClO－ ，OH—(微量) ，有兴趣的同学课后可查阅文献进行了解。
【讨论】结合次氯酸的性质，你认为氯水放置久了之后，成分会有何变化？  
因为次氯酸会分解，所以久置氯水中没有HClO和ClO－ ，同时受到光照等因素影响，氯气可能会挥发或继续反应，导致久置氯水中也没有了氯气。因此久置氯水主要成分为H+,  Cl—，相当于盐酸。
【评价任务三】1、下列物质属于纯净物的是
A、液氯                  B、氯水     
C、漂白粉               D、漂白液【答案】A2．下列关于氯水的叙述正确的是（不定项，可能有一个或两个答案）
A、新制氯水中只含Cl2和H2O分子
B、新制氯水可使紫色石蕊试液先变红，后褪色
C、光照氯水有气泡逸出，该气体是Cl2
D、氯水放置数天后pH值变小【答案】BD
3、将Cl2通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是________________
【答案】HClO、Cl2、ClO-
4.下列说法正确的是
A、在饱和氯水中Cl-、NO3-、 Na+、CO32-可以大量共存
B、用pH试纸测得氯水pH=4
C、向石蕊溶液中滴加氯水，溶液先变红后褪色
D、将氯气溶于水制备次氯酸的离子方程式：
       Cl2＋H2O == 2H＋＋Cl－＋ClO－
【答案】C
【评价任务四】教材P47 练习与应用 
3.如右图所示，在A处通人未经干燥的氯气。当关闭B阀时，C处的红布条看不到明显现象;当打开B阀后，C处的红布条逐渐褪色。则D瓶中盛放的溶液可能是(             )。
①饱和NaCl溶液    ②NaOH溶液             ③H2O             ④浓硫酸
A.①②         B.①③         C.②④        D.③④
【答案】C4.请填写下列空白。
(1)在常温下，将Cl2通人NaOH溶液中，可以得到一种漂白液。
上述反应的离子方程式为___________________________,该漂白液的有效成分是__________(填名称)。
(2)检验该漂白液中是否含有Cl-的方法是____________________________________________， 有关反应的离子方程式为______________________。
【答案】（1）Cl2 + 2OH- = Cl- +ClO- +H2O    次氯酸钠 （2）向溶液中加人稀硝酸酸化后,再加入硝酸银溶液，观察是否产生白色沉淀
Ag+ + Cl- = AgCl ↓
【设计意图】氯水成分探究属于高考热点之一，在学习初期应通过多角度检测学生的掌握情况，通过反馈进一步落实学生的知识、能力以及素养。一、实验[实验2-8 ]
（1）取干燥的和湿润的有色纸条(或布条)各一条,分别放入两个盛有干燥氣气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象。
（2）将有色鲜花放入盛有干燥氣气的集气瓶中，盖上玻璃片，观察现象。【注意】（1）实验所用氯气和有色布条一定要干燥。有色布条的颜色最好是自行染上的。可取白纱布条，用红墨水染成红色，晾干备用。（2）所用的花朵尽可能选择含水分较多、颜色鲜艳的,这样可使颜色变化明显。建议增加一个氯气与水反应和氯气与碱反应的对比实验。[实验2-9 ]在三支试管中分别加入2~3 mL稀盐酸、NaCl溶液、Na2CO3溶液，然后各滴入几滴AgNO3溶液，观察现象。再分别加入少量稀硝酸，观察现象。【注意】对于此实验，地区不同，自来水中滴人AgNO3溶液的现象可能不同。分别向稀盐酸和NaCl溶液中加入AgNO3,溶液都产生白色沉淀，再加稀硝酸，沉淀都不溶解。向Na2CO3溶液中加入AgNO3,溶液产生白色沉淀，再加稀硝酸,沉淀溶解，且放出气泡。【建议】在初中化学的学习中，学生已了解了盐酸、NaCl分别与AgNO3溶液的反应。在介绍Cl-的检验时，可以先复习这两个反应,带领学生完成实验并观察现象，引出“与银离子反应生成白色沉淀的是否只有氯离子”的问题，最终通过实验让学生掌握氯离子的检验方法。二、化学与职业水质检验员水质检验员是指对天然水、工业用水、生活用水等的物理性质、化学性质及生物性质进行检验和评定的专业技术人员。水质检验的目的是考察和研究环境质量、水的污染性或水受污染的程度、水质是否适宜使用，
以及水处理过程的效率等。自来水厂，污水处理厂，玻璃加工、制药、食品和化工企业等都需要进行水质检验。例如，自来水厂水质检验员的工作就是在自来水出厂前，利用化学分析仪器等对水中的一些物质，如硫酸根离子、氯离子、放射性物质、微生物和有机物等进行检测，并对检测数据进行分析，以确保百姓家中的自来水达到国家《生活饮用水卫生标准》。
三、课后练习（教材P47~48）3.如右图所示，在A处通人未经干燥的氯气。当关闭B阀时，C处的红布条看不到明显现象;当打开B阀后，C处的红布条逐渐褪色。则D瓶中盛放的溶液可能是(             )。
①饱和NaCl溶液    ②NaOH溶液             ③H2O             ④浓硫酸
A.①②         B.①③         C.②④        D.③④
【答案】C【解析】关闭B，则气体经过液体，再与布条接触，无现象，说明该液体可以与氯气反应，导致最终没有次氯酸生成，或是非水溶液，也会导致试管没有次氯酸进入。因此答案选C。4.请填写下列空白。
(1)在常温下，将Cl2通人NaOH溶液中，可以得到一种漂白液。
上述反应的离子方程式为___________________________,该漂白液的有效成分是__________(填名称)。
(2)检验该漂白液中是否含有Cl-的方法是____________________________________________， 有关反应的离子方程式为______________________。
【答案】（1）Cl2 + 2OH- = Cl- +ClO- +H2O    次氯酸钠 （2）向溶液中加人稀硝酸酸化后,再加入硝酸银溶液，观察是否产生白色沉淀
Ag+ + Cl- = AgCl ↓