21届人教版高一上学期必修第一册同步备课： 氯气的制备（备课堂教案）

第二章海水中的重要元素----钠和氯第二节氯及其化合物第3课时氯气的制备(1)能通过氯气的制备,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)通过氯气的制备，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)通过氯气的制备，体会环境保护的重要意义，增强社会责任感。(4)通过价类二维图的构建，掌握物质研究的基本思路和方法。【内容分析】本节内容以氯气的制备为主线，对气体的制备模型进行了初步构建。该模型包括发生装置、除杂装置、收集装置和尾气处理装置。通过研究该模型的选择依据，深化氯气的性质，让学生对于氯及其化合物的相互转化理解得更透彻。在完成气体制备模型的构建后，本节还从氧化还原的角度深入探讨了氯气制备的原理，更好地落实了宏观辨识和微观辨析、模型构建和证据推理素养。在内容的选取上，借助了初中氧气和二氧化碳制备的知识作为对比，让学生的学习进一步体会对比法、归纳法等对于化学学习的重要性。此外，在完成氯气制备的探讨后，还增加了氯的价类二维图的构建。通过该活动，让学生进一步构建非金属及其化合物的研究模型，为学生后续学习其他的非金属元素及其相应的化合物等奠定了基础。【教学重点和难点】重点：氯气的制备；气体制备的研究思路和方法的建构。难点：装置的选择依据。【教学流程】【学习任务一】温故知新，追求新知回顾氯气有什么用途？1.自来水消毒2.制漂白液3.制漂白粉、漂粉精4.氯气是重要的化工原料【思考】怎样制备氯气？舍勒发现氯气的方法至今还是实验室中制取氯气的主要方法之一。在实验室中，通常用浓盐酸与二氧化锰反应来制取氯气，装置如图2-17所示。请写出制取氯气的化学方程式。MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O【设计意图】温故知新，引发学生的兴趣。同时通过方程式的书写，巩固氧化还原知识。【思考与讨论】(1)观察图2-17所示的装置，你能说出其中NaOH溶液的作用吗?吸收多余的氯气，防止环境污染。【方法导引】（1）是否所有气体制备实验都要进行尾气处理？尾气处理主要针对有毒或对环境有污染的气体。（2）尾气处理的依据是什么？依据是气体本身的性质。【学习任务二】对比归纳，构建气体制备模型【思考与讨论】(2)回顾初中所学的氧气、二氧化碳等气体的实验室制取方法，将相关内容填入下表。讨论氯气的制备装置和它们一样吗？如果一样，属于哪一种？如果不一样，请类比归纳氯气的制备装置。氯气的实验室制取是固体+液体加热制取气体，不属于初中学习的任何一种实验室制取模型，一般会选取分液漏斗、圆底烧瓶和酒精灯组装气体发生装置。【方法导引】如何选择气体的发生装置？依据反应物的状态和条件。【思考与讨论】(3)根据上述装置图归纳氧气、二氧化碳和氯气是怎样收集的？依据是什么？氧气用了排水法收集，二氧化碳和氯气都用了向上排空气法收集。【方法导引】依据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水反应，选择收集装置。【思考与讨论】(4)应用上述装置能否收集到纯净干燥的氯气？如果不能，杂质是什么。不能。浓盐酸会挥发，而且含有水蒸气。【思考与讨论】请根据以下信息，设计实验方案，制备并收集一瓶纯净干燥的氯气。1.常温常压下，HCl的溶解度为1：5002.常见除杂装置3.常用干燥剂：浓硫酸、碱石灰（主要成分氧化钙和氢氧化钠）【思考】如何验满？取一小片湿润的淀粉碘化钾试纸于集气瓶口，若试纸变蓝，则集气瓶已充满氯气。【思考与讨论】（5）气体的除杂装置选择依据是什么？【方法导引】依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置;（6）在设计实验室制取气体的装置时，应考虑哪些方面?【方法导引】选择和组装实验室制取气体的装置时，应考虑装置的选取依据和装置的连接顺序。【方法导引小结】实验室中制取气体装置的设计实验室中制取气体的装置包括发生装置和收集装置，根据实际需要，还可增加除杂装置和尾气处理装置等。选择各部分装置时，应注意:依据反应物的状态和反应条件，选择气体的发生装置;依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置;依据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水反应，选择收集装置;依据气体的性质，选择尾气处理装置。装置的连接顺序一般为:发生装置→除杂装置(如需要)→收集装置-→尾气处理装置(如需要)。【设计意图】通过氯气的制备，掌握气体制备的各个装置选择的依据以及装置的连接顺序，构建气体制备模型，落实实验探究创新意识、模型构建与证据推理素养。【评价任务一】据台湾媒体报道，北县中和市锦和中学的部分学生，在清扫厕所时误以为浴厕清洁剂（主要成分是盐酸）与漂白液混合，清洁效果会更强，结果混合后产生氯气，并冒出大量浓烟，九名学生疑似氯气吸入过多，身体不适被送往双和医院，诊治后幸无大碍。请尝试写出产生氯气的化学方程式。2HCl＋NaClO=NaCl＋H2O＋Cl2↑【思考与讨论】对比上述方程式与实验室制备氯气的方程式，你能总结出制备氯气的原理吗？两个反应中盐酸都是做还原剂，要制备氯气可在浓盐酸中加入氧化剂。【思考与讨论】模仿上述方程式，试着用你熟悉的试剂写出其他制备氯气的方法。【设计意图】结合氧化还原反应，拓展氯气的制备知识，巩固氧化还原知识。【评价任务二】1.分析下列反应，回答问题。1._________是氧化产物，_________是还原产物2.浓盐酸表现出________性和________性3.氧化剂与还原剂的质量之比为________【答案】Cl2Cl2还原酸73：492.实验室中为进行有关氯气的性质实验，需要4瓶体积为100mL的氯气。(常温下，氯气的密度为2.91g/L。)(1)制取4瓶氯气，理论上需要MnO2的质量是多少?(2)实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量，主要原因是什么?【答案】1.426g实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量【解析】需制备氯气0.1*2.91*4=1.164g，MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O根据反应方程式可计算需要MnO2的质量是1.426g。实际实验中不能实现全部转化，要考虑损耗，所以实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量。【设计意图】通过氧化还原的知识应用，回顾初中质量的计算知识，为后面学习物质的量打下基础。【评价任务三】1.在实验室中用浓盐酸与MnO2共热制取Cl2并进行相关实验。下列收集Cl2的正确装置是___________。【答案】C2.对比上述C装置与教材中氯气收集的装置，有什么区别，哪个更合理。【答案】C装置更合理。因为氯气和氢氧化钠反应后，会导致导管口压强减小，容易产生倒吸。【评价任务四】【答案】A【解析】A.二氧化碳中含有氯化氢，需用饱和碳酸氢钠溶液除去氯化氢，不能用饱和碳酸钠，因为碳酸钠和二氧化碳也反应，故A不能达到目的；B．氯气中混有少量的氯化氢气体，可以用饱和食盐水除去；饱和食盐水在吸收氯化氢气体的同时，也会抑制氯气在水中的溶解，故B项能实现除杂目的；C．氮气中混有少量氧气，在通过灼热的铜丝网时，氧气可以与之发生反应：，而铜与氮气无法反应，因此可以采取这种方式除去杂质氧气，故C项能实现除杂目的；D.一氧化碳中含有二氧化碳，可用氢氧化钠除去二氧化碳，D达到目的。【设计意图】通过高考题的改编，结合初中知识以及气体制备的除杂与尾气处理知识，检测学生的学习成果，落实证据推理与模型构建、宏观辨识与微观辨析素养。【学习任务五】模型构建，形成知识体系请把氯及其常见化合物填入下图。画出它们之间的转化关系，并写出相关的化学方程式或离子方程式。（课后完成）单质KClO3Ca(ClO)2【设计意图】元素化合物的知识比较零散，通过价类二维图进行归纳总结能有效提高学习效率，在整个元素及其化合物的学习过程中必须不断强化。一、思考与讨论(1)观察图2-17所示的装置，你能说出其中NaOH溶液的作用吗?(2)结合初中所学的氧气、二氧化碳等气体的实验室制取方法讨论:在设计实验室制取气体的装置时,应考虑哪些方面?【答案】(1)NaOH溶液的作用是吸收多余的氯气，防止环境污染。(2)选择和组装实验室制取气体的装置时，应考虑装置的选取依据和装置的连接顺序。【建议】在实验室制法的学习中，可结合初中所学习的氧气、二氧化碳气体的制备，帮助学生梳理出从实验原理的分析到实验装置的选择，再到实验仪器的连接的基本思路，构建制取气体的方法模型。二、方法导引实验室中制取气体装置的设计实验室中制取气体的装置包括发生装置和收集装置，根据实际需要，还可增加除杂装置和尾气处理装置等。选择各部分装置时，应注意:依据反应物的状态和反应条件，选择气体的发生装置;依据气体及其所含杂质的性质，选择除杂装置;依据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水反应，选择收集装置;依据气体的性质，选择尾气处理装置。装置的连接顺序一般为:发生装置→除杂装置(如需要)→收集装置-→尾气处理装置(如需要)。三、日常生活情境的应用84消毒液与洁厕灵(酸)能否混合使用?【建议】一、可通过具体生活案例引入。如“据台湾媒体报道，北县中和市锦和中学的部分学生，在清扫厕所时误以为浴厕清洁剂（主要成分是盐酸）与漂白液混合，清洁效果会更强，结果混合后产生氯气，并冒出大量浓烟，九名学生疑似氯气吸入过多，身体不适被送往双和医院，诊治后幸无大碍。请尝试写出产生氯气的化学方程式。”二、可通过实验探究引入：探究84消毒液与酸反应得到的气体产物的性质，包括实验中观察到的物理性质，分别遇干、湿红色石蕊试纸的现象等，获取证据进行推理，培养证据意识。实验结论:得出84消毒液与洁厕灵不能混合使用的结论，发展学生的社会参与意识。这样的教学设计,问题来自于实际生活，探究中突出了对证据意识的培养，也突出了化学学习的社会价值。四、课后练习（教材P48）6.实验室中为进行有关氯气的性质实验，需要4瓶体积为100mL的氯气。(常温下，氯气的密度为2.91g/L。)(1)制取4瓶氯气，理论上需要MnO2的质量是多少?(2)实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量，主要原因是什么?【答案】1.426g实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量【解析】需制备氯气0.1*2.91*4=1.164g，MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O根据反应方程式可计算需要MnO2的质量是1.426g。实际实验中不能实现全部转化，要考虑损耗，所以实际称取的MnO2固体的质量必须适当多于理论量。