把握教材和学生资源，演绎氯气性质

褚幼萍

摘要：教材和学生是教学的两种主要资源，它们一静一动的特征决定了教师既要潜心研究、深度解读教材的内在涵义，又要随时关注、敏锐捕捉学生的外在变化。以“氯气性质”的教学为例，从教材和学生两个角度把握教学方向、选择教学方法、演绎化学思想，实现教材的最大价值和学生的最大发展。

关键词：教材；学生；教学方法；氯气

文章编号：1008-0546（2016）09-0046-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.09.018

一、教学思想

教学是一个知识传递、文化传承的系统工程。教材是教学的根本依据，是知识传递的主要载体，是学生获取知识的第一手材料。它蕴含着深刻理性的科学思维和时空跨度巨大的人类活动经验总结，是静态资源。但教材这一宝贵资源如果离开了学生的生动参与，就成了没有生命力的符号。学生处于信息链的末端，是知识接受者和整合体，是教材和课标的最终指向，也是知识的实践者和再生产者，学生是否得到发展是评价一项教学行为是否有效的核心依据。与教材不同，我们的教学对象——学生，则体现出复杂多变的特点，属于动态资源。教材和学生作为教学的两大主要矛盾，使得研析教材、了解学情成为每位教师走入课堂前的必修功课。

常说上课要讲究“入境”、“生情”，再是“悟道”[1]。首先是“入境”，它是指教师研读教材，参阅教辅资料，整合内化、融会贯通后提炼出核心知识与观念，再驾轻就熟、科学合理地组织教学活动。教师只有极致地深入，才能怡然地浅出。当教师对教学内容有深刻的理解与准确的把握时，课堂设计的逻辑和选择的教学方法一定是最简要的。在简要的逻辑和方法引导下，课堂才会聚焦于核心问题，学生才能全身心投入到关键问题的思考中，引出不同观点的碰撞，激起思维的层层浪花，最终开启学生的智慧之门。第二，是“生情”。“情”指学情。学生进入课堂前不是一张白纸，他们都是带着自己固有的认知结构。所以暴露学生的前概念水平和相异构想，打破错误的认知格局，达到新的认知平衡，就是教学的主要任务。当然，教学的效果基本上取决于学生的学习态度。“对于孩子们的学习来说，第一是兴趣，第二是兴趣，第三还是兴趣。”所以，关注学生的学习方式、学习兴趣、思维动态始终是课堂的焦点。第三，是“悟道”，即选择教学方法。教师如何让课堂展示出博大精深的人类知识，洋溢着理性思考的愉悦，唤醒学生的能量并使之爆发、持续，就需要掌握一定的教学理念。

笔者尝试以“氯气的性质”教学为例，阐述如何从教材和学生两方面入手，把好课堂的命脉，选择合适的教学方法，展现学科知识，演绎学科思想，实现学生知识和能力双丰收。

二、深度解读教材，确定教学思路

“氯气的性质”这节内容选自苏教版《必修1》专题2第1单元。在该专题的第2单元，安排的是《钠、镁及其化合物》。本专题的两个单元介绍的均是来自海洋的元素，这些元素及其化合物的性质是建构本专题中两类重要反应——氧化还原反应和离子反应的知识载体，是形成“结构决定性质”、“转化观”、“化学价值观”、“分类观”等的素材支持。

从学科价值看，氯元素是在学时有限的前提下，课程标准和教材本着“少而精”的处理策略，所选取的四种重点元素之一（还包括钠、铝、铁）。氯元素作为典型的非金属肩负着培养学生认识一般非金属元素性质的研究方法的使命。从社会价值看，氯气可以借助物质的转化规律，被用来合成多种化工产品，用以改善生产条件和生活质量，这使它成为工业上应用极广的一种原料，也充分展现了化学作为更新物质、改造世界的有用而有力的一种科学技术。

当然，与此同时，教师不忘了要引导学生运用唯物辩证观去审视化学学科发展，公证、客观无私地去对待化学文化的价值，建立起良好的社会责任感和可持续发展观。

从前后知识的逻辑关系来看，教材在内容安排上暗插着一条能力方法线，遵循一定的教学序和认知序。在本专题前，教材有意铺陈了专题1的知识——《化学家眼中的物质世界》，为学生认识氯气准备了必要的学科方法和研究手段，也是化学学科中重要的思想观念：分类法、实验法和结构决定性质。

当学生利用第1单元的分类观去认识氯气时，很容易将头脑中对不同类别物质性质的了解迁移到对氯气的分析上。当然，教学中还要关注学生知识结构和思维能力的提升，在学生已有认知的起点上，拓展新的分类方法，增强学生对分类观的认同感：氯元素（属于p区元素）具有变价性，这是新的观察视角，它为氧化还原反应的家族新增了归中反应和歧化反应两种类型；氯水成分的探究为可逆反应和离子反应的学习埋下伏笔；次氯酸具有漂白性，这又是一种不同的性质分类；次氯酸的不稳定性和漂白粉的变质问题也引发了学生对物质按“稳定性”标准进行分类的思考。

第2单元安排的是化学中常见的实验研究方法，是探究氯气化学性质的必要工具。教师既要引导学生用好这些实验方法，了解实验探究的一般程序，还要进一步规范学生的实验操作，培养学生的实验习惯。当然，在教学中，还有必要渗透对比思想、定性与定量意识，这是对学生提出新一层次的思维要求。其中对氯水成分的探究，由于学生对漂白性、次氯酸、对比法这三方面内容存在不同程度的陌生感，故有必要进行难点分散。可以先用盐酸遇pH试纸、AgNO3溶液这两个熟悉的实验现象来对比氯水，直观呈现对比思想在科学探究中的重要意义，也降低了难度。漂白性和次氯酸的介绍则另起炉灶：先让学生完成氯水漂白试纸的初识—再观察—深入探究三个步骤，尽量使结论从实验结果中出，更有意让学生经历思维之旅；次氯酸的出场则需要借助信息提示，因为要说明氯水的漂白性来自于次氯酸，还要排除水合氯气分子及其它可能价态氯化合物的干扰，这是高中教学课堂中难以做到的。所以，直接给出科学家的实验结果，能避免根据不完整的实验现象就下定结论的不严密性。

专题1的第3单元描述了微观世界的面貌，有助于培养学生由宏观现象深入微观结构的抽象思维，也是对结构决定性质观点的最好佐证，更有利于高视角深层次地把握元素及其化合物性质的大方向。

专题1中还阐述了化学物质的相互转化关系，渗透着化学学科中重要的转化观、守恒观等思想，这是建构氯元素及其化合物转化图的宏观背景。在勾勒出纵横交错的化学物质转化树后，再描绘氯元素蔓生出的小枝干，都会发觉化学反应呈现出曼妙的韵律之美、空间与时间两个维度上的和谐美，这就是化学学科魅力给人带来的美的享受。

在理清教材发展演化脉络的基础上，笔者确定了大体的教学思路：由分类思想入手，按照物质类别对氯气进行分类并预测相关性质；围绕重点性质展开探究，并结合信息资料，分析揭示相关原理，拓展延伸氯气的用途，提出新的分类标准；最后提炼元素化合物知识的学习方法和学科观念，联系生活、生产和整个自然界，启示学生要追求人与社会、人与自然的和谐发展。

三、关注学生动态，确定课堂走向

学生的心智和生理特点要求教学最好建立在真实有效的生活情景上，这会让他们更直接地感受到知识的实用性和可知性，有利于激活他们的内在情感，催化教学的顺利进程。故教学情境的创设一方面要考虑到学生的兴趣；另一方面还要结合学情，实质性地促进学生的原有认知。比如，下面这个情境，是教师在教学时常用到的：

<情境>“清晨打开水龙头，会闻到一股刺激性气味。你知道为什么吗？”

<生1>我比较粗心，平时没有注意到这个现象，下次要仔细观察。

<生2>我时有发现，特别是早起上学。我也想知道原因。我猜应该是自来水中含有某种特殊物质吧。

<生3>是不是自来水与管道反应生成了某种物质？不知这种物质是否有毒？

<生4>是否应该向有关部门反映，让他们来检测一下自来水是否合格？

<生5>我们能否通过查阅资料，自己动手检验是什么物质？

学生的回答充分说明他们对情境产生了兴趣，这个时候，教师不要急着将学生拉回到原先预定的轨道，要舍得时间让学生自由讨论，讨论才能开启思维的源头，使富含想象力和思辨力的泉水生机勃勃地涌流。当然，揭秘这刺激性气体，还需要教师进一步引导，调动深度思维。

<师>为了弄清自来水的秘密，老师借助于百度搜索。首先，在百度中输入：“自来水”、“刺激性气味”。经过浏览，摘录了如下信息，供大家参考。

<材料1>自来水的处理流程为：自然沉淀——沙层过滤——活性炭吸附——杀菌消毒。目前我国大部分自来水厂用氯气消毒。由于氯气有刺激性气味，所以消毒后的水可能会有味道。

<材料2>对无机物来说，氯气处理过的水能将其彻底氧化消毒，对于有生命的物质，如水藻、细菌而言，它能穿透细胞壁，氧化其酶系统使其失去活性而死亡。

<疑问>氯气是什么，具有什么性质？为什么用氯气消毒？如果自来水的刺激性气味是来自氯气，说明氯气会残留在水中，如何检验？既然它能杀菌，那会不会也使人体中毒？氯气味道不好，又有毒，能否找其他物质来代替？

学生的热烈讨论生成了重要的动态资源，教师要敏锐地察觉并捕捉这些信息。笔者在遵循学生思维方式的基础上，针对学生的疑问，适当调整教学思路，确定了课堂的走向，与学生们一起探究刺激性气体的真“性情”。

四、巧用教学方法，演绎教学思想

（一） 分类法学习

<整理>请根据不同的标准对氯气进行分类，作为这些类别的物质，它可能具有哪些性质？

（二）实验探究法学习

<过渡>氯气是否具有大家所说的一系列性质的呢？接下来我们逐一验证。

环节一：演示实验——氯气与金属、非金属反应

实验组1：氯气与钠、铁、铜的燃烧实验。

现象：氯气与钠、铁、铜均能剧烈反应，程度逐渐减弱，分别对应白色、黄棕色、深黄棕色的烟，冷却后往集气瓶中加水，得到了无色、黄褐色、蓝绿色的溶液。

<小结>氯气与三种金属均能发生剧烈反应，并生成高价态的金属氯化物，证明氯气是种活泼非金属，且显强氧化性。除了金、铂外，氯气能与多种金属反应，被用来制备相关盐。除了活泼金属外，氯气与其他金属反应需要条件，如常温下，液氯与铁不反应，故能用钢瓶来运输液氯。

实验组2：氯气与氢气反应

<视频>氯气与氢气在点燃条件下安静燃烧、在光照条件下剧烈爆炸。

<小结>氯气能与氢气燃烧生成氯化氢，将之溶于水得到盐酸，这是工业制备盐酸的途径。氯气还可以与硅、磷、硫等非金属反应，生成对应的氯化物，同样也是氯气的活泼性所致。

<练习>请用化学方程式来描述氯气与钠、铁、铜、氢气反应的原理，体会这些元素的化合价变化。

<拓展>①上述实验中，氯气与金属、非金属都发生燃烧反应，这与初中认识的燃烧现象有哪些相同点和不同点。我们该如何定义燃烧反应？

②不同量的氯气与磷反应，能生成三氯化磷或五氯化磷；不同条件下，氯气与铁、与氢气现象不同，说明了什么？

环节二：简易改进实验——氯气与盐溶液反应

<活动1>将一张湿润的淀粉碘化钾试纸放在一个装有氯气的矿泉水瓶口片刻，观察变化。再将试纸对折，取其中一半继续放在瓶口上端，观察现象。

现象：湿润的淀粉碘化钾试纸迅速变蓝，对折后，继续置于瓶口上方的那一半试纸颜色又褪去了。

结论：氯气能与碘化钾溶液反应，并生成碘单质。

疑问：为什么蓝色又褪去？碘单质消失了吗？

<小结>氯气的确能置换出碘单质，这是工业上利用氯气获取碘单质的原理，同时也证明了氯气能与盐溶液反应。但是过量的氯气会使生成的碘单质进一步被氧化成无色物质，故蓝色又褪去。因此，用氯水氧化制备碘单质时要注意控制用量。

<活动2>再往这瓶氯气中滴入FeCl2溶液，观察溶液颜色变化，并推测原因。

<生>浅绿色变成黄色。FeCl2被氧化成FeCl3了。

<小结>氯气作为强氧化剂，还可以从溶液中置换出其他非金属，如硫、溴；它还能氧化一些低价的金属离子，这又丰富了它的工业应用前景。

<练习>书写适量Cl2与KI、NaBr、FeCl2溶液反应的化学方程式，观察氯元素的价态变化。

环节三：分组探究实验——氯水成分的探究

<活动3>在一个装有氯气的矿泉水瓶里倒入1/4体积的水，振荡。瓶子微微变瘪，瓶身上端黄绿色气体变浅，瓶底有黄绿色溶液。

结论：氯气能溶于水，使溶液呈黄绿色，但未完全溶解，黄绿色未消失。

<师>氯气在水中的溶解度为1∶2.5。自来水厂正是用氯气消毒，那么这个“氯水”会具有什么性质呢？现请用桌面上新配制的氯水和盐酸，对比它们遇pH试纸的现象。

<活动4>对比氯水和盐酸分别滴加到pH试纸上的现象。

现象：盐酸滴到pH试液上变红，而滴有氯水的pH试纸出现三种现象：大部分小组看到液滴中央乏白，边缘扩散出一红色圈；少部分只看到试纸迅速褪色；还有个别小组却看到了试纸呈红色。

结论：氯水中应该有H+。

疑问：为什么红色又褪去？为什么有的氯水只看到褪色，有的氯水只让试纸变红？

<师>溶液中除了H+外，可能还有其他物质。根据前面对氯气的了解，大家推测氯元素会转化为什么产物？

<生>应该有Cl-吧。

<追问>如何证明？

<生>用AgNO3溶液。

<师>请大家对比盐酸和氯水滴入AgNO3溶液的现象。

现象：盐酸和氯水遇AgNO3溶液均出现白色沉淀。

结论：氯气遇水确有H+、Cl-生成。

<师>上述过程中，盐酸的作用是什么？它可以帮助你确定哪些离子？

<分组实验>为什么三组同学获得的现象不一样呢？接下来，我们根据三种现象分成三个小组，第一小组继续往红色圈部分滴加氯水，观察变化；第二小组尝试少量、缓慢地滴加氯水或稍稍稀释氯水后再实验；第三小组可以将氯水与其他组的进行比较，观察是否有不同。

经过第二轮实验，学生又发现一些问题：1、往试纸的红色圈上重新滴加氯水，看到颜色再次褪去，随着新滴入氯水的扩散，白色中心外又泛出一圈红色；2、通过控制滴加氯水的量或速率，第二组看到了与第一组一样的现象；3、只使试纸变红的氯水颜色、味道都相对较淡。

结论：氯水具有漂白性，但味道淡的氯水失去了漂白性。

<师>氯水能使有色物质褪色的性质称为漂白性。请把已经漂白的试纸小心烘干，再重新滴加盐酸，观察是否还有红色出现。

现象：烘干后重新滴加盐酸，无明显现象。

结论：氯水的漂白性是不可逆的，无法复原。

<师>大家的发现与瑞典化学家舍勒当时的实验结果是一致的，请大家阅读教材，它为我们记录下了一段宝贵的化学史料。

上述环节出现了三组不同的实验现象，这是只有在真正亲历探究的过程中才会出现的亮丽风景。真实的探究肯定不会是整齐划一的，有滴快的、多的，也有慢的、少的，本应该对应不同的实验现象，这是学生们在生动而又细腻地刻画“氯水与pH试纸作用”的真实情节；另外，我们课前也无法保证每个试剂瓶的密封性，理应出现个别有氯气大量逸出的现象，也就生成了后面的“氯水保存”的问题，这些都是来自学生的宝贵资源，正是它们让化学课充满了化学味，也是最能培养学生科学品质和科学思维的。

环节四：求助理论文献——揭秘漂白剂的真实身份

<师>隐藏在氯水中起漂白作用的未知物质到底是什么呢。为了弄清真相，老师查阅了《无机化学》等教材。找到了相关材料：

材料3：①氯的饱和溶液中有33%的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸（HClO），但生成的次氯酸浓度仍然较低。像这种不完全的反应称为可逆反应，用“≒”表示。

②科学实验证明，氯水中的次氯酸是一种能杀菌消毒，能漂白有色物质的强氧化剂。

<思考>：结合实验和材料，请书写氯气与水反应的原理并思考新制氯水中的成分。根据氯水的成分，用氯水消毒过的自来水不能配制哪些溶液？解释久置氯水的成分变化并思考氯水应如何保存？实验中第三小组使用的氯水失效的可能原因是什么？

<拓展>：①氯气不仅能溶于水，还能与水反应，该反应的特点是“可逆”，故氯气的溶解不是两种组分的简单加合。回顾初中所学物质，类似物质的还有吗？②次氯酸具有漂白性，故可以制成漂白剂。你还认识哪些物质具有漂白性？它们的漂白原理与次氯酸一样吗？③次氯酸是一类不稳定的物质，按照这个分类标准，你能例举其他物质吗？氯水的挥发性和次氯酸的不稳定性是它们作为漂白剂的主要缺陷。你认为该如何解决这个问题呢？④结合上述信息，能否解释为什么晨起时自来水中易有刺激性气味？

环节五：自主设计实验——氯气与碱溶液的反应 <过渡>：根据氯水的成分，请判断若氯气能与碱溶液反应，产物应是什么？

<师>：现有氯水、NaOH溶液、酚酞、蒸馏水，请设计实验方案证明氯气能否与碱溶液反应。

<生1>：将氯水滴入到含有酚酞的NaOH溶液中，红色迅速褪去，说明酸碱反应了。

<师>：一定是酸碱反应造成红色褪去吗？有没有可能是有色物质被氯水漂白了呢？

<生2>：我试过，重新滴入过量碱，没有出现红色出现，说明酚酞已被反应了。

<师>：恩，这说明氯水的确起了漂白作用，但如何说明氯水与碱是否反应了呢？

<生3>：只要往第二次溶液（指生2）中再滴加酚酞，若变红，可以说明前面的氯水被新滴加的NaOH溶液反应了。

<师>：恩，大家合力一起完成了氯气与碱溶液能反应的验证，也证明了氯水能漂白酚酞。

此时，有学生提出另一个方案，却出现截然不同的结果：

这位学生发现的异常现象让全班同学陷入了思考，也是笔者课前所没有想到的。这说明NaOH中和了氯水，但却同时说明酚酞并没有遭到氯水的完全破坏。面对异常现象，我提出了自己的看法：老师目前的知识无法解答这个问题，只能作出一些猜想，供大家参考：1、是不是酚酞在碱性条件下更易被氧化？2、可用其他指示剂作对比，验证是否也有类似现象？当然，你们还可以有自己的想法，甚至进实验室进行相关验证，但别忘了要跟大家一起分享你的结果。

<过渡>：无论哪个方案，都说明了氯气与碱溶液的确能反应，证明大家的猜想是正确的。那么，红色褪去告诉大家减少的离子是什么？

<生>：OH-被中和了，氯水中的两种酸与碱发生中和反应。

<师>：恩，这个反应的实质就是氢离子与氢氧根的作用，具体的机理会在后面学习。

学生的不同思路让课堂之旅再一次意外地瞥见了美好“风光”。他们事实求是、创新思维、大胆质疑都演绎出科学精神，虽没有确切的定论，但给学生留下广阔的思考空间。在课后，笔者也经过多次验证，现象确是如此。笔者另用甲基橙作了对比，无论是氯水滴入含甲基橙的氢氧化钠溶液中，还是氢氧化钠滴入含甲基橙的氯水中，现象基本相同的，说明两种情况下，氯水均破坏了甲基橙，这意味着它与酚酞可能有所不同。笔者希望也有同行发现这个问题，并给出比较合理的说法。

（三）信息渠道学习法

<材料4>：氯气与碱溶液反应的原理既可以用来处理尾气，又能作为工业获得漂白粉的途径。已知漂白粉是由氯气与石灰乳制成的，主要成分为氯化钙、次氯酸钙。请根据信息书写该反应式。

<小结>：氯元素在Cl2、HCl、HClO中体现出不同价态，而且氯元素还有其他价态，如大家熟悉的KClO3（正五价），教材中还介绍了ClO2（正四价），干燥剂Mg（ClO4）2（正七价）。所以氯是一种可变价元素，可以有多种价态，对应数目可观的多种化合物，它们在一定条件下还可以相互转化，并遵循一定的反应规律，这也为氯家族增添了更多的实际用途。

<拓展>：①已知实验室可以用KClO3和浓HCl制备氯气、用KClO3分解可以得到O2，思考这些反应过程中氯的价态如何变化？

②根据元素常见的价态，可以分为变价元素和非变价元素。氯元素属于变价元素，初中还学过哪些元素具有变价性？

引导学生关注元素的价态变化意在铺陈氧化还原反应的学习，也让学生初步感受化学反应的复杂性及由此产生的相关用途，从中领悟重要的“化学价值观”。

<材料5>：漂白粉的使用和保存

漂白粉作为消毒剂已有100多年的历史，因其价格便宜及杀菌谱广，现广泛应用于饮水、污水、排泄物及其环境消毒。下面是关于漂白粉使用的一些思考：

①漂白粉的有效成分是次氯酸钙，它的作用原理是与空气中的CO2、H2O反应，生成次氯酸。根据信息书写该反应原理，并思考还能用其他酸制备次氯酸吗？反应原理是什么？

②从漂白粉与空气能反应，说明它有什么缺点？如何保存？

③既然要重新得到次氯酸，为什么要将氯气制成漂白粉保存呢？

<小结>：酸性比次氯酸强的非还原性酸理论上均可与漂白粉反应生成次氯酸，这利用了“强弱观”原理；氯气或氯水不稳定，不易保存、运输，将之转化成固态盐可以克服这些缺点，这是工业上保存不稳定物质的一种常用方法。但是，漂白粉只是相对稳定，仍会由于空气的存在而变质，故需要避光避湿保存。

关注物质的稳定性是非常实际的问题，它让学生学会多视角看待化学物质。当这一视角形成后，再接触到SO2转化成Na2SO3作漂白剂、将氨气和氨水转化成铵盐作化肥就能释然接受。

<拓展>：1、自然界通过广袤的海洋慷慨地赐予人类丰富的氯元素，但同时给人类出了难题：地球上没有游离的氯气。能否从氯气的性质角度出发，解释实验室中为什么要用强氧化剂才能制备氯气，在工业中要用电解法呢？2、简单地绘制一幅氯及其化合物的转化关系图，整理氯气的主要性质及用途。3、元素的性质是由它的结构决定的，与氯原子具有相同最外层电子数的还有溴、碘。它们都属于卤素，来自相同的故乡，有着相似的化学性质，只是活泼性有所不同，结合氯气的性质，推测它们可能具有哪些性质？

<材料6>：氯气的昨天、今天和未来（材料略）

<问>：通过氯气的昨天、今天和未来，谈一谈你如何看待化学？

<小结>：这节课我们是如何学习氯气的，主要运用了哪些方法？你收获了哪些规律和观念？

五、 教学反思

学无止境，教亦无疆。教师只有深入与教材对话、与学生对话，才能让课堂充满科学性、人文性、艺术性、生成性和创造性。除了重视教材本身外，借助课外信息可以增强教材的说服力，拓展学生视野，丰富课堂思想。教学是一门艺术，其魅力在于教学方法与手段的可变性和多样性，所以，教学方法的选择与优化也一定是每一节优秀课堂时刻关注和不懈追求的。

参考文献：

[1] 赵国忠.教师最需要什么[M].南京：江苏人民出版社，2008：181