“卤族元素”高三复习课的教学设计

董真山 管松山

摘 要：通过以二氧化氯为知识情境，通过认知冲突，引入对二氧化氯的结构、制备、性质、应用的分析，并以此展开卤族元素的整合，建模含氯物质的分析思路，融入歧化、归中两类反应的在卤族中的应用。

关键词：二氧化氯；情境；氧化

【教学重难点】

1.能分析判断卤素中重要的两类反应（歧化、归中）。

2.认识重要的含氯物质的性质与应用。

【教学方法】

一境复习法、问题导入法、对比法

【课堂学习】

问题引入：实验室获得氯气采用如下原理：MnO2+4HCl（浓）■MnCl2+Cl2↑+2H2O。依据氧化还原反应理论，NaClO3的氧化性强于氯气，能与浓盐酸反应得到氯气，且反应不需加热，更易操作，为什么实验室没有采用氯酸钾与浓盐酸反应制氯气呢？

投影资料卡1：二氧化氯的制法（Kestiog法）

二氧化氯是一种黄绿色到橙色的气体，欧洲一些国家主要采用氯酸钠（NaClO3）氧化浓盐酸的制备方法，化学反应方程式为：2NaClO3+4HCl（浓）■2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。

设计意图：通过认知冲突，佐以情境介入，将学生引入二氧化氯的学习。

活动1 二氧化氯的结构

投影资料卡2：已知二氧化氯的电子式为：■依据物质结构理论分析以下问题：

1.分子中共价键的类型除特殊的Π键外，还存在哪些类型的共价键？

2.判断氯原子的杂化类型？

3.依據价层电子对互斥理论，判断其空间构型？

4.已知二氧化氯在水中的溶解度是氯气的5～8倍，分析差异产生的原因？

设计意图：由二氧化氯的结构出发，设计情境复习结构的相关内容，且为下面性质的复习做了知识准备。

活动2 二氧化氯的获得

1.采用氯酸钠与浓盐酸反应获得氯气，如何设计二氧化氯的发生装置？

2.该法工艺流程如下图。其过程是将食盐水在特定条件下电解得到的氯酸钠（NaClO3）与盐酸反应生成ClO2。

该工艺中可以循环利用的物质有哪些？合成塔中生成的氯化氢与补充氯气的物质的量之比是多少？

设计思路：利用对比的方法，分析新情境下二氧化氯发生装置的选择，提供工艺流程的情境下，分析物料的分配与补充。

3.草酸还原法

科学家又研究出的一种新的制备方法，在酸性溶液中用草酸（H2C2O4）还原氯酸钠，化学反应方程式为：H2C2O4+2NaClO3+H2SO4■Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O

设疑：此法的最大特点是由于反应过程中生成的二氧化碳的稀释作用，大大提高了生产及储存、运输的安全性，为什么？

设计思路：通过设疑，为二氧化氯的性质学习做铺垫，为调动学生的探索热情再加温。

活动3 二氧化氯的性质与应用

问题引入：为什么国际联盟禁止采用氯气用于杀菌消毒，而选择二氧化氯来进行。

投影资料卡3.国外大量的实验研究显示，二氧化氯是安全、无毒的消毒剂，无“三致”效应（致癌、致畸、致突变），同时在消毒过程中也不与有机物发生氯代反应生成可产生“三致作用”的有机氯化物或其它有毒类物质。

1.二氧化氯的强氧化性

（1）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN-氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl-。处理含CN-相同量的电镀废水，所需Cl2的物质的量是ClO2的多少倍？

（2）ClO2的制备方法中，除了前面介绍的两种方法外，还可以通过下法制备：

2NaClO3+H2O2+H2SO4■2ClO2↑+Na2SO4+O2↑+2H2O

该法制备的ClO2相较于氯酸钠（NaClO3）氧化浓盐酸更适合用于饮用水的消毒，其主要原因是？

（3）用ClO2处理过的饮用水（pH为5.5～6.5）常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子（ClO2-）。当pH≤2.0时，ClO2-也能被I-完全还原成Cl-。

请写出pH≤2.0时，ClO2-与I-反应的离子方程式？

若饮用水中ClO2-的含量超标，可向其中加入适量的Fe2+将ClO2-还原成Cl-，该反应的氧化产物是什么。

设计思路：二氧化氯具有强氧化性，此部分设计落实到训练环节，侧重训练新情境下信息型方程式的书写与分析，完成两类反应的建模。

参考文献：

[1]郑晓双.浅谈教材中三序结合原则的应用研究：以“氯气的性质”为例[J].课程教育研究，2017（46）.

[2]许燕红.中学化学教科书探究性内容的编写研究[D].广西师范大学，2007.

编辑 马晓荣