基于化学学科核心素养下的氯水性质实验的改进

王享受

摘要：化学是一门以实验为基础的学科，《普通高中化学课程标 准（2017 年版）》中将“氯水的性质与成分探究”列入学习活动建议，可见该实验在化学实验探究教学中的重要作用。本文中的改进实验设计探究氯水性质的一体化装置， 高效、安全地完成多个氯水性质实验。实验过程中，使用创新装置，探究视角独特，获得比教材更具对比性的实验现象，更注重实验的探究性和绿色化。

关键词：氯水 实验改进 化学核心素养

2016 年 9 月，《中国学生发展核心素养》正式发布，高中化学学科核心素养是发展学生核心素养的重要组成部分，而“实验”是发展化学核心素养的基础。2020 年 7 月笔者的实验说课《氯水的性质实验》和微课《氯水的成分及性质》分别在温州市实验说课比赛和瑞安市微课比赛中获奖。本文阐述笔者对“氯水的性质探究”的实验改进，使其能在课堂的教学中得以实践从而使化学学科核心素养落地。

一、问题的提出

研究从浙江省 2007-2019 使用的教材苏教版及 2020 年开始使用的人教版高中化学教科书中有关氯水性质实验出发，分析相关原始实验的特点，进而为评价改进的实验提供参考。“氯水的性质探究”实验是高中化学学习中的重点内容， 其中苏教版必修 1 及人教版第一册都是分开多个实验进行探究氯水的性质，存在如下问题：

（1）在集气瓶中进行实验，没有尾气处理，造成氯气的泄露，不环保。

（2）实验需要氯气的量较大，干燥的氯气不易制取，以致于干燥的布条和湿润的布条放入到氯气的集气瓶中实验现象对比不明显。

（3）实验需要课前制取氯水，由于氯水不易保存，给课前准备工作带来了困难。针对以上问题，笔者对实验进行了多次的研究和改进，使该实验更具探究性

和绿色化，并且更能发展学生的化学核心素养。二、 改进后的实验：

（一）仪器及药品：

1.仪器：气球、导管、橡皮管、止水夹、橡胶塞、具支试管、离心试管、U 形管、镊子、玻璃棒、胶头滴管、铁架台、棉花

2.药品：氯气、无水氯化钙、pH试纸、AgNO3溶液、稀HNO3、红色纸条、稀盐酸

（二）实验装置

（三）实验步骤：

1.氯气的收集：

（1）准备好一个单孔橡皮塞，将玻璃导管插入其中，连上橡皮管，将气球紧紧地套入橡皮塞中。

（2）在实验室里利用高锰酸钾和浓盐酸先将氯气收集在气球里，并用止水夹夹紧待用。（如图 1 中的①）

2.装置气密性的检测 ：

（1）按图 1 中的②所示组装好仪器，关闭止水夹并将其右侧的导管伸入水中。

（2）将 U 形管用热毛巾捂住，此时右侧导管口应有气泡产生，且移去热水后导管内倒吸有一截水柱并在一段时间内不会回落。

3.药品的填装：（如图 1 中的②）

（1）U 形管左边放入湿润的红色纸条和右边放入干燥的红色纸条，中间放有棉花和无水氯化钙，保证 U 形管的右边绝对干燥。

（2）具支试管加入 5mL 硝酸酸化的硝酸银溶液

（3）离心试管加入的 10mL 的蒸餾水（可以用娃哈哈纯净水代替）

（4）离心试管上塞好浸过氢氧化钠溶液的棉花

（5）准备好两张 pH 试纸

4、氯水性质的探究：

4.1氯水的漂白性和 Cl-的检验：

（1）打开止水夹，将氯气缓缓的通过。

（2）学生观察实验现象（如图 2），填写表格：

（3）结论：氯气无漂白性，氯水有漂白性，说明氯气与水反应产生新的微粒。

4.2氯水的酸性：

（1）用镊子夹住棉花，用玻璃棒蘸取离心试管中的氯水滴在pH试纸上如图3

（PH试纸变红之后又褪色了）

（2）用玻璃棒蘸取稀盐酸滴在 pH 试纸上如图 4（PH 试纸只变红没有褪色）

（3）结论：氯水有酸性、漂白性，氯水存在的微粒有 Cl2、 H2O 、Cl-  H+ 能使有色物质褪色的物质不是 Cl2，也不是 HCl、H2O ，而是氯气与水反应生成的其它产物，从而引出次氯酸的学习。

5.实验创新点：

5.1实验绿色化：

实验改为密闭体系，集有害气体的性质和尾气处理于一体，不污染大气，不会对师生健康产生影响，发展学生科学态度与社会责任的化学核心素养。

（1）氯水漂白性实验本来是用两瓶的氯气，实验操作过程中干燥的氯气很容易被空气润湿，导致实验现象的对比不明显。改进的实验用气球不仅可以贮存氯气还可随时控制气体流速和反应物的量，操作简单可行。用无水氯化钙干燥使实验现象对比明显，并且在实验过程可以有效的防止氯气逸出而污染空气。

（2）氯水中 H+ 和 Cl-的检验也不用先制备氯水，不仅减少污染而且更加简便。

5.2实验微型化

把教材中的3个实验改为一体化，大大减少氯气的用量（一次实验的用量如图1和图2气球大小的对比可知），节约资源。

5.3教学模式优化：

（1）将教师演示→现象分析→得出结论的教学模式改为“问题一探究” 的教学方法，变传的“授一受”教学模式为自主探究学习模式，发展学生证据推理和模型认知的化学核心素养。

（2）在教学中使用“创设情境→提出问题→形成猜想→设计方案→实验探究→收集证据→发现问题→再探究验证→表达交流→归纳总结→反思与评价”的探究模式。使得单一的验证性实验改为探究型实验，发展学生科学探究的化学核心素养。

6. 实验注意事项

6.1如何防止气体泄漏：

防止气体泄漏从三个环节进行（如图 5 所示）

（1）增强装置气密性;（A 处用橡胶塞套好气球）

（2）防止气体外逸（C 处用一团蘸有氢氧化钠溶液的棉花团吸收尾气）;

（3）控制装置内的压强，确保气流平稳产生。 （B 处用止水夹来控制气体的流速和气体的量）

6.2如何避免实验用品对实验现象的干扰（如图 5 所示）

（1）U 形管和①处的红色纸条用吹风机吹干，中间放有棉花和无水氯化钙， 保证 U 形管的右边绝对干燥。

（2）放硝酸银溶液的试管及伸入其中的导管必须用蒸馏水（已经实验验证可以用娃哈哈纯净水代替）多次清洗干净，以防自来水中的氯离子与硝酸银溶液反应产生沉淀。

（3）由于（1）（2）的要求，除了氯气外，其他的仪器每个班级都得准备一套，保证实验能够顺利开展。

（4）②处加入的蒸馏水量不能太多，这样保证通过少量的氯气也能制得较高浓度的氯水，保证氯水使 PH 试纸变红之后又褪色的现象明显。

三、结束语

氯水的相关知识是中学化学教学的重点，借助氯水开展实验教学，既能为学生认识典型物质重要的物理和化学性质提供事实依据，又能培养学生的实验探究能力，发展其宏微结合和科学探究的学科核心素养。为此，笔者从简约、环保等原则出发，设计制作出“一体式氯水性质实验的装置”，一方面改进的实验试剂用量小，操作安全，便于课堂上操作。另一方面实验更具探究性，现象对比明显， 活跃课堂气氛。

参考文献：

[1]李俊.普通高中化学课程标准[M].人民教育出版社，2017：3-5

[2]杨兴武.合理组织实验探究教学 提高学生化学核心素养[J].中学化学 2019.6

[3]林崇德.21 世纪学生发展核心素养研究[M].北京：北京师范大学出版社，2016：

[4]吴孙富，严志蓉.探析次氯酸与碘化钾等盐溶液的反应及次氯酸的比例[J].化学教学，2015，（4）：87—89.

[5]罗玛，丁伟.氯气性质实验中的漂白作用解析与探究[J].化学教学，2013， （2）：45～46.