自來水消毒劑中隱含的化學知識教學設計

摘要：真實、具體的情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養的培養提供了真實的表現機會.本節復習課以自來水消毒劑的使用發展作為教學情境，構建完整的氯及其化合物的知識框架，形成氯元素的價類二維圖，體會從化學學科的視角感受物質轉化對生產、生活和社會發展的作用，感受化學學習的意義.

關鍵詞：真實情境;核心素養;自來水消毒劑;高中化學

中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2022）09-0124-03

收稿日期：2021-12-25

作者簡介：南利蕊（1989.11-），女，河南省濮陽人，博士，中學二級教師，從事中學化學教學研究.

情境教學的倡導者Brown提出：“知識只有在它們產生及應用的情境中才能產生意義.知識絕不能從它本身所處的環境中孤立出來，學習知識的最好方法就是在情境中進行.”除此之外，《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》中明確指出：真實、具體的問題情境是學生化學學科核心素養形成和發展的重要平臺，為學生化學學科核心素養的培養提供了真實的表現機會.

本節復習課以此為理論依據，以自來水消毒劑作為情境，體會從化學學科的視角感受物質轉化對生產、生活和社會發展的作用，感受化學學習的意義.

1 教學分析

元素化合物是中學化學的重要內容之一，而同元素不同類別物質的轉化與其化合價之間的關系更是蘊含在其中的非常重要的知識.在學生已經學習了氯及其化合物的相關知識的基礎上，構建圍繞氯元素的相關物質及其化合價變化的知識框架;在學生已初步具備從化合價角度分析物質及其變化的能力的基礎上，加強學生從化合價角度分析問題并解決問題的能力.

2 設計思路

基于以上分析，將本節課分為以下三個環節（如圖1所示），擬達成以下教學目標：（1）通過對自來水消毒劑的發展歷程進行分析，會從化學視角對實際的生活現象進行分析;（2）通過對自來水消毒劑的制備及使用發展進行分析，體驗宏微結合的思想，感受物質轉化過程中的化合價變化，建立氯及其化合物類別變化與化合價變化關系的二維圖，發展粒子觀、變化觀和守恒觀.

3 教學過程

3.1 創設情境，關注生活

【引入】我們每天都需要喝水，一些自然水源是不能直接飲用的，從我們家里的水龍頭流出的自來水是消毒處理的.自來水為什么要消毒呢？

【信息】大多數水源都會受到細菌、真菌、病毒等多種微生物的污染，而這些常見的細菌、病毒等在水中有一定的存活期，若不進行消毒處理，會對人體造成傷害.

【過渡】既然對自來水進行消毒如此重要，什么物質可作為自來水消毒劑呢？你知道哪些用于自來水消毒的物質？設計意圖：用生活中的真實情境引入主題，激發學生的學習興趣，增強其學習動力，降低復習課的枯燥性.

3.2 深入情境，解決問題

【過渡】很多同學說到了氯氣，氯氣是怎么制備的呢？看學案任務一（如圖2所示）.

【任務1-1】寫出裝置A中的化學方程式.

【問題1-1】裝置B的作用是什么？

【問題1-2】裝置C中的物質是什么？作用是什么？

【任務1-2】裝置D用于收集Cl，將裝置D的導氣管補充完整.

【任務1-3】寫出E中的離子方程式.

設計意圖：圍繞實驗室制備氯氣的裝置，完成氯氣的實驗室制法、除雜、收集和尾氣處理.

【過渡】Cl有毒，為什么還要往水中通入有毒的Cl消毒呢？

【信息】Cl與水反應生成具有強氧化性的物質，可殺死水中的細菌，所以自來水廠主要利用該性質向水中通氯氣來消毒.

【過渡】看學案任務二（如圖3所示），探究氯氣溶于水的變化.

【問題2-1】實驗一的現象表明，氯水具有什么性質？

【任務2-1】用化學用語說明實驗二中“紅色不褪去”的原因.

【任務2-2】用化學用語表示氯氣與水的反應.

【問題2-2】新制氯水中氧化性的微粒有哪些？為什么這些微粒有氧化性？

設計意圖：探究Cl溶于水發生的變化，運用化學用語解釋實驗現象并正確表達，會從化合價角度分析物質的氧化還原性.

【提問】利用氯氣給自來水消毒有什么弊端嗎？

【學生】 Cl有毒，在儲存和使用過程中存在安全隱患;Cl與水反應生成的HClO不穩定，易分解難保存，易失效.

【追問】我們已經知道了利用微粒的強氧化性來進行消毒，并且已經知道氯水中有三種有強氧化性的微粒.這對于制備消毒劑有什么啟發嗎？

【學生】用次氯酸鹽做消毒劑.

【過渡】根據生活經驗，了解次氯酸鹽的消毒作用，完成任務三.

【信息】家中常用的“84消毒液”的有效成分即是次氯酸鈉，將Cl通入冷的稀NaOH溶液中則可制得該消毒液.

【任務3-1】完成該信息中的離子方程式.

【過渡】用Cl和Ca（OH）可以制備的漂粉精，其裝置如圖4所示.

【任務3-2】漂粉精常用于游泳池的消毒，起消毒作用的是HClO.其中，漂粉精在水中釋放HClO的途徑如下：

途徑一：Ca（ClO）+2HO=Ca（OH）+2HClO

途徑二：Ca（ClO）+HO+CO=_+（把反應補充完整）.

【問題3-1】池水的酸堿性對漂粉精的消毒效果影響明顯，若池水堿性過強， 如何影響漂粉精的殺毒作用？

設計意圖：通過實驗探究次氯酸鹽的制備及消毒原理，會用化學用語解釋其中的現象.將生活中隨處可見的物質引入化學課堂，更加貼近生活，更能引起學生關注，加深學科印象.

【任務4-1】歐洲一些國家用NaClO氧化濃鹽酸來制取ClO，同時有Cl生成，寫出該離子方程式.

【問題4-2】某同學推測ClO能與FeSO溶液反應，你認為他的推測是否合理？為什么？

設計意圖：根據實際情況，巧妙設置沖突，激發學生的興趣，繼續維持學生的學習動力.

3.3 升華體驗，總結提升

【任務】根據學習中出現的含氯物質，建立氯元素的價類二維圖，將可以相互轉化的物質用箭頭連接起來（如圖5所示）.圖5

設計意圖：鍛煉學生歸納總結的能力，建立氯元素及其化合物的知識的框架，形成化學學科的思維模型.

4 設計反思

本節課運用了實驗裝置、實驗探究、生活經驗和文字資料等方式，對自來水消毒劑的制備及其使用發展進行學習，復習了氯及其化合物的相關知識，建立了氯元素的價類二維圖，培養了學生從微觀角度分析問題的習慣，發展了學生的微粒觀、變化觀和守恒觀.通過引導學生關注真實的情境，引導學生學會從化學學科的獨特視角認識并分析生活中的現象，辯證認識化學物質，同時認識到事物在矛盾中的發展變化.

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2018：2-4.

[責任編輯：季春陽]