(共22张PPT)
看得见的可逆反应
——Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
第一部分
第二部分
教学背景分析
第三部分
实验教学目标
第四部分
实验教学过程
学生创新与评价
目录
Contents
第五部分
实验教学反思
教学背景分析
部分一
Part
One
第一部分
教学背景分析
人教版
苏教版
实验教学目标
部分二
Part
Two
第二部分
实验教学目标
科学探究
创新意识
宏微辨识
平衡思想
目标
能从问题出发，设计探究方案，进行实验探究，认识可逆反应
能通过传感器可辨识的数据，了解微观的、不可见的粒子的含量变化
认识到化学变化有一定限度，是可以调控的
能对课本实验进行创新，使操作更简单、效果更明显、结论更科学
1
2
3
4
实验教学过程
部分三
Part
Three
第三部分
实验教学过程
实验设计
实验探究
实验展示
效果反馈
环节一：实验设计
可逆性：同一条件，正逆反应同时进行
有限性：反应有限，各种物质共同存在
探究方向
1
2
Cl2与
H2O反应
生成了Cl-或ClO-
有Cl2残留
HCl与
HClO反应
生成了Cl2
有Cl-残留
少量
足量
少量
足量
检验
环节二：实验探究1
Cl2与H2O的反应
要
求：检验是否生成Cl-，以及是否有Cl2剩余
现有仪器：氯气传感器、氯离子传感器（其它仪器任选）
装置设计
氯离子传感器
氯气传感器
Cl2
蒸馏水
环节二：实验探究1
Cl2与H2O的反应
制备氯气
组装简单，容易控制
可以定量制备气体
三通阀+注射器组合
组装麻烦，不易控制
难以定量制备气体
分液漏斗+烧瓶组合
①
②
③
④
⑤
环节三：实验展示1
Cl2与H2O的反应
实验展示
环节二：实验探究2
HCl与HClO的反应
装置设计
要
求：检验是否生成Cl2，以及是否有Cl-剩余
现有仪器：氯气传感器、氯离子传感器（其它仪器任选）
氯离子传感器
氯气传感器
5mL浓盐酸
100mL
1mol/L
HClO溶液
50mL
2mol/LNaClO
与
50mL
1mol/LH2SO4
环节三：实验展示2
HCl与HClO的反应
实验展示
H+
Cl-
ClO-
2
+
+
==Cl2+H2O
学生感想
环节四：效果反馈
学生创新与评价
部分四
Part
Four
氮氧化物制备与互相转化
第四部分
学生创新实验
氯气的制备与性质检验
Fe(OH)2的制备
氯气与氨气的反应
第四部分
学生创新实验
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
SO2性质检验
第四部分
实验评价
废气废液处理方便
气密性好、没有泄露
仪器轻便，组装拆卸都简单
实验现象可以控制，效果明显
药品用量少、体现微型化
操作可以从左往右，也可以从右往左
结论更科学
微观可视化
操作简便
密封性好
体现科技感
化抽象为直观
可逆反应
三通阀组合
实验教学反思
部分五
Part
Five
第五部分
实验教学反思
1、现代信息技术应用于化学研究，可以起到很大的帮助
2、有心栽花花一朵，无心插柳柳成林
3、教育是点燃一团火，点燃之后，火自己就会一直烧下去
看得见的可逆反应
感谢
聆
THANK
YOU
听
X看得见的可逆反应——Cl2+H2O
H++Cl-+HClO
一、使用教材
版本：人教版
科目：化学
学段：必修一
课题：第四章第二节《富集在海水中的元素——氯》
二、实验器材
（1）氯气与水的反应
仪器：lesonco氯气传感器、lesonco氯离子传感器、三颈烧瓶、胶圈、铁架台、螺口注射器、玻璃注射器、三通阀
药品：高锰酸钾、浓盐酸、饱和NaCl溶液、蒸馏水
（2）盐酸与次氯酸的反应
仪器：氯气传感器、氯离子传感器、三颈烧瓶、胶圈、铁架台、螺口注射器、三通阀
药品：次氯酸钠溶液、稀硫酸、盐酸
三、实验创新点
（1）借助氯气传感器和氯离子传感器，通过数据的变化，让原本看不见的Cl-
等微粒含量变化成为看得见的曲线变化，让可逆反应的“可逆性”“有限性”等特征，从抽象变为直观，浅显易懂，破解可逆反应的疑惑，为后面化学平衡的学习减轻难度；
（2）利用三通阀+注射器组合，简化实验装置，方便实验操作，定量制备气体；利用该组合，改进二氧化硫等物质性质检验实验，现象可控，效果明显；组装拆卸都简单，药品用量少，废气废液处理方便。
四、实验设计思路
化学平衡，是高中化学的难点。可逆反应是化学平衡的前提，在选修四第二章第三节，对可逆反应的表述，是以“溶解——结晶”这一物理变化进行举例，并没有从化学角度加以分析，无疑加大了学生对可逆反应的学习难度。追本溯源，可逆反应早在必修一中就已有接触。概念最早出现在必修一第四章第三节，二氧化硫与水的反应，但更早的，氯气与水的反应，就已经在学习可逆反应了。
为了让学生能更好的理解可逆反应，在这里，我借助数字化技术，让氯气与水的可逆反应中各物质的变化过程，以直观的数据呈现，帮助学生理解可逆反应的特点，解决学习的疑惑。同时，利用三通阀+注射器组合定量制备气体，激发了学生的兴趣，培养学生的实验创新意识。
五、实验教学目标
（1）直观的理解可逆反应的可逆性、有限性等特点；
（2）能根据需要，选择合适的仪器，对所要研究的实验进行设计和组装；
（3）提升“科学探究”“宏微辨识”“平衡思想”“创新意识”等学科核心素养。
六、实验教学内容
（1）实验设计
可逆性：设计两个反应，一个是Cl2与H2O反应，另一个是HCl与HClO反应；
有限性：第一个反应，Cl2少量，但最终仍检测到Cl2剩余，第二个反应，HCl少量，但仍检测到Cl-剩余。
（2）实验探究一：氯气与水的反应
对实验装置进行设计；利用三通阀+注射器组合定量制备氯气；进行实验，观察传感器数据变化。
（3）实验探究二：HCl与HClO的反应
设计实验装置，进行实验，并通过传感器观察实验数据变化。
（4）学生对实验效果进行评价
（5）学生利用三通阀+注射器组合设计的系列改进实验
七、实验教学过程
实验教学过程,有四个环节。
第一个环节：实验设计。氯气与水的反应是可逆的，它的特征是可逆性和有限性，很抽象，我们如何通过实验把它给证明出来呢？第一个，可逆性，可以设计几个实验？同学们提出要进行两个：氯气与水的反应，以及氯化氢和次氯酸的反应，并检验相应的产物。该如何证明可逆反应的有限性呢？有学生回答，控制某个反应物少量，最后检测它是否仍有剩余。明确了探究方向后，我们决定做两个实验。
（第二个环节：实验探究1
Cl2与H2O的反应）
第一个：Cl2与H2O的反应，要求：检验是否生成氯离子，以及氯气是否有剩余。我们找到了氯气传感器和氯离子传感器。这时有同学提出：“为什么要用传感器呢？直接用硝酸银检验氯离子、淀粉碘化钾检验残余氯气不就可以了吗？”真的可以吗？我让同学们自己思考这个问题。经过思考后，有同学提出反对意见：“我们根本就不知道什么时候反应才结束，就算淀粉碘化钾试纸变蓝了，也说不清楚是因为可逆反应的有限性，还是氯气本来就仍在反应。”
明白了这个问题后，同学们分小组讨论。利用两个传感器，设计了如图装置（图1）。
图1
学生设计Cl2与H2O反应的装置
各小组设计的装置大同小异，但试剂用量表达不一样。有的小组写的是Cl2少量、水足量。在此，我提出我们做实验，一定要定量研究，不能含含糊糊，少量究竟是多少？有小组设计的是100mL水和2mL氯气，这就非常好。但是该如何定量制备2mL氯气呢？常规办法是分液漏斗+圆底烧瓶（图2），但组装麻烦，不易控制，更难定量制备氯气。如何更简单的定量制备氯气呢？我在同学们桌子上放了一些三通阀和注射器，等他们明白了三通阀的工作原理后，设计了各种组合。
图2
常规制备氯气装置图
经过对比，我们选择了如图装置（图3），其中的3号试剂是什么作用呢？该同学回答是为了除掉氯化氢，避免对后面氯离子检测造成干扰。设计得非常好。接下来是这位同学利用自己设计的组合进行实验的视频。
图3
学生设计定量制备氯气装置
（第三个环节：实验演示1
Cl2与H2O的反应）
得到2mL氯气后，我们开始Cl2与H2O的反应。打开传感器，通入氯气。接下来以五倍速播放氯离子含量的变化视频（图4）。我们看见氯离子含量逐渐稳定，没有进一步的增加。这是氯气传感器的数据变化（图5）。由数据我们可知：确实生成了氯离子，也有氯气剩余。很好的检验了可逆反应的有限性。在这里，我结合数据曲线维持不变、反应物生成物共存的现象，指出这是可逆反应独有的平衡状态。让同学们对化学平衡有直观的感受，为以后平衡的学习打下基础。
图4
氯离子传感器数据变化曲线
图5
氯气传感器数据变化曲线
（实验探究2
HCl与HClO的反应）
我们继续探究第二个实验：HCl与HClO的反应。要求是检查是否生成氯气，以及是否有氯离子剩余。由于有前面的铺垫，同学们很快就设计出了如图装置（图6）。
图6
学生设计HCl与HClO反应的装置
但选用的都是次氯酸溶液，我指出实验室是没有现成的次氯酸的，该怎么解决这个问题呢？有同学提出可以用NaClO溶液和硫酸混合。非常好，我表扬了这位同学，并让他演示了HCl与HClO的实验，这是两个传感器的数据图（图7）。有同学提出疑问：氯离子传感器数据为什么不是先上升后下降？经过讨论分析，我们认为氯离子传感器探头检测氯离子是有一个过程的，在这个过程中氯离子就已经在和次氯酸根离子反应，所以没有出现先升后降。我们重复该实验，都没有看见曲线先升后降。
图7
氯离子传感器数据变化曲线
图8
氯气传感器数据变化曲线
通过这两个实验，我们能很直观的看见可逆反应的可逆性和有限性，取得了很好的效果。
实验之后，我顺势指出生活中洁厕灵和84消毒液不能放在一起混用，会产生氯气，为什么呢？原理跟这个实验是一样的。体现知识与生活的联系。
（第四个环节：效果反馈）
接下来是学生分享这节课的收获：
生1：……
生2：氯离子本来是看不见的，但通过传感器却可以把它的含量变化表现出来，让我们用眼睛就能看得见可逆反应的特点，很直观。另外，这个三通阀和注射器组合也很有意思，我认为它还可以改进很多实验。
对第二个同学的感想，我及时给予肯定，并鼓励她找几个同学，一起去探究。过了一个礼拜，我让他们在班上进行了成果汇报。
以下是他们改进的一部分实验装置图。这里播放一位同学对二氧化硫性质检验改进的实验视频（图9）。2倍速播放。
图9
学生设计SO2性质检验的改进实验
八、实验效果评价
1、在利用数字化技术研究可逆反应的实验中，利用了氯气传感器和氯离子传感器，一个测量反应物含量的变化，另一个测量生成物含量的变化，将微观变化可视化，让学生感受到了信息技术给科学研究带来的便利。与此同时，同学们更加直观的理解了可逆反应的可逆性和有限性两个特点。
借助数字化技术，注重实验的定量研究，逐步培养学生养成“发现问题——设计方案——实验探究——分析现象—得出结论”的理科思维，培养学生科学探究、宏观辨识和微观探析、平衡思想和创新意识等学科核心素养。
2、同学们也归纳了几条三通阀+注射器组合的装置评价：
①仪器轻便、组装拆卸都很简单；
②非常容易控制，气体制备随用随停，性质检验互不干扰实验现象可以控制；
③气密性好，没有泄露；
④实验进行方向不单一，可以从左往右，也可以从右往左，控制自如；
⑤药品用量少，体现微型化；
⑥废气、废液处理很方便，可以在装置内进行。
九、实验教学反思
1、现代的信息技术应用于化学研究，无论对教师的教，还是学生的学，都起到了很大的帮助。通过传感器数据的变化，让原本看不见的Cl-
等微粒含量变化成为看得见的曲线变化，从而让很抽象的可逆反应，成为看得见的可逆反应；
2、这节课的主题是可逆反应的研究，通过传感器的使用，取得了很好的效果；但更让我惊喜的是，学生在三通阀+注射器组合上产生的兴趣，激发他们改进了一系列的实验，真正提升了他们的实验创新意识；
3、由此，我感叹，教育真的就是点燃一团火，点燃之后，火就会自己一直烧下去。
4
