董真山 管松山

摘 要：通過以二氧化氯為知識情境，通過認知沖突，引入對二氧化氯的結(jié)構(gòu)、制備、性質(zhì)、應(yīng)用的分析，并以此展開鹵族元素的整合，建模含氯物質(zhì)的分析思路，融入歧化、歸中兩類反應(yīng)的在鹵族中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：二氧化氯；情境；氧化

【教學(xué)重難點】

1.能分析判斷鹵素中重要的兩類反應(yīng)（歧化、歸中）。

2.認識重要的含氯物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用。

【教學(xué)方法】

一境復(fù)習(xí)法、問題導(dǎo)入法、對比法

【課堂學(xué)習(xí)】

問題引入：實驗室獲得氯氣采用如下原理：MnO2+4HCl（濃）■MnCl2+Cl2↑+2H2O。依據(jù)氧化還原反應(yīng)理論，NaClO3的氧化性強于氯氣，能與濃鹽酸反應(yīng)得到氯氣，且反應(yīng)不需加熱，更易操作，為什么實驗室沒有采用氯酸鉀與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣呢？

投影資料卡1：二氧化氯的制法（Kestiog法）

二氧化氯是一種黃綠色到橙色的氣體，歐洲一些國家主要采用氯酸鈉（NaClO3）氧化濃鹽酸的制備方法，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NaClO3+4HCl（濃）■2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O。

設(shè)計意圖：通過認知沖突，佐以情境介入，將學(xué)生引入二氧化氯的學(xué)習(xí)。

活動1 二氧化氯的結(jié)構(gòu)

投影資料卡2：已知二氧化氯的電子式為：■依據(jù)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論分析以下問題：

1.分子中共價鍵的類型除特殊的Π鍵外，還存在哪些類型的共價鍵？

2.判斷氯原子的雜化類型？

3.依據(jù)價層電子對互斥理論，判斷其空間構(gòu)型？

4.已知二氧化氯在水中的溶解度是氯氣的5～8倍，分析差異產(chǎn)生的原因？

設(shè)計意圖：由二氧化氯的結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計情境復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容，且為下面性質(zhì)的復(fù)習(xí)做了知識準備。

活動2 二氧化氯的獲得

1.采用氯酸鈉與濃鹽酸反應(yīng)獲得氯氣，如何設(shè)計二氧化氯的發(fā)生裝置？

2.該法工藝流程如下圖。其過程是將食鹽水在特定條件下電解得到的氯酸鈉（NaClO3）與鹽酸反應(yīng)生成ClO2。

該工藝中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有哪些？合成塔中生成的氯化氫與補充氯氣的物質(zhì)的量之比是多少？

設(shè)計思路：利用對比的方法，分析新情境下二氧化氯發(fā)生裝置的選擇，提供工藝流程的情境下，分析物料的分配與補充。

3.草酸還原法

科學(xué)家又研究出的一種新的制備方法，在酸性溶液中用草酸（H2C2O4）還原氯酸鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為：H2C2O4+2NaClO3+H2SO4■Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O

設(shè)疑：此法的最大特點是由于反應(yīng)過程中生成的二氧化碳的稀釋作用，大大提高了生產(chǎn)及儲存、運輸?shù)陌踩裕瑸槭裁矗?/p>

設(shè)計思路：通過設(shè)疑，為二氧化氯的性質(zhì)學(xué)習(xí)做鋪墊，為調(diào)動學(xué)生的探索熱情再加溫。

活動3 二氧化氯的性質(zhì)與應(yīng)用

問題引入：為什么國際聯(lián)盟禁止采用氯氣用于殺菌消毒，而選擇二氧化氯來進行。

投影資料卡3.國外大量的實驗研究顯示，二氧化氯是安全、無毒的消毒劑，無“三致”效應(yīng)（致癌、致畸、致突變），同時在消毒過程中也不與有機物發(fā)生氯代反應(yīng)生成可產(chǎn)生“三致作用”的有機氯化物或其它有毒類物質(zhì)。

1.二氧化氯的強氧化性

（1）ClO2和Cl2均能將電鍍廢水中的CN-氧化為無毒的物質(zhì)，自身被還原為Cl-。處理含CN-相同量的電鍍廢水，所需Cl2的物質(zhì)的量是ClO2的多少倍？

（2）ClO2的制備方法中，除了前面介紹的兩種方法外，還可以通過下法制備：

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

該法制備的ClO2相較于氯酸鈉（NaClO3）氧化濃鹽酸更適合用于飲用水的消毒，其主要原因是？

（3）用ClO2處理過的飲用水（pH為5.5～6.5）常含有一定量對人體不利的亞氯酸根離子（ClO2-）。當(dāng)pH≤2.0時，ClO2-也能被I-完全還原成Cl-。

請寫出pH≤2.0時，ClO2-與I-反應(yīng)的離子方程式？

若飲用水中ClO2-的含量超標，可向其中加入適量的Fe2+將ClO2-還原成Cl-，該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是什么。

設(shè)計思路：二氧化氯具有強氧化性，此部分設(shè)計落實到訓(xùn)練環(huán)節(jié)，側(cè)重訓(xùn)練新情境下信息型方程式的書寫與分析，完成兩類反應(yīng)的建模。

參考文獻：

[1]鄭曉雙.淺談教材中三序結(jié)合原則的應(yīng)用研究：以“氯氣的性質(zhì)”為例[J].課程教育研究，2017（46）.

[2]許燕紅.中學(xué)化學(xué)教科書探究性內(nèi)容的編寫研究[D].廣西師范大學(xué)，2007.

編輯 馬曉榮