氯气与水的作用

    设计思路

    依据教学的中心内容，设计探究学习活动，让学生通过一系列实验的观察、质疑和分析，发现并讨论下列问题，从而认识氯气氯与水的作用的实质、认识氯水的成分、次氯酸的性质：

    氯气是否可溶于水？

    氯水中含什么成分？

    为什么用石蕊、pH试纸检验氯水的酸性有异常现象发生？

    为什么氯水长久放置会变成很稀的盐酸？

    设计的探究活动包括提出的问题、实验活动、讨论交流等环节，注意引发学生的认知冲突，提高探究兴趣，鼓励学生主动参与学习，有效地理解、掌握学习内容，提高获取新知识的能力和分析、解决问题的能力，增进了对科学的理解。

    教学主要过程：

    1．观察与思考。观察氯气通入水的演示实验（有尾气处理装置）。问题：从观察到的现象看，你认为氯气能溶于水吗？说说你的理由。

    2．问题与实验。你能设计一个简单实验证明氯气能溶于水吗？与同学交流、讨论提出的实验设计。

（若学生提出了可行的实验方案，教师在给予鼓励的同时，提出必要的改进意见，演示并进行评价。随后，教师介绍自己的实验方案，让学生观察演示实验：用100mL针筒抽取80mL氯气,再抽取20mL水,振荡，观察发生的现象。引导学生说明现象，推理，得出结论。）

    3．小结，引出新的探究问题。80mL氯气与20mL水,振荡，得到的溶液小于100mL，说明氯气能溶于水。得到的溶液称为氯水。氯水有氯气的气味。据此，能否认为氯水就是溶解在水中的氯气与水的混合物？说说你的想法和理由。

    4．讨论和实验。评说同学的猜测，再请学生观察如下实验：把一小片干燥的红色布条，分成三段，分别置与氯气、氯水、水中，观察发生的变化，进一步思考，寻找问题的合理答案。

    实验与讨论小结：实验证明氯气和水都不使红色布条褪色，而氯水可以，说明氯水中含有能使红色颜料褪色的物质。这种物质一定是氯气溶于水后生成的新物质。可见氯水并不是溶解在水中的氯气和水这两种物质的简单混合物。

人们研究得知，氯气溶解于水时，部分氯气可与水发生反应，生成一种称为次氯酸HClO的物质：Cl₂ + H₂O === HCl  + HClO  次氯酸（HClO）有强氧化性，有漂白作用，可以漂白某些染料和有机色素。品红是一种常见红色颜料，氯水也可以使它漂白褪色（演示）。

     5．提出进一步探究的问题。 根据氯气与水的反应，氯水中还应该存在盐酸。能否设计一个简单的实验，检验氯水中存在的盐酸吗？提出你的实验设想，并和同学讨论，确定几种简便的实验方法。

     6．整理、归纳提出的实验方案，依照可行的几个实验方案，组织学生实验。

 例如，用石蕊试剂或用pH试纸检验氯水是否有酸性，试验氯水与碳酸氢钠溶液或锌粒的作用，试验氯水与硝酸银溶液的作用。

     7．实验小结，质疑实验中发现的问题。 实验证明，氯水与硝酸银溶液作用生成白色氯化银沉淀，说明氯水中含氯离子；氯水与碳酸氢钠溶液有气体析出，可见氯水呈酸性。两个实验可以说明氯水中存在的盐酸。

在实验中同学们发现一些和已学知识不相吻合的现象：紫色石蕊试液滴入氯水，溶液变红后却褪色了；用pH试纸测氯水，发现试纸颜色变化有异常；锌和氯水反应放出气体的现象不太明显。

   问题：该怎样解释这些“反常”现象？能依据这些现象否定氯水中存在盐酸的结论吗？

    8．讨论、解疑。氯水显酸性，氯水中存在氯离子，支持了氯气溶解于水，部分氯气和水发生反应，生成盐酸和次氯酸的结论。由于反应同时还生成有强氧化性和漂白作用的次氯酸，因此，石蕊和pH试纸中的酸碱指示剂可能被氧化、漂白，用它们检验氯水的酸性，就不会有持久显现红色。锌和氯水反应缓慢，说明氯水中酸的浓度较小。

    9．提出、思考有关氯水的新问题，深化对氯气与水作用的认识。人们发现，氯水保存久了，其中的氯气和次氯酸会逐渐消失，氯水最终变成很稀的盐酸。

这是为什么呢？请同学观察分析下列实验现象：把一个装满氯水的烧瓶，倒置在水槽中，放置一段时间后发现烧瓶顶部有气体出现。把装置放到阳光下，请大家仔细观察，看看还能发现什么？想想为什么？谈谈你的看法。

    小结：实验观察发现，光照下氯水中有微小气泡形成。联系长久放置的氯水最终会变成稀盐酸的事实，可以推想，氯气可能是与水反应逐渐被消耗，反应生成的次氯酸不稳定，分解成盐酸放出气体。科学家的研究证明了这种推测的正确性。次氯酸分解生成盐酸和氧气：2HClO == 2HCl + O₂↑，光照能加速它的分解。