以“氯气的性质”例说元素化学的“实验化教学”
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摘要：如何在“非金属元素及其化合物”的教学中由传统讲授型向“实验化教学”转移，文章以“氯气的性质”浅述例说，并期待抛砖引玉。
关键词：实验教学法；形象记忆；实验设计；验证性；探究性；微型化
文章编号：1008-0546（2016）10-0081-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.10.028
高中化学“元素及其化合物”部分的核心思想，就是通过元素单质及其化合物性质的学习，提高学生对“化学是一门以实验为基础的科学”的认识，培养学生的实验意识、操作技能，观察能力和分析问题的能力[1]。通过结合实验的教学并侧重于实验为主线进行的课堂设计，进而让学生系统掌握“元素及其化合物”的学习方法，实现学生实验能力的提升与发展。
一、从事实现象提出问题
笔者曾听过多所学校的青年教师的“氯气的性质”公开课。多数老师采用的是：“物理性质（展示氯气以供观色）化学性质（演示氯气与氢气混合光照、氯水的漂白等系列实验）由性质推及制法与用途”的经典但很传统的授课模式。尽管老师们都试图突破传统，如采用先实物展示，再根据其所观察到的理化性质加以总结归纳……但仍给人以脱不开“以讲为主的灌输式教学”烙印之感，没有充分利用化学以实验为基础的学科教学优势。作为“旁观者”，我想，如果根据所学元素的性质精心设计实验，甚至将实验贯穿于整个“元素及其化合物”的教学始终，再结合实验思考题，那学生获得的学习体验将会是更好的，他（她）的观察、思维、探究等综合学习的能力也定会得以提升。怎样设计这样的实验呢？
二、基于问题的解决方法
非金属元素氯、氮、硫等的单质、氧化物、氢化物、含氧酸及其盐的许许多多的物理化学性质，都可以设计成系列实验进而将整个知识体系贯穿起来，从而实现元素化合物的“实验化”教学。下文以“氯气的性质”为例，示设如下：
1. “实验化教学”思路
氯气是活泼的非金属气体，有强烈的刺激性气味，有毒，易液化，在水中的溶解度为1∶2.0，溶于水形成黄绿色的氯水，并与水反应生成HClO（极不稳定、极强氧化性、漂白性且有弱酸性）；氯气氧化性极强，能与几乎所有的金属反应，能与碱、还原性酸、还原性盐等物质反应。Cl2与水的反应内容丰富，知识点众多，且与水生成的HClO因具有强氧化性，而使有机色素发生漂白褪色，但干燥的氯气则不能，这一现象会给学生留下先疑后释的思维冲击，从而加深对氯水成分的深刻认识，而氯水中各成分的分析正是本课需要重点讨论的内容之一。所以优化编制好实验的先后顺序并设计好实验流程，会让学生在鲜明的实验现象的“耳濡目染”下取得良好的学习效果。
2. “实验化教学”设计
[实验Ⅰ]①出示一瓶氯气，观色、闻味，后放入一片红色布条，置于桌面2到3分钟；②在静候现象时完成如下实验：将收集有30mL氯气的针筒吸进10mL的水，观察现象；③用酒精喷灯加热密封有氯气的“香蕉管”的一端，观察现象。
[问题Ⅰ]①集气瓶中观察到的现象说明什么问题？②据针筒中的现象你能得到什么结论？③怎么解释加热时“香蕉管”的一端却出现了黄绿色的液体？
依据学生的反应或引导或追问，最终通过实验现象的分析，让学生得到氯气的诸多物理性质（色、态、味、溶解性和常温下的溶解度以及易液化等性质）包括干燥氯气无漂白性的结论。
这一阶段，教师实际上无须讲述太多，因为现象“鲜活”，学生大多会轻松有效地完成氯气物理性质及部分化学性质的学习。
[实验Ⅱ]①打开放有色布条的氯气瓶塞，滴水将布条润湿，注意观察现象；②将“实验Ⅰ”针筒里的溶液分别滴加到盛有AgNO3、NaHCO3、淀粉-KI溶液、品红溶液的四支试管中，观察现象。
[问题Ⅱ]①的现象说明什么问题？你是怎样推理到这一结论的？
②中分别观察到什么现象？其对应的离子方程式如何书写？通过分析说明氯水中含有哪些分子，哪些离子？
[说明]由于此处设计的验证性实验较多，所以应该分门别类地对每一组实验取得的现象进行讨论、分析、研判，由此推理得出氯水中所含的各种成分，特别是与淀粉-KI溶液形成蓝色时，I2到底是被何物质氧化而来？而品红褪色又是谁的功劳？这些都是本课的关键之处。
通过上述的实验设计，基本上完成了氯气物理性质的观察与总结，氯水成分的分析与推理，而所有这些都是以眼见为实的实验现象展现在学生面前的，对照实验现象的分析以及由此得到的结论也是学生亲自体验并自行完成的。
[实验Ⅲ]①展示一倒置烧瓶（告知学生：这是课前制得的一满瓶饱和氯水，倒立水槽中并在阳光直射下二小时以上）。②将烧瓶中溶液取出，分别滴加到硝酸银溶液、蓝色石蕊试纸、CaCO3粉末中，观察发生的现象。
[问题Ⅲ]①倒置的烧瓶底部有一较大的无色气泡，通过观色确定不是氯气，则可能是什么气体？如何验证你的推测？②中的现象表明溶液中含有Cl-、H+，还有其他物质存在，它能使蓝色石蕊试纸褪色，可与CaCO3反应，这些物质可能是什么？如何证明你的猜测？
事实上问题②的提出是在原有问题基础上的再深化，是为深入探究HClO的强氧化性、漂白性和酸性弱于H2CO3而设计的。那么怎样检出氯水中加入CaCO3后HClO的浓度提高了呢？这是整个实验设计中比较困难的部分。可以启发学生设计对比实验加以验证：理论上可以将新制氯水和加入了CaCO3粉末后的新制氯水，同时在阳光下照射，观察其冒气泡的快慢程度，进而推断出HCl、H2CO3、HClO三者的相对强弱。但现象的对比会因光照强度、观察环境、等待时间等因素的不同而存在一定的不确定性。讨论以上问题时学生或热烈或冷场，作为老师要时刻关注并积极调控学生的情绪。