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鹵族元素

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)技能：使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)以氯元素為核心的鹵族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律，進(jìn)一步加深對(duì)“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的理解；掌握鹵族元素的單質(zhì)、鹵化氫的制備方法，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)；認(rèn)識(shí)鹵族元素的單質(zhì)及其重要化合物的特殊性。

能力培養(yǎng)：通過(guò)鹵族元素及其重要化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的歸納能力；通過(guò)鹵族元素的“結(jié)構(gòu)―性質(zhì)”關(guān)系的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力和歸納能力；通過(guò)鹵族元素的“性質(zhì)―制備”關(guān)系的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。

科學(xué)思想：通過(guò)認(rèn)識(shí)鹵族元素的原子結(jié)構(gòu)與其性質(zhì)的關(guān)系，使學(xué)生感悟到事物的現(xiàn)象與本質(zhì)的辯證關(guān)系；通過(guò)鹵族元素及其重要化合物的特殊性的歸納，認(rèn)識(shí)事物的一般與特殊的關(guān)系；通過(guò)分析鹵單質(zhì)的制備，認(rèn)識(shí)事物間普遍聯(lián)系與制約的觀點(diǎn)。

科學(xué)品質(zhì)：通過(guò)學(xué)生討論、歸納、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探索結(jié)論，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、團(tuán)結(jié)、合作的精神。

科學(xué)方法：培養(yǎng)學(xué)生研究事物和探究事物規(guī)律的科學(xué)方法。

重點(diǎn)、難點(diǎn)　　 鹵族元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律。用氧化還原的觀點(diǎn)分析認(rèn)識(shí)鹵族元素的單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)。

教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

教師活動(dòng)

【引言】鹵族元素和氧族元素是典型的非金屬元素族。在復(fù)習(xí)這部分內(nèi)容時(shí)建議以元素周期律和氧化還原理論為指導(dǎo)思想。

學(xué)生活動(dòng)

傾聽(tīng)、了解本部分內(nèi)容的復(fù)習(xí)方法。

【過(guò)渡】下面我們復(fù)習(xí)鹵族元素的知識(shí)。

【板書(shū)］一、鹵族元素

【復(fù)習(xí)提問(wèn)】請(qǐng)畫(huà)出鹵素及其重要化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，并完成有關(guān)的化學(xué)方程式。

回憶、再現(xiàn)曾經(jīng)學(xué)過(guò)的鹵族元素知識(shí)，建立起以氯、溴、碘為核心的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，書(shū)寫(xiě)相關(guān)的化學(xué)方程式。

【講評(píng)】指導(dǎo)學(xué)生完成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖，對(duì)學(xué)生歸納情況給予評(píng)價(jià)。最終建立如下頁(yè)關(guān)系：

【板書(shū)】1．鹵族元素及其重要化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

【投影】

【板書(shū)】

2．鹵族元素的“原子結(jié)構(gòu)―性質(zhì)”的關(guān)系

【投影】寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式：

（1）在NaBr溶液中滴入氯水

（2）在FeSO4溶液中滴入溴水

（3）在FeCl3溶液中滴加KI溶液

【提問(wèn)】比較Cl2、Br2、I2、Fe3+的氧化性強(qiáng)弱。比較I-、Br-、Fe2+的還原性強(qiáng)弱。

思考并書(shū)寫(xiě)離子方程式：

Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

Br2+2Fe2+=2Fe3++2Br-

2I-+2Fe3+=I2+2Fe2+

思考并根據(jù)書(shū)寫(xiě)的離子方程式得出結(jié)

論：氧化性Cl2＞Br2＞Fe3+＞I2；還原性I-＞Fe2+＞Br-。

【歸納】由此得出結(jié)論：當(dāng)溶液中存在多種還原性物質(zhì)時(shí)，加入氧化劑，還原性強(qiáng)的應(yīng)先被氧化。

【投影】寫(xiě)出下列反應(yīng)的離子方程式：

（4）在FeBr2溶液中通入少量Cl2氣體

（5）在FeI2溶液中加入少量溴水

（6）在FeBr2溶液中通入足量的Cl2氣體

思考并書(shū)寫(xiě)離子方程式：

Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+

Br2+2I-=2Br-+I2

3Cl2+2Fe2++4Br-=6Cl-+2Fe3++2Br2

【提問(wèn)】根據(jù)以上內(nèi)容可得出鹵族元素在化學(xué)性質(zhì)方面有怎樣的變化規(guī)律？

思考、討論得出結(jié)論：

①F2、Cl2、Br2、I2氧化性依次減弱。

②F-、Cl-、Br-、I-離子的還原性依次增強(qiáng)。

③F、Cl、Br、I元素的非金屬性依次減弱。

【討論】如何從原子結(jié)構(gòu)的角度解釋鹵族元素在化學(xué)性質(zhì)方面的遞變規(guī)律。

討論后得出結(jié)論：鹵族元素按F、Cl、Br、I的次序原子半徑依次增大，得電子的能力減弱，導(dǎo)致其單質(zhì)的氧化性逐漸減弱�！景鍟�(shū)】

結(jié)論：結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。

【引言】物質(zhì)的性質(zhì)決定了物質(zhì)的存在形態(tài)、用途及制備方法。

【板書(shū)】

3．鹵族元素的“性質(zhì)―制備”的關(guān)系

【過(guò)渡】鹵族元素的化學(xué)性質(zhì)活潑，所以在自然界中以化合態(tài)的形態(tài)存在。

【提問(wèn)】寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)室制備氯氣反應(yīng)的離子方程式。說(shuō)明依據(jù)的是怎樣的化學(xué)原理。

回憶、再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的方法。

回答：

MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O

依據(jù)的原理是：利用氧化劑在酸性條件下氧化Cl-。

【板書(shū)】（1）鹵素單質(zhì)的制備――氧化還原法

【提問(wèn)】依據(jù)實(shí)驗(yàn)室制備氯氣的原理，還可用哪些氧化劑代替MnO2？

討論回答：KMnO4、KClO3、K2Cr2O7、次氯酸鹽等。

【練習(xí)】寫(xiě)出分別用KMnO4、KClO3、Ca（ClO）2與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣的化學(xué)方程式。

書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式：

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O

Ca（ClO）2+4HCl=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

【投影】請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)用漂白粉和濃鹽酸反應(yīng)制得氯氣，驗(yàn)證干燥的氯氣無(wú)漂白性并制備氯水的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

【提問(wèn)】

①裝置應(yīng)包括幾部分？

依據(jù)題目要求思考、討論。

思考回答：

①應(yīng)包括四部分――氣體發(fā)生裝置、氣體凈化裝置、驗(yàn)證其無(wú)漂白性的裝置、溶解制備氯水裝置。

【追問(wèn)】僅這四部分嗎？

噢！還有尾氣吸收部分。

②根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件應(yīng)選擇何種氣體發(fā)生裝置？

②應(yīng)選擇固-液反應(yīng)裝置。

③制得的氯氣中含有哪些雜質(zhì)？應(yīng)如何得到純凈干燥的氯氣？

③制得的氯氣中含有HCl氣體和水蒸氣。得到純凈干燥的氯氣的方法是：先通過(guò)裝有飽和食鹽水的洗氣瓶除去HCl，再通過(guò)裝有濃硫酸的洗氣瓶干燥除水。

④根據(jù)氯氣的溶解度，應(yīng)選擇怎樣的氯氣溶解裝置？尾氣應(yīng)怎樣吸收？

④裝置如圖：

師生共同探討后確定下列實(shí)驗(yàn)裝置模型。

【投影】

飽和食鹽水：除去Cl2中的HCl；濃硫酸：除去水蒸氣；NaOH溶液：吸收尾氣，防污染。

【投影】實(shí)驗(yàn)室用MnO2和濃鹽酸可制備Cl2，若無(wú)濃鹽酸，可用什么試劑代替？寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式？

思考：MnO2在H+濃度很大的條件下，可將Cl-氧化成單質(zhì)。現(xiàn)無(wú)濃鹽酸，因此需制出HCl，聯(lián)想到NaCl固體和濃硫酸反應(yīng)可得HCl，因此采用MnO2、NaCl固體、濃硫酸

NaCl（固）+H2SO4（濃）=NaHSO4+HCl↑

2NaCl（固）+H2SO4（濃） Na2SO4+2HCl↑

MnO2+4HCl MnCl2+Cl2↑+2H2O

或綜合寫(xiě)成：

MnO2+3H2SO4（濃）+2NaCl（固體） MnSO4+2NaHSO4+Cl2↑+2H2O

書(shū)寫(xiě)反應(yīng)方程式：

3H2SO4（濃）+2NaBr（固體） Br2↑+SO2↑+2H2O+2NaHSO4

【投影】用濃硫酸和固體NaBr反應(yīng)可以生成溴單質(zhì)。該反應(yīng)能用于制備溴單質(zhì)嗎？若不能，應(yīng)如何進(jìn)行改進(jìn)？

【提問(wèn)】寫(xiě)出濃硫酸和NaBr固體反應(yīng)的化學(xué)方程式。分析所得產(chǎn)物是否易于分離得到溴單質(zhì)？該方法制備溴單質(zhì)是否可行？

討論得出：SO2和Br2蒸氣同時(shí)逸出，除去Br2蒸氣中的SO2很困難。該方法不可行。

【提問(wèn)】如何改進(jìn)？

討論得出改進(jìn)方案：①用濃磷酸代替濃硫酸，并加入MnO2即可。

【提示】使反應(yīng)不生成SO2是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

【點(diǎn)撥】在MnO2、NaCl固體和濃硫酸反應(yīng)得到Cl2的反應(yīng)中，濃硫酸是氧化劑嗎？哪種物質(zhì)是氧化劑？說(shuō)明什么？

回答：濃硫酸不是氧化劑，MnO2是氧化劑。說(shuō)明MnO2的氧化性強(qiáng)于濃硫酸。

【提問(wèn)】結(jié)合Cl-和Br-的還原性強(qiáng)弱，還有其它的改進(jìn)措施嗎？

思考并回答：Br-的還原性強(qiáng)于Cl-，因此當(dāng)濃硫酸和MnO2與NaBr固體共熱時(shí)，

濃硫酸將不被還原。

從而得到改進(jìn)方案：②使?jié)饬蛩帷�NaBr固體、MnO2共熱。反應(yīng)后將溴蒸氣冷凝即可。

【提問(wèn)】寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

MnO2+3H2SO4（濃）+2NaBr（固體） MnSO4+2NaHSO4+Br2↑+2H2O

【板書(shū)】

【板書(shū)】（2）鹵化氫的制備――難揮發(fā)酸制揮發(fā)酸

【提問(wèn)】請(qǐng)用化學(xué)反應(yīng)方程式歸納出HX的制備方法。

回憶各種鹵化氫的制備方法。

CaF2+H2SO4（濃）=CaSO4+2HF↑[鉛容器中]

NaCl（固）+H2SO4（濃）=NaHSO4+HCl↑

2NaCl（固）+H2SO4（濃） Na2SO4+2HCl↑

【提問(wèn)】在制備HBr和HI時(shí)能否使用濃硫酸？為什么？應(yīng)如何改進(jìn)？

討論得出：由于濃硫酸可將Br-、I-氧化，所以不能用濃硫酸和NaBr、NaI反應(yīng)制HBr、HI。應(yīng)用難揮發(fā)的濃磷酸代替濃硫酸。

NaBr（固）+H3PO4（濃） NaH2PO4+HBr↑

NaI（固）+H3PO4（濃） NaH2PO4+HI↑

領(lǐng)會(huì)元素化合物知識(shí)的學(xué)習(xí)方法。

【小結(jié)】學(xué)習(xí)元素化合物知識(shí)，不能僅停留在教科書(shū)的表面內(nèi)容上，應(yīng)將所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合、歸納、總結(jié)，上升到理性高度，使知識(shí)向深度和廣度發(fā)展。

【板書(shū)】

4．鹵族元素的“一般――特殊”的歸納

【引言】鹵族元素的單質(zhì)及其化合物有許多共性，但也存在諸多特殊之處，請(qǐng)同學(xué)們回憶、討論并進(jìn)行歸納，可查閱教材、筆記等資料。

回憶、討論、查閱資料，進(jìn)行歸納和總結(jié)。

指導(dǎo)學(xué)生歸納并將學(xué)生得出的結(jié)論投影如下：

【投影】鹵族元素及其化合物的特殊性歸納：

1．物理性質(zhì)方面

（1）常溫下溴是唯一的液態(tài)非金屬單質(zhì)，極易揮發(fā)，保存時(shí)用水封。

（2）溴和碘易溶于有機(jī)溶劑，碘易升華。

（3）鹵化銀中只有AgF無(wú)色且溶于水。

（4）CaCl2、CaBr2溶于水，但CaF2不溶于水。

2．化學(xué)性質(zhì)方面

（1）F2和水劇烈反應(yīng)，水是還原劑；F2不能將溶液中的Cl-、Br-、I-氧化；F2通入NaOH溶液中先與水反應(yīng)；鹵素單質(zhì)中只有F2可與稀有氣體反應(yīng)。

（2）氯水使石蕊試劑先變紅后褪色。干燥的氯氣和液氯無(wú)漂白性。澳水和碘水無(wú)漂白性。（3）鹵化銀中只有AgF見(jiàn)光不分解。

（4）碘單質(zhì)遇淀粉變藍(lán)。碘單質(zhì)與鐵反應(yīng)生成FeI2。

（5）鹵化氫的水溶液中只有氫氟酸是弱酸。

3．實(shí)驗(yàn)方面

（1）制備HF時(shí)在鉛容器中進(jìn)行，氫氟酸保存在塑料容器中。

（2）制備HBr和HI時(shí)用濃磷酸代替濃硫酸。

（3）除去Cl2中HCl用飽和食鹽水。

【小結(jié)】在復(fù)習(xí)元素化合物知識(shí)時(shí)，要注意共性與特性的辯證關(guān)系。

【板書(shū)】