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鹵族元素

教學目標

知識技能：使學生充分認識以氯元素為核心的鹵族元素的性質及其遞變規律，進一步加深對“結構決定性質”的理解；掌握鹵族元素的單質、鹵化氫的制備方法，進一步認識氧化還原反應；認識鹵族元素的單質及其重要化合物的特殊性。

能力培養：通過鹵族元素及其重要化合物的轉化關系的教學，培養學生的歸納能力；通過鹵族元素的“結構―性質”關系的教學，培養學生分析問題的能力和歸納能力；通過鹵族元素的“性質―制備”關系的教學，培養學生解決實際問題的綜合能力。

科學思想：通過認識鹵族元素的原子結構與其性質的關系，使學生感悟到事物的現象與本質的辯證關系；通過鹵族元素及其重要化合物的特殊性的歸納，認識事物的一般與特殊的關系；通過分析鹵單質的制備，認識事物間普遍聯系與制約的觀點。

科學品質：通過學生討論、歸納、設計實驗、探索結論，激發學生的學習興趣，培養學生的嚴謹求實、團結、合作的精神。

科學方法：培養學生研究事物和探究事物規律的科學方法。

重點、難點　　 鹵族元素的性質及其遞變規律。用氧化還原的觀點分析認識鹵族元素的單質及其化合物的性質。

教學過程設計

教師活動

【引言】鹵族元素和氧族元素是典型的非金屬元素族。在復習這部分內容時建議以元素周期律和氧化還原理論為指導思想。

學生活動

傾聽、了解本部分內容的復習方法。

【過渡】下面我們復習鹵族元素的知識。

【板書］一、鹵族元素

【復習提問】請畫出鹵素及其重要化合物之間的轉化關系網絡圖，并完成有關的化學方程式。

回憶、再現曾經學過的鹵族元素知識，建立起以氯、溴、碘為核心的知識網絡圖，書寫相關的化學方程式。

【講評】指導學生完成知識網絡圖，對學生歸納情況給予評價。最終建立如下頁關系：

【板書】1．鹵族元素及其重要化合物間的轉化關系

【投影】

【板書】

2．鹵族元素的“原子結構―性質”的關系

【投影】寫出下列反應的離子方程式：

（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】比較Cl2、Br2、I2、Fe3+的氧化性強弱。比較I-、Br-、Fe2+的還原性強弱。

思考并書寫離子方程式：

Cl2+2Br-=Br2+2Cl-

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

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

思考并根據書寫的離子方程式得出結

論：氧化性Cl2＞Br2＞Fe3+＞I2；還原性I-＞Fe2+＞Br-。

【歸納】由此得出結論：當溶液中存在多種還原性物質時，加入氧化劑，還原性強的應先被氧化。

【投影】寫出下列反應的離子方程式：

（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

思考并書寫離子方程式：

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

Br2+2I-=2Br-+I2

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

【提問】根據以上內容可得出鹵族元素在化學性質方面有怎樣的變化規律？

思考、討論得出結論：

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。

③F、Cl、Br、I元素的非金屬性依次減弱。

【討論】如何從原子結構的角度解釋鹵族元素在化學性質方面的遞變規律。

討論后得出結論：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，導致其單質的氧化性逐漸減弱。【板書】

結論：結構決定性質，性質反映結構。

【引言】物質的性質決定了物質的存在形態、用途及制備方法。

【板書】

3．鹵族元素的“性質―制備”的關系

【過渡】鹵族元素的化學性質活潑，所以在自然界中以化合態的形態存在。

【提問】寫出實驗室制備氯氣反應的離子方程式。說明依據的是怎樣的化學原理。

回憶、再現實驗室制備氯氣的方法。

回答：

MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O

依據的原理是：利用氧化劑在酸性條件下氧化Cl-。

【板書】（1）鹵素單質的制備――氧化還原法

【提問】依據實驗室制備氯氣的原理，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】寫出分別用KMnO4、KClO3、Ca（ClO）2與濃鹽酸反應制備氯氣的化學方程式。

書寫化學方程式：

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O

Ca（ClO）2+4HCl=CaCl2+2Cl2↑+2H2O

【投影】請設計一個用漂白粉和濃鹽酸反應制得氯氣，驗證干燥的氯氣無漂白性并制備氯水的實驗裝置圖。

【提問】

①裝置應包括幾部分？

依據題目要求思考、討論。

思考回答：

①應包括四部分――氣體發生裝置、氣體凈化裝置、驗證其無漂白性的裝置、溶解制備氯水裝置。

【追問】僅這四部分嗎？

噢！還有尾氣吸收部分。

②根據反應物的狀態和反應條件應選擇何種氣體發生裝置？

②應選擇固-液反應裝置。

③制得的氯氣中含有哪些雜質？應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：先通過裝有飽和食鹽水的洗氣瓶除去HCl，再通過裝有濃硫酸的洗氣瓶干燥除水。

④根據氯氣的溶解度，應選擇怎樣的氯氣溶解裝置？尾氣應怎樣吸收？

④裝置如圖：

師生共同探討后確定下列實驗裝置模型。

【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】實驗室用MnO2和濃鹽酸可制備Cl2，若無濃鹽酸，可用什么試劑代替？寫出有關的化學方程式？

思考：MnO2在H+濃度很大的條件下，可將Cl-氧化成單質。現無濃鹽酸，因此需制出HCl，聯想到NaCl固體和濃硫酸反應可得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

或綜合寫成：

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

書寫反應方程式：

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

【投影】用濃硫酸和固體NaBr反應可以生成溴單質。該反應能用于制備溴單質嗎？若不能，應如何進行改進？

【提問】寫出濃硫酸和NaBr固體反應的化學方程式。分析所得產物是否易于分離得到溴單質？該方法制備溴單質是否可行？

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

【提問】如何改進？

討論得出改進方案：①用濃磷酸代替濃硫酸，并加入MnO2即可。

【提示】使反應不生成SO2是解決問題的關鍵。

【點撥】在MnO2、NaCl固體和濃硫酸反應得到Cl2的反應中，濃硫酸是氧化劑嗎？哪種物質是氧化劑？說明什么？

回答：濃硫酸不是氧化劑，MnO2是氧化劑。說明MnO2的氧化性強于濃硫酸。

【提問】結合Cl-和Br-的還原性強弱，還有其它的改進措施嗎？

思考并回答：Br-的還原性強于Cl-，因此當濃硫酸和MnO2與NaBr固體共熱時，

濃硫酸將不被還原。

從而得到改進方案：②使濃硫酸、NaBr固體、MnO2共熱。反應后將溴蒸氣冷凝即可。

【提問】寫出該反應的化學方程式。

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

【板書】

【板書】（2）鹵化氫的制備――難揮發酸制揮發酸

【提問】請用化學反應方程式歸納出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】在制備HBr和HI時能否使用濃硫酸？為什么？應如何改進？

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反應制HBr、HI。應用難揮發的濃磷酸代替濃硫酸。

NaBr（固）+H3PO4（濃） NaH2PO4+HBr↑

NaI（固）+H3PO4（濃） NaH2PO4+HI↑

領會元素化合物知識的學習方法。

【小結】學習元素化合物知識，不能僅停留在教科書的表面內容上，應將所學知識進行綜合、歸納、總結，上升到理性高度，使知識向深度和廣度發展。

【板書】

4．鹵族元素的“一般――特殊”的歸納

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

回憶、討論、查閱資料，進行歸納和總結。

指導學生歸納并將學生得出的結論投影如下：

【投影】鹵族元素及其化合物的特殊性歸納：

1．物理性質方面

（1）常溫下溴是唯一的液態非金屬單質，極易揮發，保存時用水封。

（2）溴和碘易溶于有機溶劑，碘易升華。

（3）鹵化銀中只有AgF無色且溶于水。

（4）CaCl2、CaBr2溶于水，但CaF2不溶于水。

2．化學性質方面

（1）F2和水劇烈反應，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；鹵素單質中只有F2可與稀有氣體反應。

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

（4）碘單質遇淀粉變藍。碘單質與鐵反應生成FeI2。

（5）鹵化氫的水溶液中只有氫氟酸是弱酸。

3．實驗方面

（1）制備HF時在鉛容器中進行，氫氟酸保存在塑料容器中。

（2）制備HBr和HI時用濃磷酸代替濃硫酸。

（3）除去Cl2中HCl用飽和食鹽水。

【小結】在復習元素化合物知識時，要注意共性與特性的辯證關系。

【板書】