单元教学设计1 氯及其化合物-高中化学单元教学设计

003 << 单元教学设计 1  氯及其化合物  ★ 一、单元教学主题确定 氯元素是典型的非金属元素，氯气和含氯化合物在生产、生活中应用广泛。该 内容的学习旨在引导学生建构“氯及其化合物的性质、制备、应用”等核心知识， 同时掌握“非金属及其化合物”的学习方法，促进化学学科核心素养的发展。 氯及其化合物的学习对于学习者的化学核心素养的培养具有重要意义。在氯及其 化合物这部分内容中，氯元素形成的化合物与生活联系非常紧密，遵循《普通高中化 学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》中“以发展化学学科核心素养为主旨”“重视 开展‘素养为本’的教学”基本理念，采用“素养为本”的课堂教学模式，结合人类 探索物质及变化的历史与化学科学发展的趋势和学生已有的经验和将要经历的社会生 活实际，引导学生进一步学习化学的原理和方法，最终形成化学学科的核心观念。 新授课教学过程中，氯及其化合物的教学内容比较分散，虽然学生对于单个知 识具有一定的认知，但是对于含氯化合物没有形成系统的认识，仍处于散点和浅层 次。而想要更好地发挥其素养价值功能，就需要我们将知识通过情景联系起来，对 其进行整合和串联，这样才能使学生的认知得以系统化，并提升其化学学科的核心 素养。 因此，在氯及其化合物的大单元教学中，教师需要挖掘教学内容中蕴含的学科 大概念，确立大概念中的不同层级，同时需要构建一个能够贯穿整节课的大情境， 在此大情境的背景下，设计具有驱动性的教学任务以及不同形式的学生活动，在先 进的教学设备的支持下，落实必备知识，建立氯及其化合物的知识系统，发现学科 核心素养。 >> 004 　高中化学单元教学设计　 基于以上分析，本单元的教学主题定为：基于氧化还原反应的视角分析次氯酸 钠和氯气的化学性质，建立氧化性与消毒原理之间的逻辑关系；基于氯气与水反应 的实验探究，建构：“预测产物—设计实验—实验验证—得出结论”的探究实验模型； 基于实验室制备氯气的装置组装，构建气体制备装置的认知模型，培养实验能力和 创新意识；基于次氯酸钠的制备方法，思考家用消毒水自制机的作用原理，深刻认 识化学对创造更多物质财富、满足人民日益增长的美好生活需要的重大贡献。  ★ 二、单元教学内容分析 （一）在教材中的地位和作用 “氯及其化合物”选自人教版高中化学必修第一册第二章第二节，从氯元素的相 关知识在教材中所处位置以及《普通高中化学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》 中相关要求可知，该部分内容极具教育意义。从教材位置分析，本节内容是高中阶 段系统学习金属钠元素之后，系统学习的第一种典型非金属元素。氯元素具有多种 化合价，可以形成漂白液、漂白粉等多种含氯化合物，是生活中常见的物质。内容 要求方面，结合真实情境中的应用实例以及实验，探究氯及其化合物的主要性质以 及氯气和含氯化合物在生产、生活中的广泛应用。 相比于前一节“钠及其化合物”的学习，氯及其化合物的性质和转化更为复杂， 氯气的氧化性、氯气与水及碱的歧化反应，对氧化还原规律的呈现更为明显；同时 次氯酸盐性质的学习和氯离子的检验，对于类别通性、离子反应规律的呈现也更为 突出。所以，本节教学应该在钠及其化合物学习的基础上，进一步突出利用认识角 度指导物质性质的学习。 （二）在教学中的地位和作用 《普通高中化学课程标准（2017 年版 2020 年修订）》对氯及其化合物的要求如下： 结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解其重要化合物的主要性质，能根 据物质的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，能有意识地运用 所学知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论。因此，本单元教学中进行了情景 　单元教学设计 1  氯及其化合物　 005 << 线、知识线和素养线的有机结合，情景线为“84 消毒液”，这一含氯消毒液结合生 产和生活，从而防止了多情景缺少主题、缺乏联系、堆砌现象明显等问题，有利于 学生从全局认识探究的目的与意义，提升学习目标意识；知识线为含氯化合物之间 的相互转化，可以简单地使用含氯化合物的价类二维图表示，在知识方面建立联系， 形成系统性的学科结论；素养线为基于氧化还原视角来进行大单元教学的分析，进 而落实本节大单元教学的素养价值功能，从而培养“证据推理和模型认知”“科学探 究与创新意识”的化学学科核心素养。  ★ 三、单元教学学情分析 （一）学生已有知识和能力 通过第一章“物质及其变化”的学习，学生熟悉了常见物质类别的通性，但对 于含有不熟悉元素的物质，通过类别通性研究物质性质的能力还偏弱；能够初步掌 握氧化还原反应的发生规律，但对于元素化合价变化的观察和分析还不够敏锐，对 常见的氧化剂、还原剂积累较少。学生在前一节已经学习了钠及其化合物，并掌握 了研究金属元素及其化合物的思路和方法，初步构建了含同种元素的物质之间的转 化关系，但学生对研究物质性质的主动意识不够，还很难系统地从多个角度综合研 究物质性质。 （二）学生学习障碍点 学生的动手操作能力还不是很强，化学基础知识较零散薄弱，而且自主学习的 能力也较弱。若把探究氯气能否与水反应、氯水的成分问题直接交给学生，对学生 来说学习探究难度较大。因此，学生需要在教师的引导下逐步发现问题、提出假设， 然后教师再引导学生学会逐步设计实验。在具体的实验探究过程中，学生通过观察、 记录实验现象，分析现象并得出实验结论，逐步理解科学探究的设计思路，形成“证 据推理和科学探究”核心素养。 >> 006 　高中化学单元教学设计　 （三）学生学习发展点 针对学情，教师既需要给学生提供自主研究物质性质的学习空间，又要适时针 对学生的困难进行提示和指导；既要关注学生对氯及其化合物具体物质性质的学习， 又要注重对学生研究物质性质思路方法的培养；既要培养学生利用各认识角度研究 物质性质的主动性，又要强化学生对氧化还原反应、离子反应规律的具体思维路径 的完善。此外，教师还需要使学生从宏观视角辨识物质现象及反应规律，从微观粒 子的层面探究分析反应的本质，形成“结构决定性质”的观念，从宏观和微观相结 合的视角分析与解决实际问题，形成学习元素化合物知识的认知模型。  ★ 四、本单元的概念层级 第 1 单元的概念层级如图 1-1 所示。 图 1-1　第 1 单元的概念层级 　单元教学设计 1  氯及其化合物　 007 <<  ★ 五、单元教学目标设计 （一）科学探究与创新意识、宏观辨识与微观探析 通过实验探究氯气的性质，体会科学实验探究对认识和研究物质性质的作用， 提高学生的证据推理能力。 （二）证据推理与模型认知 通过对含氯元素化合价以及物质类别进行分类，构建氯及其化合物的价类二维 图，从氧化还原、离子反应的角度，对氯气的化学性质进行预测和解释，初步形成 含氯元素的物质间的转化关系。 （三）社会责任 基于实验事实和生产生活实际，研究含氯的代表性化合物（次氯酸、次氯酸盐） 的性质、用途，体会化学科学对生活、环境等社会可持续发展的贡献。  ★ 六、单元教学评价目标设计 1. 诊断学生实验方法设计、实验探究、获取证据并进行推理的能力。发展 学生宏微结合、证据推理、科学探究的素养。 2. 通过对含氯物质转化关系的讨论，诊断并发展学生对物质及其转化思路 的认识水平，诊断并评价学生对非金属元素及其化合物认知模型的建构和类比 方法的应用能力。 3. 预测常见气体的实验室制法中装置、收集方法、尾气处理方法的选择， 评价学生对常见气体制备方案认知模型的构建情况。 >> 008 　高中化学单元教学设计　  ★ 七、单元整体教学框架 第 1 单元的整体教学框架如图 1-2 所示。 图 1-2　第 1 单元的整体教学框架 　单元教学设计 1  氯及其化合物　 009 <<  ★ 八、单元整体教学流程 （一）第 1课时：84消毒液有效成分的性质探究以及氯气的化学性质 【板块一】基于 84 消毒液的含氯有效成分以及产品使用说明认识与其相关的化 学知识。 【教学情境】84 消毒液是生活中常见的消毒液，其主要成分是含氯化合物 NaClO，但含氯消毒液不能和洁厕灵一起使用，否则会使产品失效。 【任务 1】阅读 84 消毒液的使用说明书和资料卡片，找出 84 消毒液的主要有效 成分，说明其主要用途，并找出与资料卡片相对应的注意事项。 【学生活动】阅读学案中已知信息，完成填空。 【设计意图】从生活实际出发，激发学生认识氯及其化合物的兴趣。 【任务 2】从氧化还原角度分析，为何 84 消毒液不能和洁厕灵混用？书写 NaClO 和 HCl 反应的化学方程式，并用双线桥法标出电子转移的方向和数目。 【任务 3】设计实验验证 84 消毒液和洁厕灵的反应，观察实验现象。得出实验 结论。 【学生活动】根据氧化还原规律书写化学方程式，并观看演示实验，总结 84 消 毒液与洁厕灵反应的实验现象。 【设计意图】通过书写方程式对产物进行合理预测，并通过实验进行验证，得出 实验结论。 【板块二】从原子结构角度、物质类别预测氯气性质。 【教学情境】次氯酸的强氧化性使其表现出漂白性，因此对氯气的强氧化性提出 合理猜测。 【任务 4】从氧化还原角度分析氯气的化学性质。 【学生活动】书写化学方程式。 【任务 5】播放实验视频，观察新制氯气能否使有色纸条褪色？ 【学生活动】观看视频，并应用氧化还原规律进行分析。 【设计意图】培养学生观察实验现象并对其进行分析、推理的能力，形成证据推 理意识，并进行合理猜测。 【板块三】根据实验视频以及氯气的相关化学性质对其漂白性进行合理预测，并 >> 010 　高中化学单元教学设计　 设计实验证实氯气与水反应所含的微粒。 【教学情境】实验视频证实干燥的氯气不能使有色纸条褪色，然而制备出的氯气 具有漂白性，对此提出假设并进行验证。 【任务 6】从氧化还原反应角度，预测氯气和水反应的产物。用离子方程式表示， 并标出电子转移的方向和数目。 【学生活动】观看视频，并应用氧化还原规律进行分析。 【任务 7】小组合作，设计实验，验证氯气与水反应生成的产物。 【任务 8】分析新制氯水中所含微粒。 【学生活动】小组讨论、合作探究，总结氯水中所含微粒的检验方法。 【设计意图】考查学生的实验探究与实验现象表述能力，培养化学的价值观念， 落实学生的社会责任意识。 （二）第2课时：氯气的实验室制备以及84消毒液在生活中的制法 【板块一】基于制备原料思考 84 消毒液的制备方法。 【教学情境】18 世纪 70 年代，瑞典化学家舍勒将软锰矿（主要成分是 MnO2） 与浓盐酸混合加热，产生了一种黄绿色、有刺激性气味的气体，同时 MnO2 转化成 MnCl2。受当时流行学说的影响，舍勒未能确认这种气体。直到 1810 年，英国化学 家戴维才确认这种气体是一种新元素组成的单质—氯气。 【任务 1】阅读下列材料，分析材料中制备氯气的化学反应原理（用化学方程式 表示）。 【学生活动】独立书写、小组交流。 MnO2+4HCl（浓） ∆ MnCl2+Cl2↑+H2O 【任务 2】从氧化还原视角分析如果要利用浓盐酸制备氯气，除了二氧化锰外， 还有什么物质可以作为反应的氧化剂？ 【学生活动】学生思考回答出高锰酸钾和氯酸钾等强氧化剂。 【任务 3】舍勒发现氯气的方法到现在还是实验室制备氯气的主要方法之一，思 考根据该方法制备出的氯气含有哪些气体杂质？ 【学生活动】独立思考、小组交流。由于浓盐酸具有挥发性，因此会携带出 HCl 气体，从溶液中溢出的气体都会带有水分，因此含有的气体杂质为 HCl 气体和 H2O。 【设计意图】3 个教学任务从化学史中舍勒发现氯气出发，依据氧化还原的核心 视角分析且书写舍勒发现氯气的化学方程式，培养学生基于已有基础进行知识迁移的 能力，同时基于该反应原理进行拓展，培养学生基于实验事实、氧化还原规律，进行 　单元教学设计 1  氯及其化合物　 011 << 证据推理的严谨作风，促进学生实验探究水平的发展以及学生之间合作、沟通能力的 提升。 【板块二】基于氯气制备的原理设计制备装置（图 1-3）。 【教学情境】HCl 极易溶于水，Cl2 在饱和 NaCl 溶液中的溶解度较低。 a1 a2 a3 c2c1 c3 c4 d2d1 b2b1 图 1-3  氯气制备装置 【任务 4】根据实验室制备氯气的化学反应原理和所给资料，选择适当的实验装 置制备纯净、干燥的氯气（装置能重复使用）。 【学生活动】思考并讨论仪器的组装顺序：a2—b1—b2（饱和食盐水）—b1—b2（浓 硫酸）—c1—c2—d1（氢氧化钠溶液）。 【任务 5】观察分液漏斗的组成部分，尝试分析分液漏斗和长颈漏斗之间的区别， 以及组成发生装置的原因。 【学生活动】根据结构分析分液漏斗的颈部有一个玻璃塞，这是区别于长颈漏斗 的重要特征；玻璃旋塞可以控制液体的滴加速度，从而控制所加液体的量及反应速 率的大小，可用于固体 + 液体或液体 + 液体反应发生装置（图 1-4）。 图 1-4  实验装置 【设计意图】氯气制备实验属于应用类活动，其中的特点是不指向发现新的事物 或者规律，而是应用已知的物质和规律进行设计以获取产品或者实现目标，从而构 建出实验。 >> 012 　高中化学单元教学设计　 【板块三】基于化学反应原理回归生活。 【任务 6】阅读材料，写出电解饱和食盐水的化学方程式。 【学生活动】分析材料、书写方程式。 【任务 7】观看 84 消毒液制备的演示实验，思考该装置的使用原理是什么？ 【学生活动】观察演示实验，分析推测，写出化学方程式。 【任务 8】观看消毒水自制机的视频介绍，体会化学反应原理在生活中的应用。 【学生活动】表达自己对化学与生活的看法。 【设计意图】帮助学生建构对物质转化形成价类二维图的认识角度，促使建立物 质转化的基本模型。引导学生关注生活中的化学现象，并促使学生运用所学知识解 决相关问题，运用化学语言表征工作原理，感受化学的实用价值，让学生感受从理 论知识到具体科技产品的转变，感受知识的实用性带给我们生活的美好。  ★ 九、教学反思 含氯消毒液在生活中的使用非常广泛，尤其是经历过新型冠状病毒感染之后， 每个学生都有切身体会。借助“含氯消毒液”，通过一系列学习任务的解决，使学生 保持对物质及其变化的好奇和探究欲望，概括物质性质、厘清认识物质及其转化关 系的视角和路径，同时在实际应用问题的解决过程中不断迁移学科知识、认识思路 和方法，培养了学生积极探索科学问题的热情，培养了学生解决生产生活中化学问 题的担当和能力。 通过本节课的教学，进一步加强了对新课标“情境素材”的认识，它们不应该 成为在课堂引入时激发学生兴趣而可有可无、可随意替代的素材，这些情境素材是 在这些年的新课程教学实践中，优秀的一线教师在自己的课堂中开发、实践、完善 的，它既具备核心素养培养功能，又具备实践意义，值得认真研究和实践。如果学 生的化学学习都是在情境中学习，而不是孤立地就知识学知识，学生很容易将自己 已经通过实践培养的能力应用在问题解决上，核心素养的培养就能真正落实在学生 的生活中。