2.3 溴和碘的提取 第1课时（教学设计） 化学沪科版2020必修第一册

2.3 溴和碘的提取 第1课时 卤素单质的性质 一、知识目标 1.了解氯、溴、碘单质的物理性质，总结卤素单质物理性质的变化规律，掌握溴、碘单质在不同溶剂中的溶解情况及呈现的颜色。 2.了解卤单质化学性质的相似性，掌握比较其活泼性相对强弱的方法及相关化学反应方程式。 二、素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识卤素单质的物理性质和化学性质，从微观角度理解卤素原子结构与化学性质相似性和活泼性差异的关系。 2.证据推理与模型认知：通过实验探究卤素单质活泼性，建立基于实验现象进行推理和判断的思维模型。 3.科学探究与创新意识：通过设计和实施卤素单质活泼性的实验探究，培养学生的实验操作能力和创新思维。 一、教学重点 1.卤素单质物理性质的规律性变化、化学性质的相似性及活泼性强弱比较。 二、教学难点 1.通过实验探究得出卤素单质活泼性强弱顺序及相关离子方程式的书写。 卤素是典型的非金属元素，在元素周期表中处于非常重要的位置，其性质递变规律是学习元素周期律的重要基础。溴和碘作为卤素中的重要成员，对它们的学习有助于学生进一步理解和掌握卤素的性质。 本课时聚焦于卤素单质的物理性质和化学性质。教材先介绍了卤族元素的概念，然后通过呈现氯、溴、碘单质物理性质的相关数据，引导学生总结出卤素单质物理性质的规律性变化，如状态、颜色、密度、熔点、沸点、溶解度等方面的变化。同时，详细阐述了溴和碘的特殊物理性质，如溴易挥发、碘易升华等。在化学性质方面，教材通过实验探究的方式，让学生直观地感受卤素单质活泼性的差异，从而理解卤素单质化学性质的相似性和递变性。这部分内容不仅是对前面所学氯气知识的拓展和深化，也为后续学习元素周期律奠定了基础。 教学对象是高一学生，他们在之前的化学学习中已经对氯气的性质有了一定的了解，掌握了一些基本的化学实验操作技能和化学用语，具备了一定的观察、分析和归纳能力。然而，对于卤素单质性质的递变规律，学生还缺乏系统的认识，需要教师引导他们进行深入探究。 在思维能力方面，初高中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的实验现象比较感兴趣，但在分析和理解抽象的化学概念和规律时可能会遇到困难。因此，在教学过程中，教师应充分利用实验和多媒体等教学手段，将抽象的知识形象化，帮助学生更好地理解和掌握。 此外，学生在学习过程中可能会存在一些错误的前概念，如认为所有的卤素单质都能使淀粉变蓝等。教师需要及时发现并纠正这些错误观念，引导学生建立正确的化学思维。同时，学生在实验操作中可能会出现不规范的情况，教师要加强指导，培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯。 教学环节一 课堂导入 【化学史故事分享】同学们，在化学的历史长河中，有许多有趣又充满智慧的发现故事。今天老师就给大家讲几个关于卤素单质发现的故事。1774 年，瑞典化学家舍勒在做实验时，将软锰矿与盐酸混合后加热，生成了一种令人窒息的黄绿色气体。当时，包括舍勒在内的许多化学家都坚信拉瓦锡的观点，认为这种黄绿色的气体是一种化合物，所以舍勒称它为“氧化盐酸”。直到 1810 年，戴维经过深入研究，证明了所谓的氧化盐酸不是一种化合物，而是一种化学元素的单质，并将这种元素命名为“Chlorine”，它的希腊文原意是“绿色”，中文译名为氯。 还有 1824 年，法国青年学生巴拉尔，在研究提取结晶盐后的母液时，当通入氯气时，母液变成红棕色。他断定这是和氯以及碘相似的新元素。1826 年 8 月 14 日法国科学院组成委员会审查巴拉尔的报告，肯定了他的实验结果，将其命名为：葡萄牙文 brōmos（恶臭），因为溴具有刺激性臭味，溴的拉丁名和元素符号 Br 由此而来。另外，1947 年前苏联出版的一期《自然》杂志中提到，库尔图瓦在工作时，一只公猫撞倒了硫酸瓶和并列在一起的药瓶，器皿被打破，液体混合起来，一缕蓝紫色的气体从地面上升起，这就是碘的发现过程。 【提出问题】同学们，听完这些故事，你们是不是觉得化学的发现充满了意外和惊喜呢？这些神奇的卤素单质，它们在生活中有着怎样的应用，又具有哪些独特的性质呢？让我们一起走进今天的课堂，去探索氯、溴、碘单质的奥秘。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过讲述化学史上关于氯、溴、碘发现的故事，以生动有趣的方式呈现知识，能迅速吸引学生的注意力，激发他们对化学学科的好奇心和学习兴趣，使学生更愿意主动参与到课堂学习中来。 2.培养科学精神：这些故事展示了科学家们在探索未知过程中的坚持和创新精神，让学生明白科学发现往往需要不断地尝试和探索，培养学生的科学思维和探索精神。 3.自然导入新课：从化学史故事自然地引出本节课要学习的氯、溴、碘单质的性质，使学生对即将学习的内容有一个初步的认知和期待，为后续的教学活动做好铺垫，让学生带着问题和兴趣去学习新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学任务一 卤素单质的物理性质 活动一 引入卤素知识 【引入】同学们，在化学的世界里，有这样一族元素，它们在海洋中广泛存在，对我们的生活有着重要影响。今天我们就来探索海洋中的卤素资源，尤其是溴和碘。先给大家讲几个有趣的故事。德国科学家在引起矿工恶心呕吐的区域附近采集到呕吐石样品，用仪器探测到了里面的氟气。1774年，瑞典化学家舍勒发现软锰矿与盐酸混合加热会生成一种令人窒息的黄绿色气体，当时人们以为它是化合物，直到1810年戴维证明它是一种元素的单质，并命名为“Chlorine”，中文译名为氯。1824年，法国青年学生巴拉尔在研究提取结晶盐后的母液时，通入氯气，母液变成红棕色，后来确定这是新元素溴。还有碘的发现也很偶然，库尔图瓦工作时公猫撞倒硫酸瓶和药瓶，液体混合产生一缕蓝紫色气体，这就是碘。通过这些故事，我们对氟、氯、溴、碘有了初步认识，接下来深入学习它们单质的物理性质。 【设计意图】通过讲述卤素元素的发现史，激发学生的学习兴趣和好奇心，为后续学习卤素单质的性质做好铺垫。 【师生活动】 教师：生动地讲述卤素元素的发现故事，引导学生思考这些元素的独特之处。 学生：认真倾听故事，对卤素元素产生浓厚兴趣，积极思考教师提出的问题。 【对应训练1】下列关于卤素元素发现史的说法正确的是（ ） A. 氟气是舍勒发现的 B. 氯元素最早被命名为“氧化盐酸” C. 溴是由戴维发现的 D. 碘的发现与公猫无关 【答案】B 【解析】氟气是在呕吐石样品中被探测到，并非舍勒发现，A选项错误；舍勒发现氯气时称它为“氧化盐酸”，B选项正确；溴是由巴拉尔发现的，C选项错误；碘的发现是因为公猫撞倒瓶子，液体混合产生碘蒸气，D选项错误。 【对应训练2】最早证明氯气是一种单质的科学家是（ ） A. 舍勒 B. 戴维 C. 巴拉尔 D. 库尔图瓦 【答案】B 【解析】舍勒发现了氯气，但认为它是化合物；戴维证明了氯气是一种单质，B选项正确；巴拉尔发现了溴；库尔图瓦发现了碘。 活动二 学习卤族单质的物理性质规律 【引入】我们知道卤族元素包括氟、氯、溴、碘，它们的单质具有一些独特的物理性质，并且随着相对分子质量的增大，呈现出规律性的变化。下面我们来具体探究氯、溴、碘单质的物理性质。 【问题】请同学们观察教材上氯、溴、碘单质的相关信息，思考它们的状态、颜色、密度、熔点、沸点等物理性质有怎样的变化规律？ 【学生思考】 1.观察教材表格，总结出随着相对分子质量增大，氯、溴、碘单质的状态由气态变为液态再变为固态。 2.颜色逐渐加深，氯气为黄绿色，溴为深棕红色，碘为紫黑色。 3.密度逐渐增大，熔点和沸点逐渐升高。 【讲解】评价学生的总结，强调这些规律性变化是由于卤族元素原子结构的相似性和递变性导致的。随着原子序数的增加，原子半径逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，从而使得物理性质呈现出这样的变化规律。 【学生任务】填写下表内容，展示交流： 卤素单质 常温下状态 颜色 密度 熔点/ 沸点/ 溶解度 气体 黄绿色 （293K） - 101.5 - 34.0 （298K） 液体 深棕红色 （298K） - 7.2 58.8 （293K） 固体 紫黑色 （298K） 113.6 185.2 （293K） 【总结】评价、强调：卤族单质的物理性质随着相对分子质量的增大呈现出规律性变化，这些性质的差异对于我们认识和区分它们非常重要。同时，我们要记住溴是常温下唯一的液态非金属单质，易挥发；碘易升华，淀粉遇变蓝。 【设计意图】通过引导学生观察、思考和总结，培养学生的自主学习能力和归纳总结能力，让学生深入理解卤族单质物理性质的规律。 【师生活动】 教师：提出问题，引导学生观察教材信息，讲解物理性质变化规律的原因，评价学生的总结和表格填写情况。 学生：认真观察教材，积极思考问题，总结物理性质规律，填写表格并展示交流。 【对应训练1】下列关于卤族单质物理性质的说法正确的是（ ） A. 随着相对分子质量的增大，密度逐渐减小 B. 颜色都相同 C. 状态都为气态 D. 熔点和沸点逐渐升高 【答案】D 【解析】随着相对分子质量的增大，卤族单质的密度逐渐增大，A选项错误；颜色逐渐加深，并不相同，B选项错误；状态由气态变为液态再变为固态，C选项错误；熔点和沸点逐渐升高，D选项正确。 【对应训练2】下列关于溴单质的说法错误的是（ ） A. 是常温下唯一的液态非金属单质 B. 易挥发 C. 密度比水小 D. 应保存在棕色细口瓶中，水封，用玻璃塞 【答案】C 【解析】溴是常温下唯一的液态非金属单质，易挥发，A、B选项正确；溴的密度比水大，C选项错误；由于溴易挥发且腐蚀橡胶，所以应保存在棕色细口瓶中，水封，用玻璃塞，D选项正确。 活动三 学习溴和碘的特殊物理性质及溶解性 【引入】我们已经了解了卤族单质物理性质的一般规律，接下来重点关注溴和碘的一些特殊物理性质以及它们在不同溶剂中的溶解性。 【问题】溴和碘在保存时有哪些注意事项？它们在不同溶剂中的颜色有什么不同？ 【学生思考】 1.溴易挥发，具有强烈的腐蚀性，应密封保存在棕色细口瓶中，加，水覆盖以减少挥发，且不能用橡胶塞，因为会腐蚀橡胶。 2.碘易升华，淀粉遇变蓝，可利用升华法分离碘和氯化钠固体。 3.观察教材中溴和碘在不同溶剂中颜色的表格，总结出溴在水中颜色较浅，在有机溶剂中为红棕色；碘水颜色为黄色到浅棕色，碘的酒精溶液为棕色，碘的四氯化碳溶液为紫色。 【讲解】评价学生的思考结果，强调溴和碘保存方法的重要性，以及利用它们在不同溶剂中溶解性和颜色的差异进行萃取操作的原理。 【学生任务】模拟用萃取碘水中的碘的操作步骤： 1.分别量取一定体积的碘水和，倒入分液漏斗中。 2.盖紧顶塞，关闭活塞，振荡，振荡过程中不断放气。 3.将分液漏斗放置在铁架台上，静置分层。 4.取下顶塞，控制活塞，使下层液体沿烧杯内壁流出。 5.当液面接近活塞处时，控制活塞，减小流速。 6.取下分液漏斗，将上层液体从上口倒出。 【总结】评价、强调：溴和碘的特殊物理性质和溶解性在实际应用中有重要意义，萃取是一种重要的分离和提纯方法，我们要掌握其操作步骤和原理。 【设计意图】通过重点学习溴和碘的特殊物理性质和溶解性，让学生了解它们的独特之处，培养学生的实验操作能力和知识应用能力。 【师生活动】 教师：提出问题，讲解溴和碘的保存方法、溶解性及萃取原理，评价学生的思考和模拟操作情况。 学生：思考问题，总结溴和碘的性质，模拟萃取操作步骤并展示交流。 【对应训练1】下列有关溴、碘溶解性的说法正确的是（ ） A. 溴、碘在水中的溶解度比在有机溶剂中大 B. 碘在酒精中的溶液呈紫色 C. 溴在四氯化碳中呈红棕色 D. 用酒精可以萃取碘水中的碘 【答案】C 【解析】溴、碘在有机溶剂中的溶解度比在水中大，A选项错误；碘在酒精中的溶液呈棕色，B选项错误；溴在四氯化碳中呈红棕色，C选项正确；酒精与水互溶，不能用酒精萃取碘水中的碘，D选项错误。 【对应训练2】用萃取碘水中的碘，下列说法错误的是（ ） A. 振荡过程中要不断放气 B. 分液时，下层液体从下口流出 C. 上层液体从上口倒出 D. 可以用酒精代替进行萃取 【答案】D 【解析】振荡过程中由于挥发会使分液漏斗内压强增大，所以要不断放气，A选项正确；分液时，下层液体从下口流出，上层液体从上口倒出，B、C选项正确；酒精与水互溶，不能用酒精代替进行萃取，D选项错误。 教学任务二 卤素单质的化学性质 活动一 引入卤素单质化学性质的相似性和活泼性差异 【引入】我们已经了解了卤族单质的物理性质，接下来探究它们的化学性质。卤族单质的化学性质有相似之处，但活泼性也存在一定差异。 【问题】请同学们思考，卤族单质化学性质相似的原因是什么？它们的活泼性可能与什么因素有关？ 【学生思考】 1.卤族元素原子最外层电子数均为7，在化学反应中都容易得到1个电子形成 - 1价的离子，所以化学性质相似。 2.活泼性可能与原子半径有关，原子半径越小，得电子能力越强，活泼性越强。 【讲解】评价学生的思考结果，强调原子结构决定化学性质，卤族元素原子结构的相似性导致化学性质相似，而原子半径的递变导致活泼性存在差异。 【设计意图】通过问题引导，让学生从原子结构的角度思考卤族单质化学性质的相似性和活泼性差异，培养学生的化学思维能力。 【师生活动】 教师：提出问题，引导学生思考，讲解原子结构与化学性质的关系。 学生：思考问题，发表自己的观点。 【对应训练1】氯、溴、碘单质的化学性质相似，主要原因是（ ） A. 单质均有颜色 B. 均为双原子分子 C. 原子最外层电子数均为7 D. 均为非金属元素 【答案】C 【解析】原子最外层电子数决定元素的化学性质，卤族元素原子最外层电子数均为7，所以化学性质相似，C选项正确；单质有颜色、为双原子分子、是非金属元素都不是化学性质相似的主要原因，A、B、D选项错误。 【对应训练2】下列关于卤族单质活泼性的说法正确的是（ ） A. 随着原子序数的增加，活泼性增强 B. 原子半径越大，活泼性越强 C. 氟的活泼性最强 D. 碘的活泼性比溴强 【答案】C 【解析】随着原子序数的增加，原子半径增大，得电子能力减弱，活泼性减弱，A选项错误；原子半径越大，得电子能力越弱，活泼性越弱，B选项错误；氟的原子半径最小，得电子能力最强，活泼性最强，C选项正确；碘的活泼性比溴弱，D选项错误。 活动二 实验探究卤素单质的活泼性 【引入】为了更直观地了解卤素单质的活泼性差异，我们进行实验探究。 【问题】如何通过实验比较氯气、溴单质和碘单质的活泼性强弱？ 【学生思考】设计实验方案： 1.分别向盛有4 mL 溶液和4 mL 溶液的两支试管中加入1 mL氯水，振荡，观察溶液的颜色变化，并与氯水的颜色进行比较。 2.向盛有4 mL 溶液的试管中加入1 mL溴水，振荡，观察溶液的颜色变化，并与溴水的颜色进行比较。 【实验操作】教师进行实验演示，学生认真观察实验现象。 【实验现象】 1.向溶液中加入氯水，振荡静置后，溶液由无色变为橙黄色。 2.向溶液中加入氯水，振荡静置后，溶液由无色变为褐色。 3.向溶液中加入溴水，振荡静置后，溶液由无色变为褐色。 【学生总结】根据实验现象写出离子方程式： 1. 2. 3. 得出结论：活泼性。 【讲解】评价学生的总结，强调实验现象与化学方程式、活泼性顺序之间的联系，进一步解释活泼性差异的原因。 【设计意图】通过实验探究，让学生亲身体验化学实验的魅力，培养学生的观察能力、实验操作能力和分析总结能力，加深对卤素单质活泼性差异的理解。 【师生活动】 教师：提出问题，进行实验演示，引导学生观察现象，讲解实验原理和结论。 学生：思考实验方案，观察实验现象，总结实验结果，发表自己的看法。 【对应训练1】在碘化钾溶液中加入溴水和四氯化碳，用力振荡后出现的现象是（ ） A. 液体呈紫色 B. 液体呈棕黄色 C. 液体分上下两层，上层呈紫红色，下层接近无色 D. 液体分上下两层，上层接近无色，下层呈紫红色 【答案】D 【解析】溴水与碘化钾反应生成碘单质，碘单质易溶于四氯化碳，四氯化碳密度比水大，所以液体分上下两层，上层接近无色，下层呈紫红色，D选项正确。 【对应训练2】某化学小组用如图所示装置验证卤素单质活泼性的相对强弱。下列说法不正确的是（ ） A. E处棉花球变成黄色，说明的活泼性比强 B. F处棉花球变成蓝色，说明的活泼性比强 C. E处发生反应的离子方程式为 D. G装置中溶液与反应的离子方程式为 【答案】B 【解析】E处棉花球变成黄色，说明氯气与溴化钾反应生成了溴单质，的活泼性比强，A选项正确；F处棉花球变成蓝色，可能是氯气与碘化钾反应生成了碘单质，不能说明的活泼性比强，B选项错误；E处发生反应的离子方程式为，C选项正确；G装置中溶液与反应的离子方程式为，D选项正确。 2.3 溴和碘的提取 第1课时 卤素单质的性质 一、卤素单质的物理性质 1.卤族元素定义 o成盐元素，单质为典型非金属，能与金属化合生成盐 2.氯、溴、碘单质物理性质变化规律 o状态：气（Cl₂）→液（Br₂）→固（I₂） o颜色：浅（黄绿）→深（红棕、紫黑） o密度：小→大 o熔沸点：低→高 o溶解度：大→小 3.溴、碘单质特性 o溴：常温唯一液态非金属，易挥发 保存：棕色细口瓶，水封，玻璃塞 o碘：紫黑色固体，易升华，遇淀粉变蓝 分离碘和氯化钠：升华法 4.溴、碘在不同溶剂中的溶解及颜色 o水：溴（橙、黄），碘（黄 - 浅棕） o有机溶剂（苯、CCl₄）：溴（红棕），碘（紫） 5.萃取操作 o仪器：分液漏斗 o步骤：混合、振荡、放气、静置、分液 二、卤素单质的化学性质 1.化学性质相似性 o易形成 -1 价离子 2.活泼性差异 o实验探究 KBr + Cl₂：2Br⁻ + Cl₂ = Br₂ + 2Cl⁻，溶液变橙黄 KI + Cl₂：2I⁻ + Cl₂ = I₂ + 2Cl⁻，溶液变褐 KI + Br₂：2I⁻ + Br₂ = I₂ + 2Br⁻，溶液变褐 o活泼性顺序：Cl₂ > Br₂ > I₂ 1.氯、溴、碘单质的化学性质相似，主要原因是 A. 单质均有颜色 B. 均为双原子分子 C. 原子最外层电子数均为 7 D. 均为非金属元素 【答案】C 【解析】元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子数。氯、溴、碘原子最外层电子数均为 7，在化学反应中都容易得到 1 个电子形成 -1 价离子，所以它们的化学性质相似，C 选项正确。 2.在碘化钾溶液中加入溴水和四氯化碳，用力振荡后出现的现象是 A. 液体呈紫色 B. 液体呈棕黄色 C. 液体分上下两层，上层呈紫红色，下层接近无色 D. 液体分上下两层，上层接近无色，下层呈紫红色 【答案】D 【解析】溴水与碘化钾溶液发生反应：2KI + Br₂ = 2KBr + I₂，生成的碘单质易溶于四氯化碳，四氯化碳的密度比水大。用力振荡后，溶液分层，上层为水层，接近无色，下层为碘的四氯化碳溶液，呈紫红色，D 选项正确。 3.下列关于 I⁻的叙述中，正确的是 A. 有较强的还原性 B. 能使淀粉变蓝 C. 能发生升华现象 D. 呈紫黑色 【答案】A 【解析】A. I⁻的化合价可以升高，具有较强的还原性，A 选项正确；B. 淀粉遇碘单质变蓝，I⁻不能使淀粉变蓝，B 选项错误；C. 碘单质能发生升华现象，I⁻不能发生升华现象，C 选项错误；D. I⁻无色，碘单质呈紫黑色，D 选项错误。 4.为验证卤素单质活泼性的相对强弱，某小组用如图所示装置进行实验(气密性良好)。 实验过程： I. 打开弹簧夹，打开活塞 a，滴加浓盐酸。 II.当 B 和 C 中的溶液都变为黄色时，夹紧弹簧夹。 III……. 下列说法错误的是 A. A 中湿润的淀粉 - KI 试纸变蓝，证明氯气的活泼性强于碘单质 B. B 中溶液变黄色，证明氯气的活泼性强于溴单质 C. B 中发生反应的离子方程式为 Cl₂＋2Br⁻ = Br₂＋2Cl⁻ D. 实验过程 III 为关闭活塞 a，打开活塞 b，滴加溶液后充分振荡试管 D，观察到 D 中溶液变蓝，即证明了溴单质的活泼性强于碘单质 【答案】D 【解析】A. A 中湿润的淀粉 - KI 试纸变蓝，说明氯气将碘化钾中的碘离子氧化为碘单质，证明氯气的活泼性强于碘单质，A 选项正确；B. B 中溶液变黄色，说明氯气将溴化钠中的溴离子氧化为溴单质，证明氯气的活泼性强于溴单质，B 选项正确；C. B 中氯气与溴化钠反应生成氯化钠和溴单质，离子方程式为 Cl₂＋2Br⁻ = Br₂＋2Cl⁻，C 选项正确；D. 实验过程 III 为关闭活塞 a，打开活塞 b，滴加溶液后充分振荡试管 D，观察到 D 中溶液变蓝，不能排除未反应完的氯气将碘离子氧化为碘单质的可能，不能证明溴单质的活泼性强于碘单质，D 选项错误。 在本次教学中，通过引入氟、氯、溴、碘的发现史，有效激发了学生的学习兴趣，使他们更积极地投入到后续的学习中。在讲解卤素单质的物理性质时，结合实物展示和多媒体图片，让学生更直观地了解了溴和碘的特性，如溴的易挥发和碘的易升华。在化学性质部分，组织学生进行实验探究，培养了他们的观察和分析能力。 然而，教学过程中也存在一些不足之处。在实验操作环节，由于时间把控不够精准，导致部分学生没有充分完成实验观察和记录。在讲解抽象的化学性质规律时，部分学生理解起来仍有困难，后续应增加更多实例和类比帮助学生理解。在今后的教学中，我会更加合理安排教学时间，优化教学方法，以提升教学效果。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$