摘 要：本文以“飲用水安全”為主題，以“南水北調(diào)輸水工程”為真實情境，以“輸水”“凈水”“驗水”為活動線索，主要圍繞“探究氯水中起消毒作用的主要成分”“為何要檢測水中的含氯量”“如何檢測水中的含氯量”展開教學(xué)，分別落實氯水消毒的主要成分、水中余氯的標(biāo)準(zhǔn)、氯離子的檢測等核心知識，增強學(xué)生生活健康、生命安全和節(jié)約資源的意識，培養(yǎng)其敬業(yè)精神和社會責(zé)任感。

關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；教學(xué)設(shè)計；南水北調(diào)；氯；核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2024）11-0045-03

中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：

B

一、引言

“利用氯氣進(jìn)行自來水消毒”源自人教版高中化學(xué)必修第一冊教材第二章第二節(jié)內(nèi)容。這一部分內(nèi)容是學(xué)生在高中階段系統(tǒng)學(xué)習(xí)的第一種非金屬元素，在高中化學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要地位。以氯氣為主線，選擇氯氣的性質(zhì)、用途等內(nèi)容，體會氯及其化合物在生活、生產(chǎn)中的現(xiàn)實意義?！镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對本節(jié)的內(nèi)容要求是結(jié)合真實情境中的應(yīng)用實例或通過實驗探究，了解氯氣與水的反應(yīng)，認(rèn)識氯水和次氯酸鹽在生產(chǎn)中的應(yīng)用和對生態(tài)環(huán)境的影響。［1］

飲用水安全直接關(guān)系著人們的生活健康，本文以“南水北調(diào)輸水工程”為真實情境，一方面讓學(xué)生學(xué)習(xí)飲用水加氯殺菌消毒的化學(xué)原理，了解氯離子含量快速測定儀的操作等；另一方面使學(xué)生感受到南水北調(diào)工程在調(diào)水供水行業(yè)、國家水網(wǎng)建設(shè)、水安全保障等領(lǐng)域發(fā)揮的重要作用，意識到飲用水安全的重要性，增強環(huán)境保護(hù)意識，培養(yǎng)其社會責(zé)任感。

二、教學(xué)流程

筆者以“南水北調(diào)輸水工程”為真實情境，主要圍繞“探究氯水中起消毒作用的主要成分”“為何要檢測水中的含氯量”“如何檢測水中的含氯量”展開教學(xué)，設(shè)計了本課的教學(xué)流程（見圖1）。

三、教學(xué)實錄

1. 環(huán)節(jié)一 創(chuàng)設(shè)情境，引入問題

［播放視頻］在南水北調(diào)工程受水區(qū)，家家戶戶的生活都離不開南水北調(diào)工程輸送的水。

［教師］自來水廠凈水過程中為什么要加氯？

［學(xué)生］殺菌消毒。

［教師］加氯是自來水廠使用的殺菌消毒的方法。在25℃時，1體積的水可溶解約2體積的氯氣，氯氣溶于水為什么能殺菌消毒？起消毒作用的是什么成分？

［設(shè)計意圖］從“南水北調(diào)輸水工程”這一真實情境出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生直觀感受“南水”如何跨越千里為受水區(qū)群眾送上來自遠(yuǎn)方的甘甜。既激發(fā)學(xué)生的愛國情懷和民族自豪感，又能讓學(xué)生意識到“南水”來之不易，培養(yǎng)其節(jié)約用水、節(jié)約資源的意識。

2. 環(huán)節(jié)二 探究氯水中起消毒作用的主要成分

［活動探究］將干燥的氯氣依次通過盛有干燥紅布條的集氣瓶A和盛有濕潤紅布條的集氣瓶B中，實驗裝置如圖2所示，觀察并記錄現(xiàn)象。

［學(xué)生］根據(jù)給出的實驗用品［水（燒杯C）、硝酸銀溶液（硝酸酸化）、鎂條、紅布條］，設(shè)計實驗方案探究氯水的成分，記錄并分析實驗結(jié)果（見表1）。

［教師］通過實驗探究，我們發(fā)現(xiàn)氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和一種具有漂白性的物質(zhì)。這種物質(zhì)是什么？氯氣中氯元素的化合價為0，鹽酸中氯元素的化合價為－1價。反應(yīng)過程中有化合價降低，就會有化合價升高。請從氧化還原的角度分析，哪一種元素的化合價升高了？

［學(xué)生］氫元素的化合價是＋1價，不能再升高。如果是氧元素化合價升高，就應(yīng)該有氧氣生成，但是氯氣通入水中沒有產(chǎn)生氧氣，所以只可能是氯元素化合價升高。

［教師］另一種漂白性物質(zhì)就是次氯酸。次氯酸具有漂白性是因為次氯酸有強氧化性，能將有色物質(zhì)氧化成無色的、簡單的氧化物，從而將顏色褪去。請分析次氯酸中氯元素的化合價是多少？

［學(xué)生］化合物中氫和氧元素化合價通常為＋1價和－2價，所以次氯酸中的氯應(yīng)該是＋1價。

［教師］在氯氣與水的反應(yīng)中，氯氣既作為氧化劑，又作為還原劑，該反應(yīng)是一種自身氧化還原反應(yīng)，像這樣的反應(yīng)我們稱為歧化反應(yīng)。自來水加氯能夠殺菌消毒的原因就是氯氣與水反應(yīng)生成了次氯酸，次氯酸具有強氧化性。次氯酸不穩(wěn)定，使用時只能現(xiàn)配現(xiàn)用，不夠方便；次氯酸鈉的穩(wěn)定性較好，在生活中更加常用。很多家庭通過“84消毒液”對居家環(huán)境進(jìn)行消毒，“84消毒液”的主要成分就是次氯酸鈉，其消毒的原理是次氯酸鈉與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，生成次氯酸，從而發(fā)揮消毒的作用。

［設(shè)計意圖］引導(dǎo)學(xué)生通過實驗分析氯氣與水反應(yīng)的主要產(chǎn)物，認(rèn)識新的物質(zhì)次氯酸，了解氯氣殺菌消毒原理，深化對“內(nèi)因決定本質(zhì)”的認(rèn)識。同時將次氯酸的消毒作用與實際生活聯(lián)系起來，讓學(xué)生感受到化學(xué)來源于生活，并服務(wù)于生活。

3. 環(huán)節(jié)三 為何要檢測水中的含氯量

［教師］自來水加氯能夠殺菌消毒，是不是氯加得越多越好？南水北調(diào)工程將水運輸?shù)阶詠硭畯S后，水質(zhì)監(jiān)測員為什么要檢測水中的含氯量？

［學(xué)生］水中不是氯加得越多越好，過量的氯可能對人體有害。

［教師］氯氣不僅能夠與水反應(yīng)，還可以與水中的有機物發(fā)生反應(yīng)，生成的有機氯化物對人體有害。

［設(shè)計意圖］啟發(fā)學(xué)生用辯證思維看待氯氣與水的反應(yīng)，既要看到自來水加氯能夠殺菌消毒，又要看到氯過量對人體健康造成的危害。

［播放視頻］自來水廠水質(zhì)檢測員的工作短片。

［演示實驗］教師演示數(shù)字化實驗：將氯離子含量快速測定儀調(diào)整到準(zhǔn)備工作狀態(tài)，把測定儀的傳感器放到待測樣品溶液中，打開儀器進(jìn)入工作狀態(tài)，觀察儀表盤示數(shù)并記錄。

4. 環(huán)節(jié)四 如何檢測水中的含氯量

［教師］自來水中余氯量過高會對人體產(chǎn)生危害，因此需要檢測自來水中的余氯量。水質(zhì)監(jiān)測員如何檢測水中的余氯量？

［活動探究］學(xué)生進(jìn)行思考交流，設(shè)計出兩種檢測水中余氯量的實驗方案，具體如表2所示。

［教師］方案一利用沉淀轉(zhuǎn)化和化學(xué)滴定法，根據(jù)達(dá)到滴定終點時的試劑用量計算出余氯量。方案二根據(jù)消耗試劑的滴數(shù)計算余氯量。方案二較方案一更易于操作。但是二者都采用滴定法，對于滴定終點的判斷直接影響余氯量的測定，容易產(chǎn)生誤差。

［設(shè)計意圖］通過對水質(zhì)監(jiān)測員工作的了解，讓學(xué)生感受其工作的重要性和嚴(yán)謹(jǐn)性，培養(yǎng)學(xué)生的敬業(yè)精神與社會責(zé)任感。通過讓學(xué)生設(shè)計不同的余氯量檢驗方案，引導(dǎo)學(xué)生從傳統(tǒng)的氯離子檢測方法過渡到新技術(shù)檢測，既能開拓學(xué)生的視野，又能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

四、教學(xué)反思

教師通過“南水北調(diào)輸水工程”這一真實情境，以“輸水”“凈水”“驗水”為活動線索，引導(dǎo)學(xué)生通過化學(xué)知識思考飲用水的安全問題，理解飲用水加氯殺菌消毒的化學(xué)原理，

培養(yǎng)學(xué)生的生命安全意識、節(jié)約資源意識、社會責(zé)任感。但是由于課時原因仍有一些方面需要改進(jìn)。例如，教學(xué)過程中可以增加社會實踐，帶領(lǐng)學(xué)生參觀自來水廠的凈水過程，直觀感受飲用水的來之不易，培養(yǎng)學(xué)生形成珍惜水資源的意識。

參考文獻(xiàn)

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020．