【摘要】以氯化氢的实验室制法为例，在物质微粒观的基础上紧紧围绕气体实验室制法这一任务设计教学，有利于学生掌握原理及各装置之间的联系，以达到构建完整知识体系、提升思维力、逐步形成基本化学观。

【关键词】物质微粒观  氯化氢  气体实验室制法

【中图分类号】G633.8 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）16-0160-02

如何培养学生的“物质微粒观”？教师应该多从学生的视角出发，借助实验来体会微粒观实质是建立一种宏观与微观的联系，通过设计问题链进行师生和生生互动来加深这种认识，在讨论过程中恰当利用图片、模型、动画模拟等多种资源，使微观变化形象化帮助学生形成正确的微粒观。笔者以上科版的高一第一学期化学教材“氯化氢的实验室制法”教学设计为例，呈现这方面的一些做法。

1.教学内容分析

“以食盐为原料的化工产品”是上科版高一化学“开发海水中的卤素资源”中的一节，其中“氯化氢的制取”这一教学内容一直是本节课教学的重点和难点。通过该内容的教学，让学生认识理解氯化氢的微粒性和特性。氯化氢的实验室制法是高中气体制备的重要组成部分，是高一学生接触的第一种新气体，该制取方法有别于氧气、氢气、二氧化碳气体的实验室制法，是对常见气体制备方法的一个提升，有助于在探究过程中螺旋式提升和完善学生气体制备的知识体系。

本节课的教学重点和难点是引导学生掌握氯化氢制备的原理和方法，装置的设计中发生装置和尾气吸收装置的设计都是教学的重点也是学生学习的难点。按照以往的教学经验，往往是采用先分析阅读教材获得反应方程式，比较实验室制取氧气和二氧化碳的方法设计装置图，最后考虑环保所以进行尾气吸收。由于整个学习过程从宏观上泛泛而谈，主要采用接受式学习，最后的结果是学生对于氯化氢实验室制法的一般思路容易遗忘，造成知识掌握不扎实。

由微观粒子的特征推出氯化氢的收集方法，从氯化氢的微观组成入手分析选择合成氯化氢气体的原理，由原理设计制取氯化氢气体的装置，借助氯化氢的结构性质优化装置设计，引导学生真正掌握气体实验室制法的一般思路，为以后气体实验室制法的学习打下基础。

2.学生实际情况分析

学生对实验室气体制备的认识来源于九年级氧气和二氧化碳的制备，彼时面向的学生群体是义务教育的最后阶段，其课标的要求是制取和收集气体，了解科学探究的一般过程，学生仅靠死记完全可以达到课标要求，并未建立起物质微粒观的概念。现在的学生群体是经历了中考筛选的高一学生，其课标要求是实验室制备气体的一般方法，了解和体验科学研究的一般过程。其对学生的分析、综合、归纳、应用等科学思维方法的要求更高，只有建立微观和宏观之间的联系，自觉从微观角度思考宏观现象，才能形成对物质性质及其变化规律的科学认识，才能从本质上认识物质制备的一般过程。

3.基于微粒观的氯化氢实验室制法的教学设计

从微观角度分析合成氯化氢的原理和方法，依据原理选择优化装置，有助于学生微粒观的建构。下图为教学过程设计图：

3.1分析氯化氢的收集方法体会微粒观

【引入】教师拿出一瓶碳酸钠固体表示固体可以放在广口瓶中带着，又拿出一瓶盐酸溶液说明液体可以放在细口滴瓶中带走，如何带着一瓶氯化氢气体呢？

生：用盖着毛玻璃片的集气瓶装氯化氢气体，防止气体外溢。

师：气体为什么会外溢呢？

生1：因为气体会扩散。

生2：因为氯化氢气体是由许许多多的氯化氢分子构成的，分子会做無规则的热运动。

师：氯化氢分子之间间距比较大，而且在做无规则的热运动，没有密闭容器的束缚，它就会淘气的乱跑。那么有谁能设计一个实验能让我们看见氯化氢气体外溢了呢？

此时学生陷入沉思。教师向学生展示装有氯化氢气体的瓶子，让学生观察打开橡皮塞之后的现象。

生：看到瓶口上方有白雾，闻到一股刺激性气味。

师：闻到刺激性气味是因为氯化氢分子在无规则热运动的过程中有部分进入了我们的嗅觉器官。白雾是因为外溢的氯化氢分子大量进入空气中的水分子，形成了许多小液滴，这些小液滴就是盐酸。

【思考】氯化氢和盐酸有无不同？其微观视角存在什么差异？ 【结论】氯化氢和盐酸的微观比较

师：那我们应该采用哪种方法收集氯化氢气体呢？

生：不能用排水法，因为有水就是盐酸了，只能用向上排空气法，因为氯化氢比空气重。

师：你们判断氯化氢比空气重的依据是什么？

学生再次陷入沉思。教师向学生展示两瓶同样容器（同质量同体积）装着的氯化氢气体和空气。你们能判断它们的轻重吗？

师：氯化氢分子虽然小但是它还是有质量的，它的质量是一个氢原子质量和一个氯原子质量的加和，但是太轻了，化学上一般用相对分子质量来表示，氯化氢的相对分子质量约为36.5，空气的相对分子质量为29，所以氯化氢分子重。

师：由于温度压强一样，同体积的容器中氯化氢分子的个数与空气相近，所以氯化氢比空气重。

设计意图：进入高中，学生的逻辑思维能力日趋成熟，不再满足于对物质的性质和变化现象作宏观的感性的认识，试图深入物质的内部结构、从微观层面揭示物质的性质和变化的本质与规律。由学生比较熟悉的气体收集方法入手，从微观本质对其进一步深化理解，在探究的过程中顺其自然的引出氯化氢和盐酸微观差异比较，帮助学生体会物质微粒观，为下一阶段制取气体化学原理的分析选择作铺垫。

3.2由结构分析氯化氢的制取运用微粒观

师：从氯化氢的结构分析，哪些方法可以获得氯化氢？

生生互动：自然界中能直接提供氯化氢分子的物质没有。提供氢原子（离子）的物质有：H2、H2SO4、HNO3等，提供氯原子（离子）的物质有：Cl2、NaCl等。可能发生反应生成氯化氢的是：                                                 点燃

方案一：H2+Cl2→2HCl

方案二：H2SO4+2NaCl→Na2SO4+2HCl

方案三：HNO3+NaCl→NaNO3+HCl

师：选择哪种方案来制备氯化氢？

生1：从氯化氢和盐酸的微观比较可以得出结论不能有水。硝酸中一定含有大量水，所以不能用硝酸。

生2：点燃法制得的氯化氢中肯定混有大量的氢气和氯气，三种气体分子混合在一起都在做无规则的热运动，在实验室条件下分离出比较纯净的氯化氢有困难。

师生互动：方案二要使反应能够进行就要保证氯化氢分子外逸，一是不能有水所以采用浓硫酸和固态氯化钠，二是高温有利于气体外逸，可以采用加热的方法。

出最适合实验室制取氯化氢气体的反应原理;在选择化学原理的过程中感受反应条件对化学反应的决定作用，进一步强调反应条件在化学反应中的重要性，建立宏观—微观—符号互相联系的思维方式，初步尝试运用微粒观解决问题。

3.3借助优化实验室制备装置深化微粒观

师：请设计实验室制备氯化氢气体的装置。

生1：用圆底烧瓶先混合氯化钠固体和浓硫酸，再以酒精灯加热。带橡皮塞的导管导出气体用向上排气法收集气体于集气瓶中，用毛玻璃片盖住瓶口。

生2：选择装置，搭建自制模型

[学生]发生装置+收集装置（图1）

师：收集了一集气瓶的氯化氢气体，多余的气体怎么办？ 生3：多余的氯化氢气体有刺激性气味，气体分子外逸会造成环境污染，所以再用容器收集起来。

生2：氯化氢分子非常喜欢水分子，空气中的一点水蒸气就可以让它形成白雾（小液滴），如果多一点的水吸收，肯定可以使它都变成盐酸。

[学生]发生装置+收集装置+尾气吸收装置（图2）

师：教师把事先收集的一试管氯化氢气体拔去橡胶塞倒扣在装有大量水的烧杯中。实验装置如图3。

观察到液面上升，溶液进入试管。导管的口径比试管还要小，溶液肯定会进入导管，甚至倒吸入集气瓶中。学生都陷入了沉思。

师：能不能设计装置不让溶液倒吸入集气瓶？

生4：在尾气吸收装置之前再加一个容器，如果倒吸就进入增加的这个容器内。

生5：也可以向上提玻璃导管，使之位于近液面处。

师：玻璃导管在液面之上，正下方的液面吸收气体分子近饱和不能再吸收气体分子，会挤压气体向外呈一个三角形，类似化学仪器——漏斗，玻璃导管下再接一个倒扣的漏斗。

[视频]动画模拟该装置的防倒吸现象。

[学生]发生装置+收集装置+尾气吸收装置（图4）

学生都发现问题：带毛玻璃片的集气瓶不能接在装置中，怎么办？

生生互动：为了保证气密性，考虑集气瓶和广口瓶磨砂位置的不同，把收集装置的集气瓶改为带双玻璃导管的广口瓶。

师：这一广口瓶气体都是氯化氢分子吗？

生：可能还会有空气中的氮气分子、氧气分子等。可以取下广口瓶右侧的玻璃导管用湿润的蓝色石蕊试纸检验。

生：可能会有水蒸气。浓硫酸有干燥作用，收集之前可以不用干燥，收集之后尾氣吸收装置之前可以再加一个双孔塞的装有浓硫酸的广口瓶，防止水分子的进入。

生：收集装置之后直接加一个装有碱石灰的干燥管或U型管，起吸收尾气和干燥的作用。

【任务】根据不同的气体的制备特点，结合学过的氧气、二氧化碳的制备实验，总结气体制备的原理、装置和除杂规律。

设计意图：在学生已有的知识基础上，紧紧围绕氯化氢分子的结构特点，以问题促思维，建立起微观和宏观之间的联系，在微观和宏观之间不断转换，帮助学生自觉用微粒观来解决宏观问题，建构完整气体实验室制法的思维脑图。以问题“能不能设计装置不让溶液倒吸入集气瓶？”进一步拓展思维，经历体验、独立思考的过程，在形成实验室气体制取的一般思考方式的同时培养了学科素养、提升了思维能力、实现了知识与学科教育价值的有效结合，同时体现了“绿色化学”的思想。

4.实践与反思

物质是由微粒按照一定方式构成的，物质的结构决定了物质的性质，物质的性质决定了物质的制法、用途等。所以在化学学习的过程中，建立物质微粒观是非常重要的。

本课时的教学时刻围绕“如何获得一试剂瓶的氯化氢气体“这个任务展开讨论，从微观视角分析氯化氢分子的收集，氯化氢分子的获得，多余氯化氢分子的吸收，如何保证获得氯化氢的纯净。在教学设计中引入自制教具，通过教具的搭建，形象展示了学生的设计方案，减少了创新的神秘感，降低了创新在学生认识中的高度，再次激发了其创新意识，进行创新教育。

通过该设计展示了化学的魅力在于把不可以反应的物质通过改变条件、状态等变成可以反应，展示了化学创造新物质的正面形象。在方法探究中感受化学家合成新物质的艰辛，培养勇于探索不畏艰辛锲而不舍的精神。学生通过化学知识的学习，所形成的从化学独特的视角认识事物、解决问题的思想、方法和观点，即根植于学生头脑中的基本化学观念、科学世界观。而这正是一代一代化学教师为之努力的目标。

参考文献：

[1]姚子鹏.上海市高级中学课本化学高中一年级第一学期（试用本）.上海：上海科学技术出版社，2013年5月第7次印刷：27-29

[2]王瑶.基于“任务驱动”优化教学设计的课例研究——以“乙酸乙酯的制取”新授课为例[J].化学教学，2016（07）：35-38.

作者简介：

管国琴（1977-），女，大学本科，中学高级，研究方向：化学教学研究。