本節内容選自新人教版高中化學必修第二冊第五章第一節(第一課時)。
本節内容是典型的元素化合物知識,這一課時主要是硫和二氧化硫的性質。教材意圖在研究了氯單質及其化合物的基礎上,繼續學習硫及其氧化物,也是為後面硫酸的學習做準備。由于硫元素有多種變價,性質上有很多的特殊性,所以學好本節内容,學生可以進一步熟悉非金屬單質及其化合物性質的一般方法和規律,對掌握元素及其化合物的性質極其重要。
教學目标與核心素養1. 教學目标
(1)了解硫、二氧化硫的物理性質;
(2)結合實驗探究,掌握二氧化硫的化學性質,能說出二氧化硫的主要用途。
2. 核心素養
(1)通過對硫原子結構的分析,解釋硫單質有關的化學性質,理解物質的宏觀性質與微觀結構之間的聯系;
(2)通過二氧化硫與水、氧氣反應的學習,初步建立可逆反應的概念;
(3)通過對二氧化硫性質的探究實驗,使學生提出有探究價值的問題,能依據探究目的設計并優化實驗方案,完成實驗操作。
教學重點和難點1. 重點:二氧化硫的化學性質;
2. 難點:探究二氧化硫性質的實驗設計。
教學過程1.引入
2012年10月18日,印尼卡瓦伊真火山噴出的氣體通過火山口内的噴氣孔形成硫磺,當地很多青壯年男子冒險去火山口采硫磺礦謀生。這些硫礦被運到當地工廠加工,在硫化橡膠、漂白糖等工業步驟中使用。印尼卡瓦伊真火山有200多名礦工。礦工們冒着危險在沒有防護的情況下工作,他們用最原始的方式燒硫磺,用手揀、用肩挑。他們每日要從火山口搬運70-90千克的硫磺礦,上山下谷,呼吸毒氣。
這樣的工作每日12小時重複10多次以上,導緻他們的壽命平均不過30歲。工作一天,礦工大約可以得到折合大約35到40元人民币的微薄收入,生存極其艱辛。今天我們就來一起學習下硫及其化合物的性質。
2.教師講述
硫的物理性質比較簡單,硫俗稱硫磺,是一種黃色晶體,質脆,易研成粉末,難溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。硫的化學性質比較活潑,在加熱或點燃的條件下,與鐵、銅、氫氣、氧氣等都能發生反應。
請通過硫原子結構解釋硫為什麼具有這樣的性質?
(回答:硫原子最外層電子有6個,在化學反應中容易得到2個電子,形成-2價硫的化合物。而與同族氧元素比較,硫元素多了一個電子層,得電子能力相對較弱,而失電子能力相對較強。)
對比硫和鐵、銅與氯氣和鐵、銅的反應,産物中金屬元素的化合價如何?這說明了什麼?
(氯氣可以将金屬氧化到最高價态,而硫不能,說明氯氣比硫單質更活潑)
3.實驗探究
提出問題:二氧化硫是否溶解于水?溶于水後是否發生了其它變化?
思路引導:二氧化硫溶于水後,如何判斷其是否發生了變化?(檢驗是否有新物質生成)類比二氧化碳溶于水和與水的反應,如果二氧化硫溶于水有新物質生成,可能是什麼?如何檢驗?(亞硫酸,用指示劑檢驗或用pH試紙測定)
設計方案:在NOBOOK虛拟實驗中,将集滿SO2的試管倒扣在水中,在水中打開橡膠塞,觀察試管内液面的變化。待液面不再明顯變化時,在水下塞上橡膠塞,取出試管,用pH試紙測定溶液的酸堿性。
進行實驗,分析現象,得出結論:二氧化硫易溶于水,且用pH試紙或石蕊溶液檢驗與水反應後的溶液,發現生成了一種酸性物質——亞硫酸。
4.練習
回顧酸性氧化物的通性,類比分析二氧化硫作為酸性氧化物應該具有的化學性質,練習書寫SO2、NaOH、CaO、Ca(OH)2反應的化學方程式。
5.教師講述
SO2與水的反應是一個可逆反應,二氧化硫的水溶液中同時存在SO2、H2SO3、H2O,溶于水的二氧化硫并沒有完全反應生成亞硫酸。因為在二氧化硫和水反應生成亞硫酸的同時,亞硫酸也會分解成水和二氧化硫,像這樣在同一條件下,可以同時向正反應和逆反應方向進行的反應,就叫做可逆反應。思考:判斷下列反應哪些不屬于可逆反應?為什麼?(反應略)
二氧化硫在催化劑和加熱條件下,可以進一步與氧氣反應生成三氧化硫,這也是一個可逆反應,從氧化還原反應的角度分析,這個反應體現了二氧化硫的什麼性質?(還原性)二氧化硫中的硫是 4價,并不是最低價,所以二氧化硫還可能具有什麼性質?(氧化性)二氧化硫氧化性的例子就是和硫化氫反應生成硫單質和水。
拓展:三氧化硫與水反應可以生成硫酸,工業上就通過這個制硫酸。課下查閱工業上制硫酸的流程,看看實際生産中做了哪些改進。
6.探究實驗
探究内容:驗證二氧化硫的漂白性
學生實驗:在NOBOOK虛拟實驗中,将二氧化硫通入裝有品紅溶液的試管中,觀察到什麼現象。然後加熱該試管,又有什麼現象?
分析現象,得出結論:将二氧化硫通入品紅溶液中,品紅溶液褪色,這是因為二氧化硫與品紅結合成了一種不穩定的無色物質,而加熱時該物質又會分解為品紅和二氧化硫,所以溶液又變成紅色。
7.教師講述
介紹二氧化硫的用途和空氣質量日報中,二氧化硫對環境的污染。二氧化硫可以用來制造硫酸,可以漂白紙漿、毛、絲、草等編制品,還可以殺滅黴菌和細菌。但是也是一種大氣污染物,是硫酸型酸雨的罪魁禍首,導緻金屬制品的腐蝕。
所以物質本身并沒有對錯之分,有對錯的是人類的使用方式。我們應該對人類面臨的與化學有關的社會問題進行關注,培養我們的社會責任感,增強環保意識、嚴謹求實的科學态度和敢于質疑的優良品質。
闆書設計1. 硫
硫是一種黃色固體,難溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
硫的化學性質比較活潑,能與許多物質發生反應(Fe、Cu、O2、H2)。
2. 二氧化硫
(1)物理性質:二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣大,易溶于水。
(2)SO2 H2O ⇌H2SO3
可逆反應:同一條件下,同時能正向和逆向進行的反應。
(3)
(還原性)
SO3 H2O=H2SO4
(4)SO2 2H2S=3S 2H2O(氧化性)
(5)漂白性:二氧化硫與品紅可以結合成無色物質,從而使品紅溶液褪色,加熱時該物質又會分解為品紅和二氧化硫并重新變紅。
(6)用途:制造硫酸;漂白紙漿、毛、絲、草編制品;殺滅黴菌和細菌等。
圖片及視頻來自:NB虛拟實驗(化學)
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