第一节 硫及其化合物-教学设计 (4)

实验教学设计
实验课名称 《走进硫酸厂——不同价态含硫物质的转化》
节点名称 不同价态含硫物质的转化
实验类别 □课标原型实验 课标实验的简单变式实验 □基于真实问题情境的实验 □跨学科实验
实验教学 素养目标 1、通过物质类别和元素价态视角，依据氧化还原反应原理，设计简单含硫物质相互转化实验方案，对方案进行评价，完成方案实验操作和观察记录，进行初步验证、分析、解释有关实验现象，得出相应的结论，发展证据推理、实验探究的水平，并以此转变方式，发展认识水平。 2、通过学生实验加深对硫及其化合物性质的认识，提高学生的实验操作能力，并能对于实验中超出预期的现象，通过查阅资料等方式进行分析和解释实验现象，发展学生基于实验现象的推理能力，养成严谨求实的科学态度，提升宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任等学科核心素养。
实验资源 实验器材：试管、酒精灯、试管架、一次性滴管、药匙、火柴。 实验药品：硫粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、H2SO3溶液、Na2SO3溶液、HCl溶液、NaOH溶液、H2O2溶液、BaCl2溶液。
实验设计与 创新点 分别在Na2S溶液中滴加酸性KMnO4溶液、H2SO3溶液、Na2SO3溶液； 取少量硫粉，加入NaOH溶液并加热试管； 分别在Na2SO3溶液中滴加酸性KMnO4溶液、H2O2溶液； 本节课的三组实验是教学中没有演示过的实验，也是学生平常设计的转化实验，同时实验现象会与学生的理论知识会有一定的冲突。通过本节课的实验和实验现象分析，培养学生物质性质及其转化的实验设计、实验操作及实验探究能力，发展科学探究核心素养。
实验教学 过程 导入：硫酸的应用十分广泛，被称为“化学工业之母”，今天我们一起走进硫酸厂。 环节一：回顾硫酸厂生产路线 问题1:硫酸厂如何制备硫酸？ 问题2:硫酸生产路线中核心思想是什么？通过氧化还原反应，实现低价态硫转化为高价态硫。 【过渡】高价硫也能转化为低价态硫，你能否在实验室设计实验实现不同价态含硫物质转化吗？ 环节二：实验室中设计转化方案 化学实验方案设计流程：预设转化目标、转化前含硫物质、试剂选择、预期产物和现象。 任务1:请同学们以前面所学硫元素价类图中物质为代表，小组讨论设计不同价态含硫物质的转化方案，并派代表汇报方案。 小组汇报方案后，请同学们对以上方案从科学性、可行性、安全性、绿色化四个原则进行评价。 【过渡】结合同学们对以上方案的评价和之前课堂上已经做过的实验，我们从同学们设计方案中挑选几个实验来进行实验验证。 任务2:请同学们二人一小组，按设计方案操作实验，记录实验现象。 实验现象与预期现象不同时，通过查阅资料寻找新证据： 实验1.1中淡黄色沉淀不明显可能是与产生的硫沉淀较少有关系，通过滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀，推测酸性KMnO4溶液氧化性强，将-2价硫直接氧化成+6价硫。 对比实验1.2和1.3，推测溶液的酸碱性影响反应的发生，在酸性的条件下SO32-的氧化性增强。在实验1.3中补加稀盐酸，产生淡黄色沉淀。 实验2中溶液变黄，是由于Na2S溶液与未反应的S生成多硫化物有关，滴加稀盐酸又生成一种臭鸡蛋味的气体(H2S)和浅黄色沉淀。 实验3.1中产生的棕色物质可能是MnO2。这与高锰酸钾所在溶液的酸碱性有关，在酸性条件下氧化性最强，产物为Mn2+；中性溶液中产物是MnO2，棕褐色沉淀；碱性溶液中产物MnO42-，墨绿色溶液。在试管中补加酸，棕色物质消失。 实验3.2中无明显现象，该如何证明H2O2已将SO32-氧化为SO42- 可以通过检验产物SO42-：先加HCl无明显现象，再加BaCl2，产生白色沉淀，则证明已将SO32-氧化为SO42-。 【小结】在以上实验中，我们实现了不同价态含硫物质的转化， 同时我们也看到实验是非常有“韵味”的，有时候会与我们的预期现象不一样，我们就需要寻找新的证据来调整方案或解释现象，在这样的过程中实现化学知识的积累与提升。 环节四：硫酸厂的污染防治 问题1:工业生产中难免会产生污染物——废气、废水、废渣，硫酸厂中“三废”的主要化学物质是什么？ 问题2:作为化工工程师，对硫酸工业的污染物该如何处理？ 综合治理，利用转化关系，变废为宝。 【结束语】同学们，我们今天走进硫酸厂，认识到不同价态的含硫物质可以通过氧化还原反应来实现产生多种化工产品，虽然可能会造成污染，但同样利用化学转化关系，变废为宝，而最终这些化工产品也造福于我们人类。最后，希望同学们学好化学，将来成为化学工程师创造更多更快更好更绿色的产品，为我们的生活添砖加瓦！
教学反思 本节课以硫酸厂为载体，从回顾工业制硫酸生产路线中，理解实质是利用氧化还原反应实现不同价态含硫物质的转化，顺势提出实验室能不能实现不同价态含硫物质的转化呢？学生开始设计、评价和验证实验方案，引导学生总结含不同价态硫元素对应物质的性质。最后，回到硫酸工业，产生的污染也能用化学转化变废为宝，呼吁同学们学好化学，为化工的发展、人类的幸福生活添砖加瓦。 在不同价态含硫物质转化的整个实验中，由于课堂时间有限，直接给出上节课建立的硫元素价类二维图，并以此进行开放式的探究活动，从方案设计、评价到实验操作、现象分析、结论得出等，为学生提供了更多的自主参与、探究发现、合作交流的机会，让学生真正体验科学家的乐趣，发展学生的化学学科核心素养及学科关键能力。 由于课堂时间有限，对于硫酸工业的污染和防治没有拓展讨论学习，作为实践作业学生课后查阅资料进一步深入了解硫酸工业，发展学生的化工思维。
实践作业 小组合作调查我国硫酸工业的现状、生产过程以及生产中废气废液废渣的处理，形成调查报告，下一节课进行交流展示。