5.1 硫及其化合物 教学设计 高中化学 人教版（2019） 必修 第二册

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高一 学期 春季
课题 硫及其化合物
教学目标
通过从物质类别、元素价态及有关反应规律认识认识硫单质、二氧化硫、浓硫酸的化学性 质，逐步掌握研究无机物性质的具体思路和方法。并结合实验探究和典型实验现象，能书写其中所发生反应的化学方程式。 2.通过构建硫及其化合物的“价—类”二维图，能够运用氧化还原反应寻找合适的氧化剂和还原剂，实现不同价态硫元素之间的相互转化，探究“硫酸型酸雨”的形成路径和“石灰石法”脱硫的转化过程，进一步掌握实现不同价态元素之间转化的思路和方法，分析解决生产、生活以及环境保护中的常见问题，增强环保意识，培养社会责任感。 3.了解二氧化硫对生态环境和人体健康的影响以及认识二氧化硫的重要用途，学会辩证地看待化学物质，使其更好地服务于生产生活等，树立科学合理使用含硫元素的物质的理念和态度。 4.通过二氧化硫与水、与氧气的学习，初步建立可逆反应的概念。 5.结合初中所学知识，进一步学习浓硫酸的特性，能从氧化还原反应的角度认识浓硫酸的强氧化性。 6.通过设计检验硫酸根离子的实验方案，学会硫酸根离子的检验方法。
教学内容
教学重点：
1.硫单质和二氧化硫的物理性质和化学性质，浓硫酸的特性。
2.研究无机物性质的具体方法和程序。 3.含硫物质的转化方法与转化模型的建构与应用。 4.运用价类二维模型建立元素及其化合物之间的联系。 5.硫的转化相关方程式的书写。 6.硫酸根离子的检验。
教学难点： 1.运用价类二维模型建立元素及其化合物之间的联系。 2.研究无机物性质的具体方法和程序。 3.含硫物质的转化方法与转化模型的建构。
4.硫的转化相关方程式的书写。 5.运用物质转化模型探寻“硫酸型酸雨”的形成路径和工业燃煤脱硫的转化过程。
教学过程
教师：火山喷发时，浓烟滚滚，熔岩喷涌。同时伴随有蓝色火焰，火山喷发还会产生大量的硫单质，这些硫单质有着十分重要的用途。同学们在初中就学过硫单质的部分性质。 硫单质物理性质：俗称硫黄，黄色晶体，质脆，易研成粉末，难溶于水，微溶于酒精，易溶 于二硫化碳。 教师：硫单质有哪些化学性质呢？ 指导学生初步建立硫及其化合物的价类二维图，结合学习钠、氯、铁等元素的单质及化合物性质的方法，预测硫单质的化学性质。 学生：从元素化合价角度预测。 预测性质：硫单质的元素为0价，处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。 学生：初中学过硫单质与氧气反应生成二氧化硫，在空气中呈现淡蓝色火焰，因此火山喷发 产生的蓝色火焰就是由于发生了这个反应。 要使硫元素化合价降低，体现氧化性，可以与金属单质这类还原剂反应。 如铁单质与硫单质在加热条件下反应生成硫化亚铁，铜单质与硫单质在加热条件下反应生成 硫化亚铜。由产物中铁元素与铜元素的化合价可以发现，硫单质的氧化性比氯气要弱，与变 价金属反应时，一般生成低价态硫化物。 教师：此外，还可以使用氢气作为还原剂，氢气与硫单质加热条件下反应生成硫化氢气体。 硫化氢与二氧化硫都是火山喷发产生的有毒气体。 教师：二氧化硫有哪些性质呢？ 学生阅读资料：火山喷发后，会在周围形成强酸性火山湖。位于印尼的卡瓦伊真火山湖的pH 值只有0.5，是世界上酸性最强的湖泊，可以看作一瓶天然的浓硫酸，湖里面没有任何生物， 周围也是寸草不生。火山喷发会使周围环境的二氧化硫浓度变大，并且遭遇酸雨，给生产、 生活和环境等都带来危害。 【任务一】探讨强酸性火山湖和酸雨的形成 教师：为什么在火山周围可以形成强酸性火山湖并导致酸雨呢？ 学生：可能与火山喷发过程中产生大量的二氧化硫气体有关。 二氧化硫物理性质：无色有刺激性气味的气体，密度比空气大，在通常情况下，1体积的水 可以溶解约40体积的二氧化硫，有毒。 教师：从物质转化的角度分析，如何消除二氧化硫的影响呢？可以从哪些角度预测二氧化硫 的化学性质呢？ 学生：可以从物质类别的角度预测SO2的化学性质。SO2可能是酸性氧化物，可以与水反应、 与碱反应、与碱性氧化物反应。 教师：事实是否如此呢？现在我们通过实验进行验证。请大家观看实验视频，注意观察实验 现象。 实验现象：试管内水位上升，pH试纸变红，但不褪色。 实验结论：SO2易溶于水，水溶液呈酸性。 学生：实验表明二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性。 教师：二氧化硫可以与水反应生成亚硫酸，SO2 +H2O H2SO3 该化学方程式中间使用可逆号连接，反应为可逆反应。 教师：一般，把向生成物方向进行的反应称为正反应； 把向反应物方向进行的反应称为逆反应。 可逆反应：在同一条件下,既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 请同学们思考：H2和O2点燃生成H2O，电解H2O生成H2和O2是可逆反应吗？ 学生：两个反应的条件分别为点燃和电解，条件不同，不属于可逆反应。 二氧化硫可以与碱反应：二氧化硫与氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水，SO2+2NaOH= Na2SO3+H2O， 该反应可用于处理二氧化硫尾气。 二氧化硫还可以与碱性氧化物反应，SO2+CaO=CaSO3 教师：还可以从哪些角度预测二氧化硫的化学性质呢？ 学生：可以从化合价的角度进行预测。二氧化硫中硫元素化合价为+4价，处于中间价态，因此预测二氧化硫既有氧化性，又有还原性。 教师：如何预测二氧化硫的还原性呢？ 学生：可以找到氧气作为还原剂进行反应。 教师：实验事实证明2SO2 + O2 2SO3 ，二氧化硫具有还原性，而且还原性较强。 该反应也是一个可逆反应。生成物SO3是酸性氧化物，可以与水反应生成硫酸，SO3+H2O = H2SO4 教师：二氧化硫的氧化性如何体现呢？ 学生：可以找到还原剂与其反应。 实验：向H2S溶液中通入SO2，有黄色沉淀生成。 学生：说明生成物有硫单质。SO2+2H2S＝3S↓ +2H2O 教师：二氧化硫具有弱氧化性。 教师：基于刚才对二氧化硫性质的学习，请大家在价—类二维图中表示“硫酸型酸雨”的形成路径。 学生：路径一：化石燃料燃烧和火山喷发均会产生二氧化硫，二氧化硫具有还原性，可以与氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫为酸性氧化物，可以与水反应生成硫酸。 学生：路径二：二氧化硫是酸性氧化物，可以与水反应生成亚硫酸，亚硫酸中的硫元素化合价为+4价，具有还原性，可以被氧气氧化为+6价，生成硫酸。 教师：强酸性火山湖的形成原理也是如此。二氧化硫是污染性气体，是不是百害而无一利呢？学生：阅读资料：大约四千年前，古埃及人已经学会用硫磺燃烧生成的二氧化硫来漂白衣服。教师：二氧化硫的漂白原理是什么呢？一起来看二氧化硫的漂白性实验，请大家注意观察实验现象。 实验现象：品红溶液褪色，加热后溶液恢复红色，并伴随有强烈的刺激性气味。 漂白原理：能与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质，这些无色物质容易分解而使有色物质恢复原来的颜色。 比如使用许久的草帽和书本都会随着时间的推移而恢复原色。 漂白范围： 品红、工业上漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等。 教师：之前还学过另外一种具有漂白性的物质氯水，这两种漂白剂有什么不同呢？我们来对比一下。 学生：氯水的漂白性是利用氯水中的HClO具有强氧化性，可以将有色物质氧化成稳定的无色物质，漂白具有永久性。二氧化硫的漂白原理是与某些有色物质化合生成不稳定的无色物质，漂变具有可逆性。 教师：氯水和二氧化硫都具有漂白性，将氯气与二氧化硫两种气体按照等物质的量混合通入水中，所得溶液的漂白作用会增强吗？ 学生：氯气具有氧化性，二氧化硫具有还原性，两者按照等物质的量混合通入水中会发生氧化还原反应，反应产物为盐酸和硫酸，漂白作用不仅不会增强，反而还会丧失。 发生反应的方程式：Cl2 + SO2 + 2H2O ＝ 2HCl + H2SO4 教师：这是一瓶葡萄酒的标签，成分表中有二氧化硫。葡萄酒中出现的二氧化硫有什么作用呢？ 学生：阅读资料。食品中添加适量的二氧化硫可以起到漂白、防腐和抗氧化等作用。 葡萄汁中添加适量的二氧化硫可以起到杀菌的作用。二氧化硫又是一种抗氧化剂，体现了还原性，能防止葡萄酒中的一些成分被氧化，起到保质作用。 教师：二氧化硫可用于食品添加剂。除了食品添加剂和漂白剂的用途外，二氧化硫还可以用于制备硫酸等其它用途。由于二氧化硫可以做漂白剂、食品添加剂，一些不法商贩把二氧化硫当成食品“美容师”，违规或超量使用二氧化硫，对人体造成伤害。因此，二氧化硫必须遵照相关规定和标准使用。二氧化硫具有两面性，我们一定要辩证地看待它，充分发挥优点，规避不足，更好地服务于生产生活。以上就是二氧化硫的四种化学性质。 教师：为防治酸雨，工业燃煤在燃烧过程中常加入石灰石作脱硫剂进行燃煤脱硫。 请同学们在价类二维图中表示“石灰石法”脱硫的转化过程。 学生：煤燃烧生成二氧化硫,石灰石受热分解生成氧化钙和二氧化碳,二氧化硫是酸性氧化物,可与生成的碱性氧化物氧化钙反应生成亚硫酸钙,亚硫酸钙继续与氧气反应转化为硫酸钙,这样就减少了二氧化硫的排放。 教师：同学们可以利用价类二维图自行解决很多实际的物质转化问题。 教师：最后要研究的含硫物质是同学们初中就学过的硫酸。硫酸被誉为“化学工业之母”，足以说明它的重要性。根据研究硫单质、二氧化硫性质的思路和方法，请大家对硫酸的性质进行预测。 学生：从物质类别上看，硫酸是一种酸，根据所学知识，具有五大通性，可以与酸碱指示剂作用，与活泼金属、碱、碱性氧化物、某些盐进行反应。 从价态上看，硫元素化合价为+6价，处于最高正价，可能具有强氧化性。 教师：实验表明稀硫酸不具有强氧化性，浓硫酸具有强氧化性。因此，浓硫酸与金属单质这类还原剂反应，不会生成氢气。如浓硫酸可以与不活泼金属铜在加热条件下反应。根据氧化还原反应的知识，大家可以预测反应产物吗？ 学生：铜元素化合价会升高到+2价，产物为硫酸铜，硫酸中的硫元素化合价降低，可能变成二氧化硫，另一种你产物为水。 教师：通过实验证明产物为硫酸铜、二氧化硫和水。 学生：Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2↑+ 2H2O 教师：此外，浓硫酸还可以与碳单质反应，大家结合氧化还原反应规律书写方程式。 学生：C + 2H2SO4 (浓) CO2↑+2SO2 ↑+2H2O 由此说明，浓硫酸具有强氧化性，这也是浓硫酸的特性之一。 教师：初中还学过浓硫酸的另外两个特性吸水性和脱水性。 学生：浓硫酸的吸水性是可以吸收周围环境中的水分，用于干燥作用。 脱水性是浓硫酸可将蔗糖、纸张等有机物中的氢元素和氧元素按照水的比例脱去。 教师：怎么区分吸水性和脱水性呢？ 学生：区别两者的关键在于是否有“现成”的水分子。 教师：最后一个内容是硫酸根离子的检验。 三位学生设计了三个实验方案，认为如果观察到的现象和自己设计的方案一致，即可证明试液中有SO42－。 学生： 方案一：向试液中滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，后加入足量稀盐酸，沉淀不溶解。 针对方案一，同学提出如果试液中原先存在银离子，可以与氯离子结合生成氯化银沉淀，氯化银沉淀不溶于稀盐酸，因此方案一不合理。 方案二：向试液中滴加足量稀盐酸，无沉淀产生，继续加入氯化钡溶液，有白色沉淀产生。针对方案二，同学提出滴加稀盐酸可以排除碳酸根离子、亚硫酸根离子、银离子的干扰，方案合理。 方案三：向试液中加入足量的稀硝酸溶液，无沉淀产生，继续加入硝酸钡溶液，有白色沉淀产生。 针对方案三，同学提出如果溶液中存在亚硫酸根离子，可以被硝酸氧化为硫酸根，无法证明试液中是否存在硫酸根离子。 学生：正确的操作应该是先向待测溶液中加入稀盐酸酸化，再加入氯化钡溶液，如有沉淀产生，则试液中存在硫酸根离子，反之，则不存在硫酸根离子。 教师：最后，我们来归纳一下研究物质性质的基本程序 。 第一步，通过观察物质外部特征，得到物质颜色、气味、存在状态等物理性质。 第二步，预测物质的化学性质。从物质类别、元素化合价，有关反应规律的视角预测。 第三步，设计实验和观察现象，验证预测。通过设计实验方案，观察实验现象。如出现特殊现象，需进一步进行研究。 第四步，进行解释和得到结论。对实验现象进行分析、推理，得出结论。 我们还学习了利用价类二维图进行不同价态含硫物质的转化，可以解决很多实际问题。