教材分析
本节内容摘自新人教版高中化学必修第二册第五章第一节(第一课时)。这一课时主要介绍硫及其二氧化物的性质,是学习元素化合物的经典内容。通过对硫和二氧化硫的探讨,教材旨在加深学生对非金属元素及其化合物性质的理解,并为后续学习硫酸的相关知识奠定基础。硫元素在化学反应中具有较为复杂的表现,具有多个氧化态,表现出一系列独特的性质。掌握硫的基本特征,能够帮助学生更好地理解非金属元素化学的规律和方法,对后续化学学习至关重要。
教学目标与核心素养
1. 教学目标
了解硫和二氧化硫的物理性质:使学生熟悉这两种物质的基本特性。
掌握二氧化硫的化学性质,并探讨其主要用途:通过实验探究,理解二氧化硫的反应特性,并学习它在工业中的应用。
2. 核心素养
微观与宏观的联系:通过分析硫原子的电子结构,解释其化学反应的特征,并理解宏观性质与微观结构之间的关系。
可逆反应的概念:通过二氧化硫与水和氧气的反应,帮助学生理解可逆反应的基本概念。
实验探究能力:通过设计和实施实验,培养学生提出问题、构建实验方案、分析实验结果的能力。
教学重点与难点
1. 重点
二氧化硫的化学性质,尤其是它与水和氧气的反应。
2. 难点
设计和实施实验来探究二氧化硫的性质,特别是涉及可逆反应和反应条件的控制。
教学过程
1. 引入
2012年10月18日,印度尼西亚的卡瓦伊真火山爆发,喷发出的气体在火山口附近形成了大量硫磺。为了生计,许多年轻男子冒险前往火山口采集硫磺矿,运送到附近的工厂进行加工,广泛应用于硫化橡胶、漂白糖等多个工业领域。这些矿工不佩戴防护装备,常常冒着生命危险,用最原始的手段收集硫磺。每天,他们要搬运重达70-90公斤的硫磺矿,忍受高温和有毒气体,工作12小时以上,薪酬微薄,且由于环境恶劣,平均寿命仅为30岁。今天的学习,就让我们一起探讨硫及其化合物的相关性质,了解这些元素在生活中的应用与影响。
2. 教师讲解
硫作为一种化学元素,具有显著的物理特性。它通常以晶体的形式存在,质地脆弱,容易研磨成粉末,且难以溶解于水。它也能微溶于酒精,但在二硫化碳中具有较好的溶解性。硫的化学性质相对活跃,在高温或燃烧条件下,它能够与多种物质发生反应,包括铁、铜、氢气和氧气等。
思考: 硫的化学反应活性与它的原子结构密切相关。硫原子的最外层电子有6个,在化学反应中,它容易失去2个电子,形成-2价的硫化物。硫元素的外层电子比同族的氧元素多出一个电子层,这使得硫比氧在某些反应中更容易失去电子。
3. 实验探究
问题: 二氧化硫是否能够溶解于水?在水中溶解后是否会发生其它变化?
思路引导: 类似于二氧化碳溶于水后产生酸性反应,二氧化硫与水反应时是否会生成新的物质呢?我们可以通过加入指示剂或使用pH试纸来检验水溶液的酸碱性,判断是否生成了新的物质。
实验设计: 在虚拟实验平台上,我们可以通过将充满二氧化硫气体的试管倒扣在水中,并打开橡胶塞,观察水面变化。当水面不再明显变化时,将试管重新密封并取出,通过pH试纸检测溶液的酸碱度。
实验结果: 实验表明,二氧化硫容易溶解于水,且溶解后形成了亚硫酸。使用pH试纸检测溶液时,可以发现溶液呈酸性。
4. 练习
通过回顾酸性氧化物的普遍性质,引导学生类比二氧化硫的化学反应。接着,进行相关的化学方程式练习,要求学生写出二氧化硫与氢氧化钠、氧化钙等反应的化学方程式。
5. 教师讲解
二氧化硫与水的反应是一个可逆反应。它在水中既能够形成亚硫酸,又能分解回二氧化硫和水。这个反应在同一条件下可以同时向两个方向进行。
思考: 类似地,我们可以分析其他反应是否也为可逆反应。二氧化硫还能够与氧气反应生成三氧化硫,这一反应同样是可逆的。通过分析该反应,学生可以理解二氧化硫的还原性。二氧化硫具有氧化性,能够与硫化氢反应,生成硫单质和水。
拓展: 三氧化硫与水反应生成硫酸,这是工业中常见的硫酸生产过程。课后,学生可以查阅工业生产硫酸的具体流程,了解现代化生产中对这一反应的优化和改进。
6. 探究实验
探究内容: 验证二氧化硫的漂白性。
在虚拟实验平台上,将二氧化硫气体通入品红溶液中,观察溶液的变化。加热溶液时,观察溶液的颜色变化。
实验结果: 通过实验,学生发现,二氧化硫与品红溶液反应时,品红溶液逐渐褪色。这是因为二氧化硫与品红反应生成了无色的化合物,而加热时这一无色物质分解,品红溶液重新变为红色。
7. 教师讲解
二氧化硫的用途非常广泛,既能用于硫酸的生产,也能用于漂白纸浆、毛、丝、草等纤维制品。它还能够杀灭霉菌和细菌。二氧化硫作为大气污染物,也对环境造成了严重影响。它是酸雨的主要成分之一,能够导致金属腐蚀和生态系统的。
结论: 我们应当认识到,物质本身并无好坏之分,关键在于如何使用。通过对化学相关的社会问题的思考,我们可以增强环保意识,培养严谨求实的科学态度和社会责任感。
板书设计
固体,难溶于水,微溶于酒精,易溶于二硫化碳。
与多种物质反应(Fe、Cu、O₂、H₂)。
二氧化硫
物理性质:无色、有刺激性气味的有毒气体,密度大于空气,易溶于水。
反应:SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃(可逆反应)
还原性:SO₃ + H₂O → H₂SO₄
氧化性:SO₂ + 2H₂S → 3S + 2H₂O
漂白性:二氧化硫使品红溶液褪色,且加热后可恢复原色。
用途:制造硫酸、漂白、杀菌等。
图片及来源
NB虚拟实验(化学)