苏教版专题4 硫、氮和可持续发展第一单元 含硫化合物的性质和应用教案

4.1.2 硫酸的制备和性质

一、教学内容分析

硫酸的制备和性质是江苏教育出版社出版《化学》（必修1）第4专题第一单元（第2课时）的教学内容，浓硫酸的强氧化性、吸水性和脱水性等三大特性的教学，是稀硫酸性质的延续，让学生更全面了解硫酸的性质，构建硫和含硫化合物的相互转化的知识网络。本节课既是元素化合物知识，也是实验安全教育、环保意识培养、唯物辩证观教育的教学过程。内容包括：浓硫酸的三大特性、硫酸的用途。通过实验体验，让学生认知浓硫酸的危险性，强化安全意识，学会正确使用的方法；通过比较浓、稀硫酸性质的差异，能让学生体会事物的普遍性与特殊性，认同量变引起质变的哲学命题。

二、学生学习情况分析

硫酸是一种重要的化工产品,也是中学阶段学生经常接触的化学物质。学生在前面的化学学习中，已了解酸的一般通性，学过稀硫酸的化学性质，知道了浓硫酸具有吸水性，也具备了氧化还原反应的基本知识。在此基础上学习浓硫酸的脱水性、强氧化性“水到渠成”。“酸雨”污染是学生们耳熟能详的话题, 对比酸雨的成因与硫酸工业制法的反应原理，能使学生体会化学变化的双重功能，认识掌握化学科学的必要性，激发学习化学的热情。

三、设计思想

采用“图片或实物展示”、“实验探究”、“交流讨论”等教学方式，通过“提出问题—→观察思考—→分析判断—→迁移应用”等环节组织教学活动，采用生动形象的演示实验和分组实验，让学生通过观察掌握浓硫酸的主要特性，让学生在观察、探究中巩固旧知、获得新知、形成能力、受到教育。通过改进实验，强化安全教育和环保意识培养，开发学生创新潜能。

设计思路：

1．创设情景,让学生在自我探究中学习，引导学生观察硫酸工业生产流程图，并对比硫酸工业生产化学原理与硫酸型酸雨的成因，让学生体会“同样的变化，不同的功能”；通过“稀硫酸能与铁反应，而浓硫酸却可用铝罐、铁罐储运”，让学生体会“量变到一定程度会引起质变”这一事实。

2．通过浓硫酸在加热条件下与不活泼金属铜、与非金属碳反应的事实，结合已学过的氧化还原反应知识，引导学生通过类比、迁移，“悟出”浓硫酸作为一种强氧化性酸“能与绝大多数金属起反应，与部分非金属起反应”的结论。

3．浓硫酸能与铜反应是学生认同浓硫酸具有强氧化性的有力证据，浓硫酸使蔗糖脱水碳化的实验是浓硫酸三大特性的综合体现。但这两个实验都涉及到尾气二氧化硫的污染问题，采用环保型实验装置，给学生创新、改进的示范，既是前一节环保教育的延续，也可提高学生解决实际问题的能力。右图是铜与浓硫酸反应的改进装置，将下面的双叉管换成大试管，即可进行浓硫酸使蔗糖脱水碳化的实验。气球与一次性针筒的巧妙配合，利用气球收集气体、二氧化硫的性质实验改在针筒中进行、通过针筒向反应器中注入氢氧化钠溶液除去多余的二氧化硫,这些改进使实验在全封闭装置中进行，解决尾气污染问题。

4．注意把握教学内容的深广度，硫酸的工业制法只做了解；硫酸盐的介绍以图片或实物展示方式让学生直观了解一些常见硫酸盐的用途；对浓硫酸的强氧化性教学不宜过多延伸，只要让学生了解浓硫酸的强氧化性能把还原剂氧化到高价，浓硫酸参加氧化还原反应是其中+6价硫被还原，且通常的还原产物是二氧化硫，氢元素对应产物是水，使学生会判断化学方程式书写的对错，不要求学生书写相对复杂的相关化学方程式。

四、教学目标

1．了解硫酸的工业制法，与硫酸型酸雨成因对比，让学生体会二氧化硫、硫酸的“功”与“过”，培养学生唯物辩证观。

2．理解浓硫酸的三大特性；通过浓、稀硫酸性质的对比，让学生体会硫酸“浓度不同引起性质差异”，认同“量变到一定程度能引起质变”这一哲学思想。

3．结合硫酸性质，了解硫酸的重要用途；知道浓硫酸的正确使用方法，了解酸雨的综合治理。

4．学习通过实验手段开展学习和研究的科学方法，体验实验观察—→分析判断—→得出结论的探究过程；

  5．通过实验设计、改进，贯穿实验安全教育和环保意识培养。

五、教学重点和难点

重点：浓硫酸的特性；

难点：浓硫酸参加的氧化还原反应产物的判断和化学方程式的配平。

六、教学过程设计

 [情景创设]

硫酸型酸雨为人类生活造成严重危害，但硫酸却是一种重要的化工产品,化工生产、科学研究、化学学习中的实验探究都离不开它。工业上是如何制备硫酸的呢? 请认真观察教材P91中的硫酸制备流程，找出生产过程中经历的主要步骤、设备及原理。

[讨论、归纳]

一、硫酸的工业制备原理

三步骤：4FeS2+11O2=8SO2+2Fe2O3；2SO2+O2 2SO3；H2O+SO3=H2SO4；

三原理：逆流原理；原料的循环利用原理；热交换原理。

三设备：沸腾炉、接触室、吸收塔。

[情景创设]

观看一段硫酸工业生产的录像资料,并根据硫酸的工业生产流程图：

FeS2SO2SO3H2SO4

思考以下问题：

1．与硫酸型酸雨形成过程对比,谈谈二者在反应原理上及产物利用上有何异同?对此你有何感想?

通过对比，得出:二者反应原理都是含硫物质与氧气反应生成SO2, SO2在催化剂作用下氧化生成SO3,SO3与H2O反应生成H2SO4,前者是放任式的不加利用,造成极大危害；后者是在规定的设备中有目的生产,用途广泛。可见硫酸也是 “可驯服的野马”。

   2．从硫酸厂出厂的浓硫酸用铁罐、铝罐盛装，使用时再用水稀释成所需浓度的稀硫酸。

（1）稀释浓硫酸应如何操作？为什么？

学生回忆，教师强调：浓硫酸稀释必须“酸入水”，慢慢加入，不断搅拌。因为浓硫酸密度比水大、稀释过程中放出大量热，如“水入酸”会造成酸液外溅，出现危险。

（2）稀硫酸能用铝罐、铁罐盛装吗？说说你的理由？你知道稀硫酸具有哪些性质？

引导学生讨论、归纳：稀硫酸具有酸的五点通性。

[提出问题]能用铝罐、铁罐盛装浓硫酸，难道浓硫酸与金属不反应？

二、浓硫酸的特性

[演示实验] 浓硫酸与铜的反应。在双叉管中配上带导气管的单孔胶塞，并插上分别贴有空气、品红溶液、浓氢氧化钠溶液、水标签的四支一次性针筒和一条可抽动的铜丝，导气管的上端配一个胶塞并套上一干瘪的气球（如上图所示）。

[交流讨论]如何检查此装置气密性？

塞紧胶塞，用针筒向装置内推进空气，气球鼓胀，过一段时间气球不瘪下来，说明气密性良好。

[观察思考]往双叉管的一边加入约1 mL浓硫酸，用胶塞塞紧双叉管口，用三支贴标签的一次性针筒，分别吸入2～3 mL品红、浓氢氧化钠溶液及约5 mL的水插上，气球显干瘪状；将铜丝向下移动与浓硫酸接触，观察现象；加热，再观察，待气球鼓胀、溶液显绿色时，停止加热，将铜丝抽离液面；抽动装品红的针筒吸气、观察针筒内品红溶液颜色的变化；品红溶液褪色后，倾斜双叉管，把溶液倒到另一边，把针筒里的水注入剩余固体中，轻轻摇动双叉管，观察溶液颜色；实验结束后，将装置内多余的SO2慢慢抽入针筒，使之与氢氧化钠溶液反应而除去。

[观察思考]浓硫酸与铜是否发生反应？从哪些现象可得出的结论？本实验中气球的作用是什么？

[归纳小结]浓硫酸与铜在加热条件下能反应。溶液变蓝，说明有Cu2+生成，品红溶液褪色说明有SO2放出，反应的化学方程式为： 

[提出问题]为什么浓硫酸能与铜在加热条件下反应，而稀硫酸不能？为什么浓硫酸能用铁罐、铝罐装盛？

[指点迷津] 稀硫酸中H2SO4主要电离出H+和SO42-，起氧化作用的是H+；而浓硫酸中硫酸主要以H2SO4分子存在，起氧化作用的是氧化能力更强的H2SO4中+6价硫。实验证明，浓硫酸在加热条件能与除Pt、Au外的绝大多数金属起反应，但浓硫酸在常温下能与铁、铝迅速反应，使铁、铝表面形成一层致密的氧化物保护膜，阻止了反应的进一步进行，所以，常温下，浓硫酸可以用铁制、铝制容器盛装。

1. 强氧化性:能把大部分金属氧化到高价，而本身往往被还原成SO2；

[提出问题]浓硫酸还有什么特性?

[分组实验]

（1）用玻璃棒蘸取浓硫酸在报纸上写字。

（2）在点滴板的一格中放入几小段木条，另一格中加入半药匙硫酸铜晶体，再分别加入1 mL浓硫酸,观察现象。

[寻根究底]上述实验现象说明了浓硫酸具有什么性质?

2. 吸水性:

 浓硫酸具有吸收湿存水并放出热量的特点。如浓硫酸吸收了硫酸铜晶体的结晶水使之变白色。

3．脱水性：

浓硫酸能按水的组成比夺取某些有机物中氢、氧元素，形成水分子。如，上述木条、纸张主要成份都是含碳、氢、氧元素的有机物，浓硫酸能夺取其中的氢、氧两元素脱去水，析出碳，所以，纸张、木条变黑。

二者区别：吸水性是吸收湿存的水或结晶水，都是现成的水；而脱水性是夺取氢、氧两元素生成水。

强调：浓硫酸也能使人体的皮肤脱水碳化而“烧伤”。不慎沾到浓硫酸该如何处理？

[提出问题]浓硫酸使有机物脱水“碳化” 后，析出的碳能否与浓硫酸继续反应？

[实验探究]

（1）大试管配上带导气管、干瘪气球和一支30 mL的一次性针筒的胶塞，先检查气密性；

（2）在大试管中加入约2 g的蔗糖、2～3滴水、约5 mL的浓硫酸，用玻璃棒迅速搅拌；待蔗糖变黑后，塞上带干瘪气球和吸有1 mL品红溶液的一次性针筒的胶塞；当试管中冒白雾，气球鼓胀，抽动针筒吸气，观察针筒中品红溶液的颜色变化。

[问题引擎]

1．根据你的观察,上述变化中证明了浓硫酸具有哪些性质?从哪些现象证明你的判断?

[讨论、归纳]蔗糖变黑，体现浓硫酸的脱水性,试管中冒白雾,黑色固体变膨松说明有气体生成、反应放热；品红溶液褪色,说明反应生成了二氧化硫；可见，浓硫酸在上述变化中同时表现了强氧化性、吸水性、脱水性；上述变化可用化学方程式表示为：

C+2H2SO4（浓）==CO2↑+2SO2↑+2H2O

2. 当品红溶液褪成无色后，继续抽动针筒，使筒中气体达25 mL左右；将针筒拔出（针留下，迅速换上另一支装有20 mL浓NaOH溶液的针筒，抽动针筒，将装置内剩余气体慢慢吸入针筒内与NaOH溶液反应除去），推出针筒中的无色溶液,留下气体，如何证明气体中是否有二氧化碳？

[讨论、归纳]由于SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊，要证明针筒内残留的气体中含有二氧化碳，必须先除去SO2，可用针筒继续吸入品红溶液与残留气体反应，当品红溶液不再褪色时，说明二氧化硫已除尽，推出液体，吸入澄清石灰水，振荡变浑浊，即可证明有CO2。

3．上述实验过程采取了哪些措施来减少污染？

[交流讨论]

现有两瓶体积相近，失去标签的无色液体，一瓶可能为浓硫酸，一瓶可能为浓盐酸？用哪些方法可以鉴别它们？

[讨论、归纳]

1．从物理性质入手：①打开瓶塞，瓶口冒白雾者为浓盐酸；②拈量轻重，重者为浓硫酸；③摇动液体，油状粘稠者为浓硫酸； ④ 打开瓶盖，用手轻轻煽动瓶口，闻气味，有刺激性气味者为浓盐酸；⑤打开瓶盖5 min，称重，变重者为浓硫酸，变轻者为浓盐酸……。

2．从化学性质入手：①用玻璃棒蘸取待测液，在报纸上写字，字迹变黑者为浓硫酸；②分别取少量液体，加入铜片后，加热，能反应者为浓硫酸；③分别取少量待测液，加入铁片，冒气泡者为浓盐酸；④用玻璃棒蘸取待测液，沾到蓝色石蕊试纸上，先变红后变黑者为浓硫酸……。

三、硫酸、几种常见硫酸盐的重要用途

[图片展示]了解硫酸用途。除教材中提到的硫酸的用途外，让学生自己再举些硫酸的用途。

[阅读资料卡片]了解常见几种重要的硫酸盐的用途。

[本节小结]

1．浓硫酸与稀硫酸的区别：浓硫酸的三大特性，稀硫酸没有；稀硫酸的性质，浓硫酸不完全具备。

2．吸水性与脱水性的区别；

3．浓、稀硫酸氧化性的区别：浓硫酸是其中+6价硫表现出来的强氧化性，在加热条件下它能与除Pt、Au外的所有金属，能与硫、磷、碳等部分非金属发生氧化还原反应，把还原剂氧化到高价，+6价硫一般被还原成S02，氢元素结合成水，无氢气生成。而稀硫酸表现出来的氧化性是一般酸所共有的，是其中+1价氢得电子生成氢气，氧化性较弱；

4. 硫酸的工业制法；

5．硫酸及几种常见硫酸盐的重要用途。

[课外作业]（建议补充使用以下部分习题）

1. 硫酸工业尾气可能含有哪些成份？结合前面所学知识,你认为减少污染可以采用哪些措施?查阅资料，了解目前硫酸工业上是如何进行尾气处理的。

2. 用过量的锌和铜分别与10 mL同浓度的浓硫酸反应，最后产生的气体能相等吗?说说你的理由?

3. 硫酸是一种重要的化学产品，号称“工业之母”，下列变化反映了硫酸的哪些性质?

（1）浓硫酸可作干燥剂            ，但不能用于干燥氨气             ；也不能用于干燥硫化氢             ；

（2）浓硫酸滴到衣服上，衣服被“烧”了一个洞       　　　       ；

（3）实验室可用浓硫酸与固体氯化钠反应制取HCl　　　　　　　　　　；

（4）工业上可用稀硫酸除去金属材料表面的氧化膜、制取硫酸盐　　　。

4．你认真阅读过化学试剂瓶上的标签吗？如果给浓硫酸的使用者写一个警示说明，你准备标上哪些内容？

七、教学反思

1．通过实验改进，强化环保理念、培养问题意识、创新精神。

2．注重安全教育。

3．通过逻辑递进的问题情景，让学生在观察中思考，在思考中感悟和认同。

4．通过硫酸的工业生产原理与硫酸型酸雨成因对比，浓、稀硫酸性质对比，渗透唯物辩证的观点。

5．通过合理的作业设计，把观念教育从课堂延伸到课外，如“给浓硫酸的使用者写一个警示说明” 、“查阅资料，了解目前硫酸工业防止污染采取哪些措施”等。

6．尊重学生差异“让不同人学不同的化学”。如设计开放性的交流讨论的内容或答案，有利于不同层次的学生表达自己的观点。

7．紧紧围绕教学目标选择教学内容。本节课的重点是浓硫酸的三大特性，硫酸的工业制法只作一般性介绍，硫酸、硫酸盐用途让学生自学，自学效果可从作业中得到反馈。

点评：

1. 本节课紧紧围绕浓硫酸的三大特性这一话题展开讨论，教学思路清晰。通过一个演示实验、两个分组实验使学生认识浓硫酸的三大特性，再通过探究性实验——浓硫酸使蔗糖“碳化”对浓硫酸的三大特性进行了归纳性总结，最后采用交流讨论浓硫酸与浓盐酸的鉴别方法，达到活学活用所学知识的目的。

2. 注意改进实验，特别是在微型化、操作简单化、安全意识和环保方面作了大胆的尝试。

3. 始终注意对学生进行学法指导，引导学生采用比较等科学方法学习化学。如硫酸的工业生产原理与硫酸型酸雨形成过程对比；浓硫酸的吸水性与脱水性对比；浓硫酸与稀硫酸性质对比；浓、稀硫酸氧化性对比等。通过对比，加深对所学知识的理解。

4. 突出实验探究活动。围绕“浓硫酸特性”这一线索，通过实验探究，让学生在学习相关知识的同时，体验探究过程，学会用实验探究去认识物质的性质。

莆田六中  张国兰