示范教案一(6.2二氧化硫)

●教學目標

1.使學生了解二氧化硫的物理性質和用途。

2.使學生掌握二氧化硫的化學性質。

3.使學生了解二氧化硫對空氣的污染和防止污染。

●教學重點

SO₂的化學性質

●教學難點

SO₂的化學性質

●課時安排

1課時

●教學方法

實驗、討論、啟發(fā)、閱讀、對比、歸納等

●教學用具

投影儀、鐵架臺（帶鐵夾）、分液漏斗、燒瓶、酒精燈、帶導管的橡皮塞（雙孔）、洗氣瓶（可用大試管代替，5個）、燒杯、普通漏斗、石棉網(wǎng)、大燒杯、小試管、試管夾、水槽；

濃H₂SO₄、Na₂SO₃固體、品紅試液、石蕊試液、氫硫酸、溴水、KMnO₄溶液、濃NaOH液、水；

兩試管預先收集好的SO₂氣體，其中一支的活塞上帶有裝濃NaOH液的膠頭滴管。

●教學過程

［引言］人類賴以生存的環(huán)境是我們可愛的地球，然而，從二十世紀八十年代開始，酸雨、臭氧層的破壞和氣候變暖這三大全球環(huán)境問題，卻使人類面臨著新的嚴峻挑戰(zhàn)，并嚴重威脅著人類的生存。

首先，我們來看一下“酸雨”是怎樣危害地球的，請大家看以下資料。

［投影展示］“空中死神”――酸雨

猖獗的酸雨嚴重地威脅著地球。據(jù)資料記載，僅在1980年一年內，美國和加拿大就有5萬余人成了酸雨的獵物。比利時是西歐酸雨污染最為嚴重的國家，它的環(huán)境酸化程度已超過正常標準的16倍。在意大利北部，5%的森林死于酸雨。瑞典有15000個湖泊酸化。挪威有許多馬哈魚生活的河流已被酸雨污染。世界古跡、橋梁受酸雨腐蝕越來越快。號稱世界最大露天博物館智利復活島上的石雕人像，正面臨著解體和倒塌的威脅，美國每年花在修理受損古跡方面的費用超過了50億美元。聞名世界，代表我國古建筑精華的北京漢白玉石雕，近年來也遭到意想不到的損害，故宮太和殿臺階的欄桿上雕刻著各式各樣的浮雕花紋，50多年前圖案清晰可辨，如今卻大多模糊不清，甚至成光板。我國江蘇、安徽、湖北、福建、江西、浙江七省的大豆田曾經(jīng)受酸雨影響造成經(jīng)濟損失一年達1380多萬元。

［師］那么，形成酸雨的罪魁禍首又是誰呢？它就是我們本節(jié)課所要認識的物質――二氧化硫。

［板書］第二節(jié)  二氧化硫

［師］請大家回憶初中所學知識，并回答你所知道的二氧化硫的性質。

［生］二氧化硫是一種大氣污染物，有刺激性氣味，是酸性氧化物。

［師］很好！下面就讓我們在以前學習的基礎上來進一步認識二氧化硫的性質。

［板書］一、二氧化硫的性質

1.二氧化硫的物理性質

［展示一試管收集好的二氧化硫］

［師］大家看！這支試管里收集的就是二氧化硫氣體。請大家根據(jù)自己的觀察并結合課本總結出二氧化硫的物理性質。

［學生看書并總結］

［教師板書］無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水（1∶40），易液化（－10℃）

［老師舉起裝有SO₂的小試管，并指著裝有水的水槽］

［問］用現(xiàn)有的條件能否用實驗證明SO₂是易溶于水的？若能，請一位同學上來演示。

［生］能！

［學生演示SO₂溶于水的實驗］將一集滿SO₂的試管倒置于盛水的水槽中，并晃動（注意：試管口應位于水面以下）

［問］大家觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會這樣？

［生］水槽中的水進入試管，且試管中水的液面高于水槽中水的液面。這是因為SO₂易溶于水，試管中的SO₂與水相遇，會溶于水從而使試管內氣體壓強減小，在外界大氣壓的作用下，水槽中的水進入試管。

［師］解釋的很正確！

［教師把水槽中的試管塞上塞子后，移出水面，留作后用］

［過渡］下面，我們來認識和學習SO₂的化學性質。

［板書］2.二氧化硫的化學性質

［師］由我們初中所學知識知道，SO₂是一種酸性氧化物。

［板書］（1）酸性氧化物

［問］那么，酸性氧化物應有哪些性質呢？

［生］能和堿反應生成鹽和水，能與水反應生成相應的酸。

［師］到底是不是這樣的呢？下面我們通過實驗來證明。

［演示實驗Ⅰ］往剛才從水槽中拿出來的裝有水的試管中滴加紫色石蕊試液，試液變紅。

［演示實驗Ⅱ］如下圖：

［問］上述兩個實驗現(xiàn)象分別說明了什么？

［生］實驗Ⅰ說明SO₂溶于水生成了酸。實驗Ⅱ說明SO₂可與NaOH溶液反應，且反應很徹底。

［師］回答得很好，請大家寫出以上反應的化學方程式。

［請一位同學上黑板書寫］

［學生板書］SO₂+H₂O===H₂SO₃

SO₂+2NaOH===Na₂SO₃+H₂O

［師］其實，二氧化硫溶于水形成的亞硫酸只能存在于溶液中，它很不穩(wěn)定，容易分解成水和二氧化硫，故二氧化硫溶于水的反應是可逆反應，應用可逆符號表示。

［教師把黑板上SO₂與H₂O反應的“===”改為“”］

［過渡］關于酸性氧化物，我們最熟悉的莫過于CO₂了，那么SO₂與它的性質是否相似呢？

請大家看下表中SO₂與CO₂性質的比較。

［投影展示］SO₂與CO₂性質的比較

名稱

CO₂

SO₂

與H₂O反應

CO₂+H₂OH₂CO₃

SO₂+H₂OH₂SO₃

與堿反應

CO₂+2NaOH===Na₂CO₃+H₂O

CO₂+NaOH===NaHCO₃

CO₂+Ca（OH）₂===CaCO₃↓+H₂O

SO₂+2NaOH===Na₂SO₃+H₂O

SO₂+NaOH===NaHSO₃

SO₂+Ca（OH）₂===CaSO₃↓+H₂O

與鹽反應

CO₂+CaCO₃+H₂O===Ca（HCO₃）₂

CaSO₃+SO₂+H₂O===Ca（HSO₃）₂

［師］從上表中，我們可以看到：作為酸性氧化物，SO₂與CO₂的性質十分相似，那么，除此之外，SO₂還有哪些性質呢？請大家看下面的實驗。

［演示實驗Ⅲ］教師按下圖裝置進行實驗，并向學生介紹各裝置中的試劑。

［師］A裝置為實驗室制取SO₂的裝置，當從A裝置中出來的SO₂氣體依次通過氫硫酸、溴水、KMnO₄溶液和品紅溶液時，分別有什么現(xiàn)象？

［生］通過氫硫酸時溶液變渾濁，有淡黃色不溶物出現(xiàn)；通過溴水、KMnO₄溶液和品紅溶液時，原溶液的顏色均消失。

［問］那么，是SO₂的什么性質導致了上述變化的發(fā)生呢？

［師］首先，我們來分析一下SO₂與氫硫酸的反應。

［板書］SO₂+H₂S

［問題探究］從反應物的元素種類以及反應時的現(xiàn)象來分析，生成物應該是什么？能否從硫元素的化合價變化來說明該反應的實質呢？

［生甲］生成的淡黃色固體應是硫單質。

［生乙］這是含同種元素不同價態(tài)的物質之間發(fā)生的氧化還原反應。

［師］很好！生成的氧化產物和還原產物的化合價應介于二者之間（即+4，－2之間），故產物只能是S和H₂O。

［板書，把上述反應方程式寫完整］

SO₂+2H₂S===3S↓+2H₂O

［追問］在上述反應中，SO₂表現(xiàn)出了什么性質呢？

［生］氧化性！

［師］對，這就是我們所得出的SO₂的第二個性質――氧化性。

［板書 ］（2）氧化性

［過渡］那么，SO₂使溴水和高錳酸鉀溶液褪色是不是也是由于它的氧化性呢？

［生］不可能，因為溴水和KMnO₄溶液的氧化性都很強。

［師］既然如此，會不會是溴水和KMnO₄把SO₂氧化了呢？分析SO₂中S元素的化合價進行回答。

［生］應該是！因為SO₂中S元素的化合價為+4價，而S元素的最高化合價為+6價，因此，具有強氧化性的溴水和KMnO₄溶液把+4價的S氧化成了+6價的S，它們本身因發(fā)生還原反應而褪色。

［師］大家的分析很到位，事實也正是如此，它們發(fā)生反應的化學方程式分別為：

［板書］SO₂+Br₂+2H₂O===H₂SO₄+2HBr

5SO₂+2KMnO₄＋2H₂O===K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄

［問］上述反應說明了SO₂具有什么性質？

［生］還原性！

［板書］（3）還原性

［師］SO₂除了可以被溴水、KMnO₄溶液氧化外，還可被HNO₃、Cl₂、O₂等強氧化劑氧化，如工業(yè)上生產硫酸，就要用到以下反應：

［板書］2SO₂+O₂       2SO₃

［師］注意！以上反應為可逆反應。

上述反應生成的SO₃溶于水即得H₂SO₄。

［副板書］SO₃+H₂O===H₂SO₄

［講解］SO₃是一種無色固體，熔點是16.8℃，沸點也只有44.8℃，易溶于水，溶于水時放出大量的熱。

［副板書］SO₃是無色固體，熔、沸點低，易溶于水且放出大量的熱。

［過渡］從剛才的實驗中我們還看到，SO₂也可使品紅溶液褪色（品紅是一種紅色染料），這說明SO₂具有漂白性。

［板書］（4）漂白性

［設問］那么SO₂使品紅溶液褪色的原理是否和Br₂水與KMnO₄溶液褪色的原理相同呢？

請大家看下面的實驗。

［演示實驗Ⅳ］用小試管分別取上述實驗中已褪色的E裝置（原盛品紅溶液）和C裝置（原盛溴水）或D裝置（原盛KMnO₄溶液）中的溶液，在酒精燈上加熱。結果，E裝置中的溶液又變成了紅色，而C裝置或D裝置中的溶液卻未發(fā)生變化。

［問］為什么會出現(xiàn)上述不同的現(xiàn)象呢？

［講解］這主要是二者的變色原理不同造成的。SO₂能使某些有色物質褪色，是由于二氧化硫可跟某些有色物質化合成無色物質，而化合成的無色物質卻是不穩(wěn)定的，易分解而恢復原來有色物質的顏色。故這種漂白是暫時的。而SO₂使溴水和KMnO₄溶液褪色，是由于發(fā)生了氧化還原反應，這種褪色是永久的。

       ［問］前面我們還學過哪些物質具有漂白性？它們的漂白作用是基于這些物質的什么性質？

［生］Cl₂、Na₂O₂都可用于漂白，它們的漂白原理是基于它們的強氧化性。

［問］把Cl₂通到品紅溶液中，溶液會褪色嗎？若能，加熱能使其恢復“廬山真面目”嗎？為什么？

［生］因氯水具有漂白性，故溶液會褪色，但加熱不能恢復原狀，因氯水的漂白原理是發(fā)生了氧化還原反應，其漂白效果是永久的。

［問題探究］把Cl₂和SO₂混合用于漂白，能否增強漂白效果？為什么？

［學生討論后自愿回答］

不能。因為Cl₂可和SO₂發(fā)生氧化還原反應，最終使漂白效果減弱。

［問］同學們是怎樣知道Cl₂和SO₂能反應的？

［生］因為溴水能和SO₂反應，而Cl₂的氧化性比Br₂ 強。

［師］很正確。說明同學們能夠注意新舊知識的聯(lián)系。由以前所學知識我們知道，Cl₂能用于漂白是Cl₂可與水反應生成次氯酸之故，下面，我們把氯水與二氧化硫的漂白性比較如下：

［投影展示］氯水與二氧化硫漂白性的比較

氯水

二氧化硫

原理

氯水中HClO將有色物質氧化成無色物質

ＳＯO₂溶于水產生的Ｈ₂ＳＯO₃與有色物質直接結合生成不穩(wěn)定的無色物質

實質

氧化還原反應

非氧化還原反應

效果

永久性

暫時性

范圍

可漂白大多數(shù)有色物質，能使紫色石蕊試液先變紅后褪色

漂白某些有色物質，不能使紫色石蕊試液褪色，而是變紅

［師］由上面的分析我們知道，SO₂除了具有酸性氧化物的性質外，還具有氧化性、還原性、漂白性等。那么，我們能否從SO₂中硫元素的化合價來分析并解釋其既具有氧化性又具有還原性的原因呢？

［生］能，因為S元素的化合價主要有－2、0、+4、+6，SO₂中S元素的化合價（+4價）介與其最高正價和最低負價之間，故其既具有氧化性又具有還原性。

［師］對！

我們研究物質的性質的目的，是為了能更好地應用它，SO₂的這些性質決定了它有哪些用途呢？請大家對課本有關內容進行總結并回答。

［學生看書后總結］

（1）制硫酸；（2）漂白紙漿、毛、絲、草帽等；（3）殺菌消毒。

［過渡］雖然SO₂在實際中有一定的應用，但因SO₂是有毒氣體，是主要的大氣污染物之一，故當空氣中含有大量的SO₂時，對環(huán)境的危害是極大的。

［板書］二、二氧化硫的污染

［師］在本節(jié)課的開頭，我們曾提到酸雨，而且知道SO₂是形成酸雨的罪魁禍首，那么，什么是酸雨？它是怎樣形成的？它有哪些危害？請大家看課本P₁₂₈進行總結。

［學生看課本］

［投影總結］

1.pH小于5.6的雨水，稱之為酸雨。

2.一般認為，酸雨是由于人為排放的SO₂和氮氧化物等酸性氣體進入大氣，當這些氣體達到一定濃度后，在水凝結過程中溶于水形成硫酸和硝酸，使雨水酸性變大，pH變小。其轉化可簡單表示如下：

2SO₂+2H₂O+O₂2H₂SO₄

NO_xHNO₃

3.酸雨的危害

（1）對人體健康造成危害。

（2）破壞森林、草原和農作物。

（3）使土壤酸性增強、湖泊酸化、生態(tài)環(huán)境受損。

（4）破壞建筑物。

［師］酸雨是無情的，為了我們唯一的家園，人類必須采取行動防止和根絕酸雨，保護地球環(huán)境。

［若課堂時間允許，可向學生介紹備課資料中的閱讀資料］

［小結］本節(jié)課我們主要學習了SO₂的性質及二氧化硫的污染。

現(xiàn)在，請大家思考以下問題：

［投影思考題］

1.本節(jié)課中的演示實驗Ⅲ，為什么要用倒扣的漏斗來吸收SO₂氣體？SO₂與NaOH的反應能否設計成噴泉實驗？

2.從化合價的觀點分析，CO₂氣體能使溴水和KMnO₄溶液褪色嗎？怎樣鑒別SO₂和CO₂氣體？

3.往BaCl₂溶液中通入SO₂有何現(xiàn)象？往BaCl₂溶液中加入新制氯水，然后通入SO₂氣體，又有何現(xiàn)象？

4.空氣中的SO₂從哪里來？

［課后思考題答案］

1.因SO₂極易溶于燒堿溶液，用倒扣的漏斗來吸收SO₂氣體可防止倒吸。該反應可做噴泉實驗。

2.CO₂不能使溴水和KMnO₄溶液褪色。因為CO₂中C元素的化合價為最高價，故不能再被溴水等強氧化性物質氧化。

區(qū)別SO₂和CO₂時，可將兩種氣體分別通過品紅溶液、溴水或KMnO₄溶液，使之褪色者為SO₂，反之為CO₂。

注意：不能用澄清的石灰水來鑒別，因兩者都能與石灰水反應生成白色沉淀。

3.往BaCl₂溶液中通SO₂無明顯現(xiàn)象。（因為：假設二者能反應，方程式應為：BaCl₂+SO₂+H₂O===BaSO₃↓+2HCl，但因H₂SO₃的酸性弱于HCl，弱酸是不能制強酸的，故該反應不能發(fā)生）當往BaCl₂溶液中加入新制氯水，然后再通SO₂時，將發(fā)生如下反應：

SO₂+Cl₂+2H₂O===2HCl+H₂SO₄

H₂SO₄+BaCl₂===BaSO₄↓+2HCl

即會有白色沉淀生成。

4.空氣中的二氧化硫主要來自化石燃料的燃燒，以及含硫礦石的冶煉和硫酸、磷肥、紙漿等產生的工業(yè)廢氣。

［布置作業(yè)］

課本習題：一、二、四、五：1

●板書設計

第二節(jié)  二氧化硫

一、 二氧化硫的性質

1.二氧化硫的物理性質

無色、有刺激性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易溶于水（1∶40），易液化（－10℃）

2.二氧化硫的化學性質

（1）酸性氧化物

ＳＯO₂＋Ｈ₂ＯOＨ₂ＳＯO₃    ＳＯO₂＋２ＮNａＯOＨ===ＮNａ₂ＳＯO₃＋Ｈ₂ＯO

（2）氧化性

ＳＯO₂＋２Ｈ₂Ｓ===３Ｓ↓＋２Ｈ₂ＯO

（3）還原性

ＳＯO₂＋ＢBｒ₂＋２Ｈ₂ＯO===Ｈ₂ＳＯO₄＋２ＨＢBｒ

5SO₂+2KMnO₄+2H₂O===K₂SO₄+2MnSO₄+2H₂SO₄

２ＳＯO₂＋ＯO₂          2ＳＯO₃

（*SO₃+H₂O===H₂SO₄，SO₃是無色固體，熔、沸點低，易溶于水且放出大量的熱）

（4）漂白性

二、二氧化硫的污染