第四章非金屬及其化合物第三節(jié)硫和氮的氧化物（第一課時）一、教材分析本節(jié)教學內容，是在初中學習了碳及其化合物，高中必修Ⅰ第二章化學物質及反應中氧化還原反應的基礎上，繼續(xù)學習《硫和氮的氧化物》，也是為學習硫酸、硝酸和選修模塊《化學與生活》中第四章保護生存環(huán)境第一節(jié)改善大氣質量做準備，本節(jié)涉及了可逆反應，可逆反應概念的建立對學生學習選修模塊《化學反應原理》中《化學反應速率和化學平衡》一節(jié)有著非常重要的意義。因此本節(jié)內容除本身內容的重要性外，同時在這一章的學習中以及選修模塊的學習中起著承上啟下的作用。二、教學目標1．知識目標：1、了解二氧化硫的物理性質和用途，掌握二氧化硫的化學性質2、了解可逆反應的概念，知道SO2的漂白原理2．能力目標：1、培養(yǎng)學生用新概念重新理解舊知識的能力(可逆反應概念)2、組織學生分組討論，動手參與，培養(yǎng)學生設計實驗、動手實驗、觀察現象的能力，并根據實驗現象得出物質的化學性質。3．情感、態(tài)度和價值觀目標：1、結合二氧化硫的組成、結構和性質關系的教學過程，通過學生動手做實驗，使他們獲得新知，從而培養(yǎng)學生對科學研究的態(tài)度2、激發(fā)學生透過觀察探究本質的興趣，尊重科學以發(fā)展的眼光看待科學三、教學重點難點重點：二氧化硫與水反應難點：可逆反應四、學情分析經過了半年多的高中學習，學生已經初步領會了物質的分類、氧化還原反應和離子反應等知識，具備了基本的實驗操作能力和觀察分析能力，且探索與表現的欲望強烈，抽象和形象思維能力尚有很大的發(fā)展空間。五、教學方法1．情景激學法：通過圖片給學生以震撼，激發(fā)學生學習熱情。2．探究實驗教學法：采取教師演示和學生分組探究實驗相結合的教學手段。3．質疑激思教學法：學生抽象及形象思維能力尚有很大的發(fā)展空間，想象能力比較強，通過分析評價教材中【實驗4-7】的不足，提出改進措施，從而激發(fā)學生質疑精神，進一步拓展想象空間。4．聯想對比教學法：本章教學內容是學生學習初中二氧化碳性質及高中第二章離子反應知識的繼續(xù)，因此聯系酸、堿、鹽、氧化物的轉化關系，用離子反應的觀點認識二氧化硫、三氧化硫兩種酸性氧化物的性質，且通過對比的方法，從而使學生明晰元素化合物學習的一般方法。六、課前準備學生猜測性質→提出方案→實驗驗證→得出結論七、課時安排：2課時八、教學過程［投］當天的空氣質量日報［講］請看當天空氣質量日報的污染指數及首要污染物、空氣質量級別、空氣質量狀(首要污染物有二氧化硫、二氧化氮、可吸入顆粒)［講］今天我們來共同討論關于硫、氮及其化合物的問題［板書］第三節(jié)硫和氮的氧化物一、二氧化硫(sulphurdioxide)和三氧化硫［投影視頻］硫磺的存在形式和硫單質的物理性質［講解并投影小結］存在形式：游離態(tài)：火山口附近或地殼的巖石化合態(tài)：硫化物和硫酸鹽，如硫鐵礦FeS2、黃銅CuFeS2、石膏（CaSO4·2H2O）、芒硝（Na2SO4·10H2O）［板書］(一)、硫(sulphur)俗稱硫磺。1、硫的物理性質：淡黃色固體，難溶于水，可溶于酒精，易溶于CS2，熔沸點都很低。［思考］用何種方法除去沾在試管上的硫單質？(用CS2洗滌，加熱升華法)［問］比較活潑的非金屬單質，常見化合價為－2，0，＋4，＋6，你能說出其代表物嗎？寫出你所知道的硫化物［投影］化合價-20+4+6物質類別FeS、Na2S、HgS、H2SSSO2、H2SO3、Na2SO3、NaHSO3SO3、H2SO4、NaHSO4、Na2SO4［問］硫單質的處于硫元素的中間價態(tài)，那么硫會有哪些化學性質呢？［講］硫既有氧化性又有還原性［板書］2、硫的化學性質①氧化性：與絕大多數金屬反應［投影］Fe+SFeSCu+SCu2S(與變價金屬生成低價金屬)2Na+S==Na2S(研磨并輕微爆炸)Hg+S==HgS(除去有毒的Hg的方法)［板書］與非金屬反應：H2+SH［講］制得的H2S是一種臭雞蛋氣味的有毒氣體，有強還原性。［板書］②還原性：與氧氣發(fā)生反應［投影］硫在空氣和氧氣中燃燒的視頻實驗現象：硫在空氣中燃燒發(fā)出淡藍色的火焰，在氧氣中燃燒發(fā)出藍紫色的火焰。化學方程式：S+O2SO2［板書］③自身氧化還原反應3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O[設問]在空氣質量報告的各項指標中，有二氧化硫和二氧化氮的指數。二氧化硫和二氧化氮是什么？空氣中有多種物質，為什么要選擇這兩種污染物的指數來報告？它們有什么危害？這就是我們這節(jié)書所介紹的內容，今天我們首先來共同討論關于二氧化硫的問題。[板書](二)二氧化硫[展示]一瓶盛滿的二氧化硫集氣瓶[問]二氧化硫什么顏色？什么狀態(tài)？有什么氣味？二氧化硫是無色，有刺激性氣味的氣體。[問]二氧化硫在水中的溶解性怎樣呢？二氧化硫易溶于水。[板書]1、物理性質：二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味、有毒、比空氣重、容易液化、易溶于水的氣體。[過渡]剛了解SO2的物理性質，下面重點研究SO2的化學性質，看看他到底有什么秘密？[板書]2、化學性質[引導]請大家從理論上及已有的知識推測。如前面第一章學習過物質的分類，SO2屬于什么氧化物？分析SO2的化合價，結合第二章的氧化還原知識進行思考。酸性氧化物，與水反應生成酸；可以跟堿或堿性氧化物直接反應；具有氧化性、還原性，因S的化合價為+4價。[引導]非常好，那讓我們一起通過實驗進行驗證。［投影］二氧化硫可溶性的視頻實驗現象:試管中的水面上升，滴入紫色石蕊試液后，溶液變紅。實驗結論:SO2溶于水后形成的溶液顯酸性。[板書](1)酸性氧化物------亞硫酐①二氧化硫與水反應：SO2

+H2OH2SO3(亞硫酸)［講］H2SO3是一種不穩(wěn)定的二元弱酸，有強還原性，弱氧化性。[引導]通過現象，可以得出二氧化硫的水溶液呈酸性。但H2SO3不穩(wěn)定，容易分解成水和二氧化硫，對于這樣的反應，在同一條件下，能同時向兩個方向進行的反應，我們稱它為可逆反應。[板書]可逆反應：在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應，叫可逆反應。[問]水電解產生氫氣和氧氣與氫氣和氧氣燃燒生成水，這二個反應是可逆反應嗎？不是，條件不同[引導]二氧化硫與堿的反應怎么樣呢？（為操作方便，是加進亞硫酸。）[板書]②二氧化硫與堿的反應SO2

+2NaOH==Na2SO3+H2O；SO2

+NaOH==NaHSO3[SO2

+2NaOH==Na2SO3+H2O；Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3]［思考與交流］能否與石灰水反應？有什么現象？方程式如何向澄清石灰水中通入SO2，起初會看到沉淀，繼續(xù)通入，沉淀消失SO2

+Ca(OH)2==CaSO3↓+H2O；SO2

+Ca(OH)2+H2O==Ca（HSO3）2[SO2

+Ca(OH)2==CaSO3↓+H2O；CaSO3+H2O+SO2==Ca（HSO3）2][問]能不能用澄清的石灰水來鑒別SO2

與CO2？不能[板書]③與堿性氧化物反應SO2+CaO==CaSO3［講］利用這點性質，我們可以解決含硫礦物燃料燃燒排放SO2的問題，可以把生成的SO2最終轉化為石膏，稱之為鈣基固硫［過］二氧化硫中的硫處于中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性[板書](2)二氧化硫的氧化性：SO2+2H2S===3S↓+2H2O［講］將SO2與H2S氣體混合后可看到混濁［講］SO2具有很強的還原性[板書](3)二氧化硫的還原性①與鹵素單質反應：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrSO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl［講］SO2不僅能與鹵素單質發(fā)生反應，而且能使酸性高錳酸鉀溶液褪色[板書]②與某些強氧化劑的反應：2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4［講］紫色的酸性KMnO4溶液褪色或變淺。但這并不是SO2

的漂白性所起的作用，是它們之間發(fā)生氧化還原反應，漂白是對于有機色質來說，鹵水與酸性KMnO4不是有機色質。［過］SO2除了可以被溴水、酸性KMnO4溶液氧化外，還可被HNO3、氯氣、氧氣等強氧化劑氧化。如工業(yè)上生產H2SO4就可以用到以下反應。[板書]③SO2的催化氧化2SO2+O22SO3［講］SO3是無色固體，熔沸點都很低。與水反應生成硫酸，是硫酸的酸酐，典型的酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性和強氧化性。［投影］實驗視頻：SO2的漂白性。實驗現象：品紅溶液褪色，再加熱，顏色又復原。(品紅溶液是一種有機紅色染料)［講］SO2有漂白作用，但漂白后的新物質不穩(wěn)定，易恢復。[板書](4)漂白性［投影］SO2能跟某些有色物質化合而生成不穩(wěn)定的物質，該物質易分解恢復為原有色物質［講］在這里大家需要注意的是SO2的漂白性與氯氣和活性炭不同，SO2不能漂白酸堿指示劑。［投影小結］常見漂白劑及其原理比較漂白劑HClO、Na2O2、O3、H2O2SO2活性炭原理具有強氧化性，將有色物質氧化成無色與某些有色物質化合成不穩(wěn)定的無色物質吸附有色物質特點不可逆，褪色后顏色不再復原可逆，受熱或放置一段時間可復原-----變化化學化學物理［過］我們研究物質的性質的目的是為了能更好地應用它，SO2的這些性質決定有哪些用途呢？請大家總結并回答。［講］SO2在日常生活中有一定用處，工業(yè)上常用二氧化硫來漂白紙漿、毛、絲、草帽辮等，此外，二氧化硫還用于殺菌消毒。但它的危害性也非同小可，二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法廠商非法用來加工食品，以使食品增白等。食用這類食品，對人的肝、腎臟等有嚴重損害，并有致癌作用。[板書](5)用途：制H2SO4；作漂白劑；殺菌，消毒［問］關于酸性氧化物，我們最熟悉的莫過于CO2，那么SO2與CO2有哪些異同呢？［投影小結］相同點：都是無色氣體且密度大于空氣；均為非電解質；都是酸性氧化物不同點：SO2有刺激性氣味，有毒；SO2能使品紅退色［思考與交流］如何鑒別SO2和CO2呢？鑒別SO2用品紅溶液，看是否褪色，鑒別CO2用澄清石灰水，看是否有沉淀生成但需要注意的是，當SO2中混有CO2，不影響對SO2的鑒別但當CO2中混有SO2時，則需要除去SO2［思考與交流］如何除去CO2中的SO2呢？可通過足量溴水(氯水)或酸性KMnO4溶液或飽和NaHCO3溶液(目的是吸收SO2)，再通過品紅(目的是驗證SO2是否被除盡)［過］根據SO2的性質以及以前學習過的氣體制備知識，設計一下SO2在實驗室取的裝置。[板書](6)SO2的實驗室制法①反應原理：Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O②制備裝置：固體和液體不加熱制備氣體的裝置eq\o\ac(○,3)凈化干燥裝置：盛放濃硫酸的洗氣瓶eq\o\ac(○,4)收集方法：向上排空氣法或排飽和NaHSO3溶液eq\o\ac(○,5)檢驗：濕潤的藍色石蕊試紙---變紅濕潤的品紅試紙---褪色eq\o\ac(○,6)尾氣處理：用NaOH溶液和倒扣漏斗裝置防倒吸［過］雖然SO2在實際中有一定的應用，但因SO2是有毒氣體，是主要大氣污染物之一，當空氣中含大量SO2，對環(huán)境危害極大，請大家觀看有關視頻。[板書](7)SO2的污染［講］SO2的主要危害是直接危害人體健康而且是酸雨的主要成分[板書]酸雨：空氣中SOX和NOX隨雨水下降成為酸雨，pH<［講］由于溶解了二氧化碳的緣故，正常雨水的pH值在左右，然而，當空氣中大量N和S的氧化物隨雨水降落下來就會使得雨水的pH值小于而形成酸雨。［講］SO2的主要來源是化石燃料燃燒，含S礦石冶煉等工業(yè)廢氣［思考與交流］如何控制酸雨呢？大家有什么好辦法1、改善燃料種類，積極開發(fā)新能源；2、對煤（其中含硫為%-5%)進行處理,如選洗加工、綜合開發(fā)、在煤中加入適量的生石灰、對排放的煙進行處理以回收SO2.3、種植能夠吸收SO2的有關樹木(如臭椿、垂柳、柳杉）等；［過］酸雨放置一段時間后，pH會降低，這是因為H2SO3被空氣緩慢氧化成H2SO4而造成的，由此我們可知道，SO32―會被空氣緩慢氧化成SO42―，但是SO2被氧化成SO3卻需要很高的條件，生成的SO3是硫酸的酸酐，是一種無色易揮發(fā)的固體[板書](三)三氧化硫1、物理性質：又名硫酸酐，是一種無色易揮發(fā)的晶體，溶沸點都很低。2、化學性質：具有酸的氧化物的通性，與水反應放出大量的熱，具有較強的氧化性。［問］那么SO3的通性表現在哪幾方面呢？［投影小結］(1)與水反應：SO3+H2O==H2SO4(放出大量的熱)(2)與堿性氧化物反應：SO3+CaO==CaSO4(3)與堿反應：SO3+Ca(OH)2==CaSO4+H2O［過］最后，請大家閱讀資料卡片，讓我們拓展視野，一同來了解一下硫化氫的知識。［講］給大家讀一段資料：敦煌石窟是我國也是世界著名的藝術寶庫。敦煌壁畫是藝術珍品，但令人奇怪的是，美麗的飛天的臉為什么都是黑的呢？經調查研究，這是自然界中H2S搞的鬼。原來壁畫是用堿式碳酸鉛做白色顏料，用PbO做黃色顏料。本來飛天的臉都是白的，但日久天長，空氣中的H2S跟Pb反應，生成黑色的PbS，所以飛天的臉都是黑的。在日常生活中也常?？吹竭@樣一種現象：家具涂上白漆后，顯得明亮潔白。但一兩年后變得棕黃了，時間再長又變得棕黑了，原因是有些白漆是用PbCO3做顏料，空氣中H2S跟油漆中的PbCO3反應生成棕黑色的PbS。［講］以上資料中提到的H2S究竟是一種什么氣體？下面的時間我們來研究H2S的知識。[板書](四)硫化氫1、H2S的物理性質：無色、有臭雞蛋氣味的氣體，密度比空氣大，能溶于水，有劇毒。2、實驗室制法：由強酸制弱酸的原理FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑FeS+2H＋==Fe2＋+H2S↑［問］由實驗原理，我們可知，制取H2S應采取什么樣的裝置呢？固、液混合，不加熱，可選用和H2、CO2相同的裝置也可用啟普發(fā)生器。［講］但在制備氣體之前要檢查裝置的氣密性。［問］那么收集裝置是什么樣的呢？用向上排空氣法收集H2S，理由是密度比空氣大，且能溶于水［問］H2S氣體有劇毒，造成大氣污染，那么尾氣吸收試劑應用什么呢？能用H2O嗎？H2S是酸性氣體，應用堿液吸收，不用H2O是因為H2S在H2O中的溶解度小。［投影］資料卡片------常用干燥劑酸性：濃硫酸、硅膠、P2O5堿性：NaOH、堿石灰(CaO、NaOH)中性：CaCl2、Na2SO4但CuSO4只能證明有水存在，卻不能大量吸收水［問］要制得干燥的H2S應怎么辦？H2S是酸性、有強還原性的氣體，可選用P2O5和中性干燥劑。［問］如何驗滿呢？[板書]用濕潤的Pb(CH3COO)2試紙Pb(CH3COO)2+H2S==PbS↓+2CH3COOH試紙變黑［問］下面我們可利用課前制備的H2S氣體，研究一下H2S氣體的化學性質[板書]3、化學性質［思考與交流］請大家分析H2S中S元素的化合價，并從氧化還原反應的角度來推測其化學性質。H2S中S顯-2價，是S的最低價，故在發(fā)生氧化還原作用時只顯還原性。［視頻實驗］在導管口用火點燃H2S氣體，觀察完全燃燒時發(fā)出淡藍色火焰，然后用一個蒸發(fā)皿靠近火焰現象，皿底部附有淡黃色粉末。［問］由此現象可得出什么結論？[板書](1)可燃性［講］H2S燃燒的產物與O2用量有關，當O2充足時，H2S能完全燃燒而以出淡藍色火焰，并生成H2O與SO2。[板書]2H2S+3O22H2O＋2SO2［講］當火焰罩上蒸發(fā)皿時，有淡黃色粉末出現時，是由于H2S不完全燃燒生成S之故。[板書]2H2S+O22H2O＋S［思考與交流］請大家分析上述兩反應，討論出H2S與O2按不同比例混合時的氧化產物［過］由剛才的學習我們知道，H2S具有還原性，可被O2氧化為SO2或S，那么能否被具有氧化性的鹵素單質所氧化呢？［問］碘水、溴水、氯水能將H2S氧化嗎？氯、溴、碘、硫的氧化性順序如何呢？[板書](2)還原性：H2S+X2==2HX+S↓(X=Cl、Br、I)［投影小結］單質氧化性：Cl2>Br2>I2>S離子還原性：Cl―<Br―<I―<S2―［小結］事實證明，H2S是一種較強的還原劑，可被O2、鹵素單質、SO2、酸性高錳酸鉀溶液等強氧化劑氧化。［講］H2S除了有強還原性外，還有不穩(wěn)定性，即在較高溫度時易分解為H2和S，其穩(wěn)定性弱于S的同族元素O所形成的氫化物H2O[板書](3)不穩(wěn)定性：H2SH2↑+S［過］H2S氣體溶于水時，可得氫硫酸，下面我們就來一起討論它的性質。[板書](4)H2S氣體的水溶液----氫硫酸［講］氫硫酸是一種易揮發(fā)的二元弱酸，其酸性比碳酸還要弱，具有酸的通性。［思考與交流］現有氫硫酸(H2S)、亞硫酸(H2SO3)、亞硫酸鈉(Na2SO3)三瓶溶液，它們在空氣中易變質。(1)分析變質的原因均有強還原性，能被空氣中的氧氣氧化。2H2S+O2==2S↓+2H2O2H2SO3+O2==2H2SO42Na2SO3+O2==2Na2SO4(2)設計實驗證明是否發(fā)生變質H2S：觀察是否有渾濁H2SO3：加BaCl2溶液，是否有白色沉淀Na2SO3：先加鹽酸酸化，再加入BaCl2溶液，看是否有白色沉淀生成(3)設計實驗證明溶液已完全發(fā)生變質H2S：加入硫酸銅溶液，看是否有黑色沉淀H2SO3：加入品紅溶液，看是否褪色Na2SO3：加入酸性高錳酸鉀溶液，看溶液是否褪色［總結］本節(jié)從硫單質的性質講起，從S的-2、0、+4、+6價的價態(tài)對它的氫化物、氧化物及其對應的水化物和鹽的氧化還原性進行了分析，重點學習了SO2的性質，使我們對酸雨的形成與防治有了一定的認識。［自我評價］1.在BaCl2溶液中通入SO2氣體，溶液仍澄清。若將BaCl2溶液分別盛在兩支試管，一支加HNO3，另一支加NaOH溶液，再通入SO2氣體，結果兩支試管均有白色沉淀。由此，下列結論合理的是（C）有兩性B.兩試管沉淀均是BaSO3有還原性，酸性D.升高PH，使SO2水溶液中SO32―濃度增大2.下列實驗能證明某無色氣體為SO2的是（CD）A.能使澄清石灰水變渾濁B.能使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅C.能使品紅試液褪色，加熱后又顯紅色D.能使溴水褪色，再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀產生3.檢驗SO2氣體中是否混有CO2氣體，可采用的方法是（D）A.通過品紅溶液B.通過澄清石灰水C.先通過氫氧化鈉溶液，再通過澄清石灰水D.先通過酸性高錳酸鉀溶液，再通過澄清石灰水4.能證明SO2具有漂白性的是（B）氣體通入紫色的酸性高錳酸鉀溶液中，發(fā)現溶液紫色褪去氣體通入品紅溶液中，紅色褪去C.顯紅色的酚酞通入SO2后，紅色褪去氣體通入溴水中，橙色褪去九、板書設計第三節(jié)硫和氮的氧化物一、二氧化硫(sulphurdioxide)和三氧化硫(一)、硫(sulphur)俗稱硫磺。1、硫的物理性質：淡黃色固體，難溶于水，可溶于酒精，易溶于CS2，熔沸點都很低。2、硫的化學性質①氧化性：與絕大多數金屬反應與非金屬反應：H2+SH②還原性：與氧氣發(fā)生反應③自身氧化還原反應3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O(二)二氧化硫1、物理性質：二氧化硫是一種無色、有刺激性氣味、有毒、比空氣重、容易液化、易溶于水的氣體。2、化學性質可逆反應：在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應，叫可逆反應。(1)酸性氧化物------亞硫酐①二氧化硫與水反應：SO2

+H2OH2SO3(亞硫酸)②二氧化硫與堿的反應SO2

+2NaOH==Na2SO3+H2O；SO2

+NaOH==NaHSO3[SO2

+2NaOH==Na2SO3+H2O；Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3]③與堿性氧化物反應SO2+CaO==CaSO3(2)二氧化硫的氧化性：SO2+2H2S===3S↓+2H2O(3)二氧化硫的還原性①與鹵素單質反應：SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrSO2+