資源簡介

實驗教學設計
實驗課名稱 《走進硫酸廠——不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化》
節(jié)點名稱 不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化
實驗類別 □課標原型實驗 課標實驗的簡單變式實驗 □基于真實問題情境的實驗 □跨學科實驗
實驗教學 素養(yǎng)目標 1、通過物質(zhì)類別和元素價態(tài)視角，依據(jù)氧化還原反應原理，設計簡單含硫物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化實驗方案，對方案進行評價，完成方案實驗操作和觀察記錄，進行初步驗證、分析、解釋有關實驗現(xiàn)象，得出相應的結(jié)論，發(fā)展證據(jù)推理、實驗探究的水平，并以此轉(zhuǎn)變方式，發(fā)展認識水平。 2、通過學生實驗加深對硫及其化合物性質(zhì)的認識，提高學生的實驗操作能力，并能對于實驗中超出預期的現(xiàn)象，通過查閱資料等方式進行分析和解釋實驗現(xiàn)象，發(fā)展學生基于實驗現(xiàn)象的推理能力，養(yǎng)成嚴謹求實的科學態(tài)度，提升宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識、科學精神與社會責任等學科核心素養(yǎng)。
實驗資源 實驗器材：試管、酒精燈、試管架、一次性滴管、藥匙、火柴。 實驗藥品：硫粉、Na2S溶液、酸性KMnO4溶液、H2SO3溶液、Na2SO3溶液、HCl溶液、NaOH溶液、H2O2溶液、BaCl2溶液。
實驗設計與 創(chuàng)新點 分別在Na2S溶液中滴加酸性KMnO4溶液、H2SO3溶液、Na2SO3溶液； 取少量硫粉，加入NaOH溶液并加熱試管； 分別在Na2SO3溶液中滴加酸性KMnO4溶液、H2O2溶液； 本節(jié)課的三組實驗是教學中沒有演示過的實驗，也是學生平常設計的轉(zhuǎn)化實驗，同時實驗現(xiàn)象會與學生的理論知識會有一定的沖突。通過本節(jié)課的實驗和實驗現(xiàn)象分析，培養(yǎng)學生物質(zhì)性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化的實驗設計、實驗操作及實驗探究能力，發(fā)展科學探究核心素養(yǎng)。
實驗教學 過程 導入：硫酸的應用十分廣泛，被稱為“化學工業(yè)之母”，今天我們一起走進硫酸廠。 環(huán)節(jié)一：回顧硫酸廠生產(chǎn)路線 問題1:硫酸廠如何制備硫酸？ 問題2:硫酸生產(chǎn)路線中核心思想是什么？通過氧化還原反應，實現(xiàn)低價態(tài)硫轉(zhuǎn)化為高價態(tài)硫。 【過渡】高價硫也能轉(zhuǎn)化為低價態(tài)硫，你能否在實驗室設計實驗實現(xiàn)不同價態(tài)含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化嗎？ 環(huán)節(jié)二：實驗室中設計轉(zhuǎn)化方案 化學實驗方案設計流程：預設轉(zhuǎn)化目標、轉(zhuǎn)化前含硫物質(zhì)、試劑選擇、預期產(chǎn)物和現(xiàn)象。 任務1:請同學們以前面所學硫元素價類圖中物質(zhì)為代表，小組討論設計不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化方案，并派代表匯報方案。 小組匯報方案后，請同學們對以上方案從科學性、可行性、安全性、綠色化四個原則進行評價。 【過渡】結(jié)合同學們對以上方案的評價和之前課堂上已經(jīng)做過的實驗，我們從同學們設計方案中挑選幾個實驗來進行實驗驗證。 任務2:請同學們二人一小組，按設計方案操作實驗，記錄實驗現(xiàn)象。 實驗現(xiàn)象與預期現(xiàn)象不同時，通過查閱資料尋找新證據(jù)： 實驗1.1中淡黃色沉淀不明顯可能是與產(chǎn)生的硫沉淀較少有關系，通過滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，推測酸性KMnO4溶液氧化性強，將-2價硫直接氧化成+6價硫。 對比實驗1.2和1.3，推測溶液的酸堿性影響反應的發(fā)生，在酸性的條件下SO32-的氧化性增強。在實驗1.3中補加稀鹽酸，產(chǎn)生淡黃色沉淀。 實驗2中溶液變黃，是由于Na2S溶液與未反應的S生成多硫化物有關，滴加稀鹽酸又生成一種臭雞蛋味的氣體(H2S)和淺黃色沉淀。 實驗3.1中產(chǎn)生的棕色物質(zhì)可能是MnO2。這與高錳酸鉀所在溶液的酸堿性有關，在酸性條件下氧化性最強，產(chǎn)物為Mn2+；中性溶液中產(chǎn)物是MnO2，棕褐色沉淀；堿性溶液中產(chǎn)物MnO42-，墨綠色溶液。在試管中補加酸，棕色物質(zhì)消失。 實驗3.2中無明顯現(xiàn)象，該如何證明H2O2已將SO32-氧化為SO42- 可以通過檢驗產(chǎn)物SO42-：先加HCl無明顯現(xiàn)象，再加BaCl2，產(chǎn)生白色沉淀，則證明已將SO32-氧化為SO42-。 【小結(jié)】在以上實驗中，我們實現(xiàn)了不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化， 同時我們也看到實驗是非常有“韻味”的，有時候會與我們的預期現(xiàn)象不一樣，我們就需要尋找新的證據(jù)來調(diào)整方案或解釋現(xiàn)象，在這樣的過程中實現(xiàn)化學知識的積累與提升。 環(huán)節(jié)四：硫酸廠的污染防治 問題1:工業(yè)生產(chǎn)中難免會產(chǎn)生污染物——廢氣、廢水、廢渣，硫酸廠中“三廢”的主要化學物質(zhì)是什么？ 問題2:作為化工工程師，對硫酸工業(yè)的污染物該如何處理？ 綜合治理，利用轉(zhuǎn)化關系，變廢為寶。 【結(jié)束語】同學們，我們今天走進硫酸廠，認識到不同價態(tài)的含硫物質(zhì)可以通過氧化還原反應來實現(xiàn)產(chǎn)生多種化工產(chǎn)品，雖然可能會造成污染，但同樣利用化學轉(zhuǎn)化關系，變廢為寶，而最終這些化工產(chǎn)品也造福于我們?nèi)祟悺Ｗ詈螅Ｍ瑢W們學好化學，將來成為化學工程師創(chuàng)造更多更快更好更綠色的產(chǎn)品，為我們的生活添磚加瓦！
教學反思 本節(jié)課以硫酸廠為載體，從回顧工業(yè)制硫酸生產(chǎn)路線中，理解實質(zhì)是利用氧化還原反應實現(xiàn)不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，順勢提出實驗室能不能實現(xiàn)不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉(zhuǎn)化呢？學生開始設計、評價和驗證實驗方案，引導學生總結(jié)含不同價態(tài)硫元素對應物質(zhì)的性質(zhì)。最后，回到硫酸工業(yè)，產(chǎn)生的污染也能用化學轉(zhuǎn)化變廢為寶，呼吁同學們學好化學，為化工的發(fā)展、人類的幸福生活添磚加瓦。 在不同價態(tài)含硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化的整個實驗中，由于課堂時間有限，直接給出上節(jié)課建立的硫元素價類二維圖，并以此進行開放式的探究活動，從方案設計、評價到實驗操作、現(xiàn)象分析、結(jié)論得出等，為學生提供了更多的自主參與、探究發(fā)現(xiàn)、合作交流的機會，讓學生真正體驗科學家的樂趣，發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)及學科關鍵能力。 由于課堂時間有限，對于硫酸工業(yè)的污染和防治沒有拓展討論學習，作為實踐作業(yè)學生課后查閱資料進一步深入了解硫酸工業(yè)，發(fā)展學生的化工思維。
實踐作業(yè) 小組合作調(diào)查我國硫酸工業(yè)的現(xiàn)狀、生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)中廢氣廢液廢渣的處理，形成調(diào)查報告，下一節(jié)課進行交流展示。

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