資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高一年級 學期 春季
課題 硫酸和硫酸根離子的檢驗（第二課時）
教科書 書 名：化學必修第二冊 出版社：人民教育出版社
教學目標
1.通過實驗探究學會硫酸根離子的檢驗方法，強化“科學探究與創新意識”，并能設計實驗完成粗鹽提純。 2.能從硫酸工業制法的發展史中提取出硫酸的制備原理，掌握不同價態、類別含硫物質的轉化，并能從發展史中體會工業生產中需要注意少污染、高純度的要求，建立“科學精神與社會責任”。
教學重難點
教學重點： 1.用規范的化學用語描述硫酸根離子的檢驗。 2.總結硫酸工業制法流程線。
教學難點： 1.用規范的化學用語描述硫酸根離子的檢驗。
教學過程
教學環節 教師行為
引入： 硫酸的用途 硫酸是重要的化工原料，可用于生產化肥、農藥、炸藥、染料和鹽類等。由于其在工業生產中的重要地位,硫酸曾被譽為“工業之母”。工業上常用硫酸的年產量來衡量一個國家的化工生產能力。正是由于硫酸的重要地位，了解硫酸的工業制備是十分必要的。
硫酸工業制備發展史 硫酸自發現以來，其工業制法經過了以下幾個階段。 土室法：最早有記載的硫酸制取工藝是通過蒸餾石膽制取硫酸的土室法，其歷史可追溯到狐剛子所著的“煉石膽取精華法”。硫酸的成規模制備始于15世紀下半葉，當時的原料是綠礬石，即對硫酸亞鐵加熱分解、吸收制取硫酸，因此早期的硫酸被稱為綠礬油。但由于生產和應用方面的限制，當時的硫酸制備還是以手工業的小作坊為主，無法滿足逐漸增大的硫酸需求。 硝化法：在17世紀，德國化學家格勞伯將硫與硝酸鉀混合加熱制出硫酸，在此過程中，硝酸鉀分解產生一氧化氮與氧氣，進而生成的二氧化氮氧化了二氧化硫，使其成為能與水混合產生硫酸的三氧化硫（SO3），由此開始了硫酸工業化的探索之路。該生產方法盡管可以大規模生產硫酸，但是也會產生大量有害煙霧而污染環境。 鉛室法：鉛室法是硝化法制硫酸的一種方法，是硫酸工業發展史上最古老的工業生產方法，以其使用鉛制的方形接觸室為主要設備而得名。鉛室法生產流程是將二氧化硫和二氧化氮混合氣體充入脫硝塔，利用淋灑含有部分硝酸的硫酸脫去氮氧化物，并形成硫酸富集于塔底。鉛室法持續了100多年。 塔式法：20世紀初，出現了塔式法。塔式法是鉛室法的發展，二者化學反應的實質是一樣的，只是使用的設備不同。塔式法提高了氮氧化物的利用率，制得的硫酸純度也更高。
工業制硫酸 任務一：從前四種硫酸工業制備方法中，總結出硫酸制備的基本步驟是什么？ 硫酸制備一般包括以下三個步驟：先產生二氧化硫，再將二氧化硫轉化為三氧化硫，最后吸收三氧化硫產生硫酸。同時結合硫元素的價類二維圖，提取出以下制備原理線。通過這條線完成了硫元素價態和物質類別的變化。 任務二：現代工業中一般以硫磺或含硫礦物，如黃鐵礦為原料來制備硫酸，接觸法是工業硫酸的現代生產方法。請同學們結合示意圖，正確寫出其中涉及的化學方程式。 需要格外注意，二氧化硫的催化氧化是一個可逆反應；吸收三氧化硫的化學方程式中的反應物是水，但是實際生產中采用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫，這是為什么呢？結合接觸法的實驗視頻解答疑問。 不用水吸收三氧化硫的原因是三氧化硫與水反應放熱，易產生酸霧，影響三氧化硫的吸收，因此采用98.3%的濃硫酸吸收防止形成酸霧。
硫酸鹽 除硫酸外，大多數硫酸鹽在人類的生產生活中也有廣泛的應用。例如石膏為含水硫酸鈣（CaSO4·2H2O）的礦石，可以用來制模型、繃帶等；硫酸鋇俗稱鋇餐，是因為其不溶水與酸，不易被X射線透過。因此可用作消化系統X射線檢查的內服藥劑；白色硫酸銅吸水產生藍色膽礬的特性常用于化學實驗中檢驗水蒸氣的形成。
硫酸根離子的檢驗 觀察實驗，總結硫酸根離子的檢驗方法。 在溶液中，硫酸根離子可與鋇離子反應，生成不溶于稀鹽酸的白色硫酸鋇沉淀，這是硫酸根離子檢驗的原理。溶液中的碳酸根離子也能與鋇離子反應生成白色沉淀，但此沉淀可溶于稀鹽酸，因此在檢驗硫酸根離子時先加入稀鹽酸將溶液酸化，可以排除碳酸根離子的影響，同時也可以排除銀離子和亞硫酸根離子的干擾。 用規范的化學用語描述硫酸根離子的檢驗方法：取少量待測液于試管中，加入幾滴稀鹽酸，無明顯現象，繼續滴加幾滴氯化鋇溶液，生成白色沉淀，證明有硫酸根離子。 那么檢驗時用于酸化的酸可不可以換成稀硫酸或者稀硝酸呢？如果換為稀硫酸則引入了硫酸根離子，無法說明原溶液中是否有硫酸根離子；而稀硝酸則能將亞硫酸根離子氧化為硫酸根離子，也會對硫酸根離子的檢驗產生干擾。所以，用于酸化的酸應該選擇稀鹽酸。
粗鹽提純 任務五：沉淀法不僅可以用于離子的檢驗，也可以用于物質的除雜。例如，粗鹽中含有可溶性硫酸鹽、氯化鈣、氯化鎂等雜質，應該加入什么樣的沉淀劑實現除雜的目的呢？請大家完成該表格。 問題與思考： 1.沉淀劑選擇時需要考慮不引入新的雜質離子，那么在剛剛加入的沉淀劑中我們引入了哪些離子？又應該怎么除去呢？ 在前面的沉淀劑中，我們引入了鋇離子和碳酸根離子，這兩個離子可以彼此反應發生沉淀，而引入的氫氧根離子可以使用稀鹽酸除去。 2.設計除去雜質的實驗方案時，除了要考慮所加試劑的種類，還要考慮哪些問題？ 在設計除雜方案時，我們還需要考慮試劑的用量和加入順序。 ①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸 ②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→過濾后加鹽酸 ③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→過濾后加鹽酸 以上三種方式均可以達到理想的除雜目的，觀察這三種方案我們可以發現，碳酸鈉溶液必須在氯化鋇溶液后加入，因為碳酸根離子不僅除去粗鹽中的鈣離子，還可以除去過量的鋇離子，在完全沉淀后，將混合物過濾，再向濾液中加入鹽酸將溶液調至中性，即可得到氯化鈉溶液。這就是粗鹽提純的完整方案。
課堂總結 本節課我們追溯硫酸的工業發展史，重點學習了接觸法制硫酸的基本原理，也掌握了硫酸根離子的檢驗方法，并設計方案對粗鹽提純。通過本節課的學習，相信同學們對硫酸和硫酸根離子的認識進一步加深。本節課就到這里，請同學們完成課后習題。（見作業練習）
教學反思
硫酸的工業制法雖然并不是本節課的學科重點，但是其發展歷程中折射出的化工生產中需要注意的科學精神與社會責任是高中生需要體會和感悟的，因此該環節的講解必不可少。粗鹽提純在教材中專門安排了實驗活動4 用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子進行探究，因此在微課中僅僅分析了粗鹽提純的原理，具體實驗操作和流程則放在實驗活動4中單獨探究。

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