資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 化學 年級 高一 學期 春季
課題 濃硫酸的性質
教科書 書 名：《化學必修第二冊》教材 出版社：人民教育出版社
教學目標
1.通過思考、對比稀、濃硫酸的微粒構成，認識稀、濃硫酸的的化學性質差異，知道元素組成和微粒構成決定化學性質； 2.通過實驗探究，認識濃硫酸的性質特性，獲得認識物質的視角； 3.通過宏觀、微觀、符號三種表征的方法和角度去認識和理解化學變化過程； 4.了解濃硫酸在生產生活中的應用和價值，體會化學的學科價值和社會價值。
教學重難點
教學重點： 濃硫酸的特性 教學難點： 濃硫酸的特性
教學過程
【情境導入】化學工業之母——硫酸。硫酸在生產生活中有許多的用途，在化肥、尼龍、塑料、蓄電池、制藥、洗滌劑等方面有重要應用。 【展示】實驗室中的硫酸。 【提問】硫酸具有怎樣的物理性質？ 【學生】回答。 【展示】硫酸是無色、油狀、密度大、沸點高、難揮發性的酸 【展示】對比分析是學習化學一種重要的方法。 任務一：對比稀、濃硫酸的微粒構成 【提問】對比質量分數≤70%的稀硫酸和質量分數98%的常用濃硫酸？思考濃硫酸中主要存在哪些微粒？ 【學生】思考、回答。 【展示】稀硫酸中主要有H+、SO42—，H+能夠體現酸的性質，SO42—與某些離子生成沉淀。與稀硫酸相比，濃硫酸中除了H+、SO42—，還含有H2SO4分子。 【提問】所含微粒不同，稀硫酸與濃硫酸的化學性質會有何差異呢？ 任務二：對比稀、濃硫酸的化學性質——吸水性 【實驗探究】在白色點滴板上下兩排凹穴中分別放入適量膽礬晶體和白紙片，再分別滴加稀硫酸和濃硫酸各3滴。請大家注意觀察實驗現象的變化。 【展示】實驗現象圖片。 【學生】觀察并回答現象。 【講述】我們觀察到，滴加稀硫酸的膽礬晶體有少量溶解且溶液呈藍色，而滴加濃硫酸的膽礬晶體由藍色變為白色，請大家思考，白色物質是什么？ 藍色變白色的現象變化體現了濃硫酸什么性質？ 【學生】思考、回答。 【講述】我們通過膽礬晶體結構微觀變化來探析產生這一現象變化的原因，從膽礬晶體結構圖中可看出，CuSO4·5H2O失去了水分子，剩余部分為CuSO4，固體硫酸銅的顏色是白色的，而濃硫酸則結合水分子變成H2SO4·nH2O。即，在濃硫酸的作用下，CuSO4·5H2O=CuSO4+5H2O，這體現了濃硫酸的吸水性。可見，濃硫酸能夠吸收晶體中的結晶水，稀硫酸不能。 【提問】濃硫酸能否吸收其他物質中現成的水分子呢？ 【展示】將兩個內壁上含有大量水霧小燒杯分別倒扣盛有稀、濃硫酸的培養皿中。注意觀察燒杯內壁水霧的變化。 【學生】思考、回答。 【講述】一段時間觀察到：倒扣在濃硫酸中的小燒杯內的水霧消失，而倒扣在稀硫酸中的小燒杯內的水霧沒有消失，以上的實驗說明了濃硫酸能夠吸收晶體中的結晶水和現成的水分子，而稀硫酸不能。 【提問】稀、濃硫酸的組成元素是相同的，為什么濃硫酸具有吸水性？而稀硫酸沒有？ 【學生】思考、回答。 【講述】從微粒構成上看，濃硫酸與稀硫酸性質上的差異是由于兩者存在不同的微粒，稀硫酸中主要存在氫離子和硫酸根，濃硫酸主要存在硫酸分子，點，因此。在實際應用中，我們常用濃硫酸干燥H2、O2、Cl2、SO2等不與濃硫酸反應的氣體。 任務二：對比稀、濃硫酸的化學性質——脫水性 【展示】在2張白紙上分別滴加稀硫酸和濃硫酸。觀察現象。 【學生】觀察、思考。 【提問】白紙變黑，黑色物質是什么？體現濃硫酸什么性質？ 【學生】思考、回答 【講述】纖維素的化學式為(C6H10O5)n，含有C、H、O等元素。通過纖維素的結構微觀變化可看出，即使纖維素結構中沒有水分子，濃硫酸還是能夠將纖維素中的H、O元素按水的組成比脫去，最后剩余碳，因此，我們看到的黑色物質是碳。而濃硫酸則結合水分子變成H2SO4·nH2O。即，在濃硫酸的作用下，(C6H10O5)n= 6n C+ 5nH2O，纖維素在濃硫酸作用下生成碳單質和水分子，這顯然與吸水性不同，濃硫酸將纖維素中的H、O元素按水的組成比脫去，這體現了濃硫酸具有脫水性，而稀硫酸沒有。 【展示】通過熱成像技術來觀察濃硫酸滴到白紙上的現象實驗視頻，獲得什么信息。 【學生】思考、體會。 【講述】濃硫酸脫水時，與水分子結合，放出大量的熱。現實中，如果我們的皮膚上不小心沾到濃硫酸，濃硫酸也會使皮膚脫水，造成嚴重的灼傷。 【提問】該如何處理呢？ 【學生】思考、回答。 【講述】處理這個問題的關鍵是縮短濃硫酸與皮膚的接觸時間，以及稀釋濃硫酸，所以應立刻用干布拭去濃硫酸，然后用大量的水沖洗，再涂上碳酸氫鈉溶液進行中和。 任務三：探究濃硫酸的化學性質 【提問】將濃硫酸滴入用水潤濕的蔗糖（化學式：C12H22O11）中，預測會看到什么現象？并說出你的依據。 【學生】思考、預測。 【展示】“黑面包”實驗視頻，記錄實驗現象。 【學生】思考、筆記。 【講述】我們發現蔗糖迅速變黑并放出了大量的熱，這個實驗現象證實了前面同學的預測，濃硫酸使蔗糖脫水變黑，生成了黑色的碳單質和水分子，可用化學方程式來表示其原理C12H22O11=12C+ 11H2O，根據現象該實驗也稱為“黑面包”實驗。 【提問】其他現象還有：產物體積膨脹并形成疏松多孔狀態，請思考：產生這一現象變化的原因是什么？ 【學生】思考、分析。 【講述】我們知道蔗糖脫水變黑后產物體系中有H2SO4 分子、H2O、C單質，產物體積膨脹并形成疏松多孔狀態，說明這個實驗產生了大量的氣體。 【提問】這些氣體是來自于碳與濃硫酸反應的產物嗎？碳與濃硫酸反應需要什么條件，接下來我們觀看一個實驗視頻。 【學生】思考、觀看。 【展示】將濃硫酸滴入碳粉中，一開始碳粉并無明顯現象變化，使用酒精燈加熱后，碳粉迅速與濃硫酸發生劇烈的反應，并產生了大量的氣體。請大家推測反應的產物是什么？ 【學生】思考、推測。 【講述】有同學推測碳被氧化成二氧化碳，硫酸分子中的硫元素被還原成二氧化硫，產生的大量氣體就是二氧化硫和二氧化碳。因此該反應的化學方程式為：C+2H2SO4(濃)= 2SO2↑+CO2↑+2H2O，碳和濃硫酸在加熱的條件下反應生成了二氧化硫、二氧化碳和水。請大家回顧一下前面蔗糖與濃硫酸反應的實驗中，并沒有加熱這個條件，但為什么該實驗也產生了大量的氣體呢？大家想一想：蔗糖事先用水潤濕的目的是什么？ 【學生】思考、推測。 【講述】有同學猜到了蔗糖潤濕的目的是濃硫酸與水結合放出大量的熱，可以加快蔗糖的脫水碳化以及加速后續碳與濃硫酸的反應，同時蔗糖碳化時產生的水也能與濃硫酸結合并產生大量的熱，進一步加速反應的發生。 結合同學們的思考，我們發現，產物體積膨脹，疏松多孔狀態，放出大量的熱，蔗糖逐漸變黑體現了濃硫酸的脫水性。 【小結】“黑面包”實驗，體現了濃硫酸怎樣的性質？首先，用濃硫酸吸收蔗糖里的水分，體現了濃硫酸的吸水性；蔗糖碳化變黑，生成了碳單質和水，體現了濃硫酸的脫水性：C12H22O11=12C+ 11H2O。碳單質與濃硫酸反應方程式中元素的化合價變化，0價的碳單質雖然很穩定，但也被氧化生成了正4價的二氧化碳，硫酸分子中正6價的硫元素被還原，生成正4價的二氧化硫，碳是還原劑，硫酸是氧化劑，該反應體現了加熱條件下濃硫酸的強氧化性加熱條件強氧化性：C+2H2SO4(濃)= 2SO2↑+CO2↑+2H2O，其氧化性主要體現中心原子硫+6價上。 【提問】濃硫酸能否與金屬銅單質反應呢？若反應，預測可能的產物，如何驗證？ 【學生】思考、分析。 【講述】有同學預測生成硫酸銅和二氧化硫。我們知道，稀硫酸不與銅反應，如果濃硫酸與銅反應，銅的化合價從零價升高到正二價，生成銅離子，通過觀察溶液變藍可確認銅離子生成,，銅當還原劑。濃硫酸具有強氧化性，主要體現在正六的硫元素被還原成正4價的二氧化硫，硫酸當氧化劑，可通過觀察品紅溶液是否褪色或紫色石蕊試液是否變紅來檢驗二氧化硫的生成。下面通過實驗來驗證預測的產物是否正確。 【展示】濃硫酸與銅反應視頻。 【學生】觀察 【講述】可見，品紅褪色、石蕊變紅實驗事實驗證產物有二氧化硫生成，與我們預測一致。但試管中的產物為灰暗色，幾乎看不到藍色溶液的實驗事實與我們的預測不一致，請大家思考這個異常現象，從銅與濃硫酸的反應式中可知，產物中應該有硫酸銅，為什么就看不到銅離子在水溶液的特征顏色——藍色呢。 【學生】思考、回答。 【講述】我們回顧在濃硫酸滴入膽礬的實驗現象，據此可以推測出在反應后的試管中殘留液會殘留著大量的濃硫酸吸收水分，使得硫酸銅無法結合水分子變成藍色的水合銅離子，導致無法看到藍色的溶液。如果是這個原因，那么如何用簡便方法證明產物中含有Cu2+呢？ 【學生】思考、回答。 【展示】將試管中的產物倒入水中，提供較多的水分子與銅離子形成藍色溶液。我們接下來看實驗操作。 【講述】將殘留液放入水中后溶液變藍，說明我們的分析是正確的，銅與濃硫酸在加熱條件下生成了硫酸銅、二氧化硫和水，方程式：Cu+H2SO4(濃)= 2SO2↑+CuSO4+H2O該反應體現了濃硫酸的什么性質？。 【學生】思考、回答。 【講述】銅與濃硫酸在加熱條件下生成了硫酸銅、二氧化硫和水，該反應體現了濃硫酸的什么性質？濃硫酸中的硫酸分子轉化為二氧化硫，化合價下降，生成二氧化硫，體現了強氧化性，硫酸生成硫酸銅，體現了酸性。 【練習】寫出足量的鋅與濃硫酸反應的化學方程式。 【學生】思考、作答。 【講述】好，對照一下答案，，Zn +H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑，你們寫對了嗎？大部分同學根據銅與濃硫酸的反應原理，寫出第一個反應，也有部分同學寫出了第二反應，他們注意到反應物用量的關系，由于鋅過量，隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸降低變成稀硫酸，溶液中微粒構成由硫酸分子變為了氫離子和硫酸根，接著進一步反應生成硫酸鹽和氫氣。可見不同的微粒構成決定了物質的性質。 【小結】金屬和非金屬都可以與濃硫酸在加熱條件下發生反應，濃硫酸被還原生成了二氧化硫。與銅一樣，在加熱條件下，多數金屬(除鉑、金外)可以與濃硫酸反應，生成相應的硫酸鹽、二氧化硫和水. 【展示】濃硫酸是化學工業之母，那生產生活中我們該如何儲存和運輸濃硫酸呢？為什么可以用鐵或鋁容器儲存濃硫酸和鐵罐車運輸濃硫酸？難道常溫下濃硫酸不與鐵、鋁發生反應嗎？ 【學生】思考、回答。 【展示】實驗視頻：用稀、濃硫酸浸泡過鋁條，然后分別放入硫酸銅溶液中。 【學生】觀看、思考。 【講述】為什么用濃硫酸泡過的鋁條放入硫酸銅溶液中沒有看到有紅色銅析出，這是為什么呢？因為常溫下，鋁與濃硫酸發生了化學反應，鋁的表面形成一層致密氧化膜，從而阻止鋁金屬內部繼續與濃硫酸反應，這種現象我們稱為鈍化，常溫下，某些金屬(如鐵、鋁等) 在濃硫酸中表面都可以生成致密氧化膜，發生鈍化。所以生產生活中我們可以用鐵或鋁容器儲存濃硫酸和鐵罐車運輸濃硫酸。下面我們小結本節課內容。 【小結】今天我們運用對比分析的方法，學習了稀、濃硫酸的微粒構成和化學性質，進而探究了濃硫酸的吸水性、脫水性、強氧化性的性質，完成了三個學習任務。理解了稀、濃硫酸性質上的差異是由于微粒構成不同決定的，運用了宏觀、微觀、符號三種表征的方法去認識和理解化學變化過程，學會了從物質類別、核心元素化合價及物質的特性的視角認識物質性質。

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