示范教案一(6.2二氧化硫)

●教学目标

1.使学生了解二氧化硫的物理性质和用途。

2.使学生掌握二氧化硫的化学性质。

3.使学生了解二氧化硫对空气的污染和防止污染。

●教学重点

SO₂的化学性质

●教学难点

SO₂的化学性质

●课时安排

1课时

●教学方法

实验、讨论、启发、阅读、对比、归纳等

●教学用具

投影仪、铁架台（带铁夹）、分液漏斗、烧瓶、酒精灯、带导管的橡皮塞（双孔）、洗气瓶（可用大试管代替，5个）、烧杯、普通漏斗、石棉网、大烧杯、小试管、试管夹、水槽；

浓H₂SO₄、Na₂SO₃固体、品红试液、石蕊试液、氢硫酸、溴水、KMnO₄溶液、浓NaOH液、水；

两试管预先收集好的SO₂气体，其中一支的活塞上带有装浓NaOH液的胶头滴管。

●教学过程

［引言］人类赖以生存的环境是我们可爱的地球，然而，从二十世纪八十年代开始，酸雨、臭氧层的破坏和气候变暖这三大全球环境问题，却使人类面临着新的严峻挑战，并严重威胁着人类的生存。

首先，我们来看一下“酸雨”是怎样危害地球的，请大家看以下资料。

［投影展示］“空中死神”――酸雨

猖獗的酸雨严重地威胁着地球。据资料记载，仅在1980年一年内，美国和加拿大就有5万余人成了酸雨的猎物。比利时是西欧酸雨污染最为严重的国家，它的环境酸化程度已超过正常标准的16倍。在意大利北部，5%的森林死于酸雨。瑞典有15000个湖泊酸化。挪威有许多马哈鱼生活的河流已被酸雨污染。世界古迹、桥梁受酸雨腐蚀越来越快。号称世界最大露天博物馆智利复活岛上的石雕人像，正面临着解体和倒塌的威胁，美国每年花在修理受损古迹方面的费用超过了50亿美元。闻名世界，代表我国古建筑精华的北京汉白玉石雕，近年来也遭到意想不到的损害，故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样的浮雕花纹，50多年前图案清晰可辨，如今却大多模糊不清，甚至成光板。我国江苏、安徽、湖北、福建、江西、浙江七省的大豆田曾经受酸雨影响造成经济损失一年达1380多万元。

［师］那么，形成酸雨的罪魁祸首又是谁呢？它就是我们本节课所要认识的物质――二氧化硫。

［板书］第二节  二氧化硫

［师］请大家回忆初中所学知识，并回答你所知道的二氧化硫的性质。

［生］二氧化硫是一种大气污染物，有刺激性气味，是酸性氧化物。

［师］很好！下面就让我们在以前学习的基础上来进一步认识二氧化硫的性质。

［板书］一、二氧化硫的性质

1.二氧化硫的物理性质

［展示一试管收集好的二氧化硫］

［师］大家看！这支试管里收集的就是二氧化硫气体。请大家根据自己的观察并结合课本总结出二氧化硫的物理性质。

［学生看书并总结］

［教师板书］无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（1∶40），易液化（－10℃）

［老师举起装有SO₂的小试管，并指着装有水的水槽］

［问］用现有的条件能否用实验证明SO₂是易溶于水的？若能，请一位同学上来演示。

［生］能！

［学生演示SO₂溶于水的实验］将一集满SO₂的试管倒置于盛水的水槽中，并晃动（注意：试管口应位于水面以下）

［问］大家观察到了什么现象？为什么会这样？

［生］水槽中的水进入试管，且试管中水的液面高于水槽中水的液面。这是因为SO₂易溶于水，试管中的SO₂与水相遇，会溶于水从而使试管内气体压强减小，在外界大气压的作用下，水槽中的水进入试管。

［师］解释的很正确！

［教师把水槽中的试管塞上塞子后，移出水面，留作后用］

［过渡］下面，我们来认识和学习SO₂的化学性质。

［板书］2.二氧化硫的化学性质

［师］由我们初中所学知识知道，SO₂是一种酸性氧化物。

［板书］（1）酸性氧化物

［问］那么，酸性氧化物应有哪些性质呢？

［生］能和碱反应生成盐和水，能与水反应生成相应的酸。

［师］到底是不是这样的呢？下面我们通过实验来证明。

［演示实验Ⅰ］往刚才从水槽中拿出来的装有水的试管中滴加紫色石蕊试液，试液变红。

［演示实验Ⅱ］如下图：

［问］上述两个实验现象分别说明了什么？

［生］实验Ⅰ说明SO₂溶于水生成了酸。实验Ⅱ说明SO₂可与NaOH溶液反应，且反应很彻底。

［师］回答得很好，请大家写出以上反应的化学方程式。

［请一位同学上黑板书写］

［学生板书］SO₂+H₂O===H₂SO₃

SO₂+2NaOH===Na₂SO₃+H₂O

［师］其实，二氧化硫溶于水形成的亚硫酸只能存在于溶液中，它很不稳定，容易分解成水和二氧化硫，故二氧化硫溶于水的反应是可逆反应，应用可逆符号表示。

［教师把黑板上SO₂与H₂O反应的“===”改为“”］

［过渡］关于酸性氧化物，我们最熟悉的莫过于CO₂了，那么SO₂与它的性质是否相似呢？

请大家看下表中SO₂与CO₂性质的比较。

［投影展示］SO₂与CO₂性质的比较

名称

CO₂

SO₂

与H₂O反应

CO₂+H₂OH₂CO₃

SO₂+H₂OH₂SO₃

与碱反应

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

与盐反应

CO₂+CaCO₃+H₂O===Ca（HCO₃）₂

CaSO₃+SO₂+H₂O===Ca（HSO₃）₂

［师］从上表中，我们可以看到：作为酸性氧化物，SO₂与CO₂的性质十分相似，那么，除此之外，SO₂还有哪些性质呢？请大家看下面的实验。

［演示实验Ⅲ］教师按下图装置进行实验，并向学生介绍各装置中的试剂。

［师］A装置为实验室制取SO₂的装置，当从A装置中出来的SO₂气体依次通过氢硫酸、溴水、KMnO₄溶液和品红溶液时，分别有什么现象？

［生］通过氢硫酸时溶液变浑浊，有淡黄色不溶物出现；通过溴水、KMnO₄溶液和品红溶液时，原溶液的颜色均消失。

［问］那么，是SO₂的什么性质导致了上述变化的发生呢？

［师］首先，我们来分析一下SO₂与氢硫酸的反应。

［板书］SO₂+H₂S

［问题探究］从反应物的元素种类以及反应时的现象来分析，生成物应该是什么？能否从硫元素的化合价变化来说明该反应的实质呢？

［生甲］生成的淡黄色固体应是硫单质。

［生乙］这是含同种元素不同价态的物质之间发生的氧化还原反应。

［师］很好！生成的氧化产物和还原产物的化合价应介于二者之间（即+4，－2之间），故产物只能是S和H₂O。

［板书，把上述反应方程式写完整］

SO₂+2H₂S===3S↓+2H₂O

［追问］在上述反应中，SO₂表现出了什么性质呢？

［生］氧化性！

［师］对，这就是我们所得出的SO₂的第二个性质――氧化性。

［板书 ］（2）氧化性

［过渡］那么，SO₂使溴水和高锰酸钾溶液褪色是不是也是由于它的氧化性呢？

［生］不可能，因为溴水和KMnO₄溶液的氧化性都很强。

［师］既然如此，会不会是溴水和KMnO₄把SO₂氧化了呢？分析SO₂中S元素的化合价进行回答。

［生］应该是！因为SO₂中S元素的化合价为+4价，而S元素的最高化合价为+6价，因此，具有强氧化性的溴水和KMnO₄溶液把+4价的S氧化成了+6价的S，它们本身因发生还原反应而褪色。

［师］大家的分析很到位，事实也正是如此，它们发生反应的化学方程式分别为：

［板书］SO₂+Br₂+2H₂O===H₂SO₄+2HBr

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

［问］上述反应说明了SO₂具有什么性质？

［生］还原性！

［板书］（3）还原性

［师］SO₂除了可以被溴水、KMnO₄溶液氧化外，还可被HNO₃、Cl₂、O₂等强氧化剂氧化，如工业上生产硫酸，就要用到以下反应：

［板书］2SO₂+O₂       2SO₃

［师］注意！以上反应为可逆反应。

上述反应生成的SO₃溶于水即得H₂SO₄。

［副板书］SO₃+H₂O===H₂SO₄

［讲解］SO₃是一种无色固体，熔点是16.8℃，沸点也只有44.8℃，易溶于水，溶于水时放出大量的热。

［副板书］SO₃是无色固体，熔、沸点低，易溶于水且放出大量的热。

［过渡］从刚才的实验中我们还看到，SO₂也可使品红溶液褪色（品红是一种红色染料），这说明SO₂具有漂白性。

［板书］（4）漂白性

［设问］那么SO₂使品红溶液褪色的原理是否和Br₂水与KMnO₄溶液褪色的原理相同呢？

请大家看下面的实验。

［演示实验Ⅳ］用小试管分别取上述实验中已褪色的E装置（原盛品红溶液）和C装置（原盛溴水）或D装置（原盛KMnO₄溶液）中的溶液，在酒精灯上加热。结果，E装置中的溶液又变成了红色，而C装置或D装置中的溶液却未发生变化。

［问］为什么会出现上述不同的现象呢？

［讲解］这主要是二者的变色原理不同造成的。SO₂能使某些有色物质褪色，是由于二氧化硫可跟某些有色物质化合成无色物质，而化合成的无色物质却是不稳定的，易分解而恢复原来有色物质的颜色。故这种漂白是暂时的。而SO₂使溴水和KMnO₄溶液褪色，是由于发生了氧化还原反应，这种褪色是永久的。

       ［问］前面我们还学过哪些物质具有漂白性？它们的漂白作用是基于这些物质的什么性质？

［生］Cl₂、Na₂O₂都可用于漂白，它们的漂白原理是基于它们的强氧化性。

［问］把Cl₂通到品红溶液中，溶液会褪色吗？若能，加热能使其恢复“庐山真面目”吗？为什么？

［生］因氯水具有漂白性，故溶液会褪色，但加热不能恢复原状，因氯水的漂白原理是发生了氧化还原反应，其漂白效果是永久的。

［问题探究］把Cl₂和SO₂混合用于漂白，能否增强漂白效果？为什么？

［学生讨论后自愿回答］

不能。因为Cl₂可和SO₂发生氧化还原反应，最终使漂白效果减弱。

［问］同学们是怎样知道Cl₂和SO₂能反应的？

［生］因为溴水能和SO₂反应，而Cl₂的氧化性比Br₂ 强。

［师］很正确。说明同学们能够注意新旧知识的联系。由以前所学知识我们知道，Cl₂能用于漂白是Cl₂可与水反应生成次氯酸之故，下面，我们把氯水与二氧化硫的漂白性比较如下：

［投影展示］氯水与二氧化硫漂白性的比较

氯水

二氧化硫

原理

氯水中HClO将有色物质氧化成无色物质

ＳＯO₂溶于水产生的Ｈ₂ＳＯO₃与有色物质直接结合生成不稳定的无色物质

实质

氧化还原反应

非氧化还原反应

效果

永久性

暂时性

范围

可漂白大多数有色物质，能使紫色石蕊试液先变红后褪色

漂白某些有色物质，不能使紫色石蕊试液褪色，而是变红

［师］由上面的分析我们知道，SO₂除了具有酸性氧化物的性质外，还具有氧化性、还原性、漂白性等。那么，我们能否从SO₂中硫元素的化合价来分析并解释其既具有氧化性又具有还原性的原因呢？

［生］能，因为S元素的化合价主要有－2、0、+4、+6，SO₂中S元素的化合价（+4价）介与其最高正价和最低负价之间，故其既具有氧化性又具有还原性。

［师］对！

我们研究物质的性质的目的，是为了能更好地应用它，SO₂的这些性质决定了它有哪些用途呢？请大家对课本有关内容进行总结并回答。

［学生看书后总结］

（1）制硫酸；（2）漂白纸浆、毛、丝、草帽等；（3）杀菌消毒。

［过渡］虽然SO₂在实际中有一定的应用，但因SO₂是有毒气体，是主要的大气污染物之一，故当空气中含有大量的SO₂时，对环境的危害是极大的。

［板书］二、二氧化硫的污染

［师］在本节课的开头，我们曾提到酸雨，而且知道SO₂是形成酸雨的罪魁祸首，那么，什么是酸雨？它是怎样形成的？它有哪些危害？请大家看课本P₁₂₈进行总结。

［学生看课本］

［投影总结］

1.pH小于5.6的雨水，称之为酸雨。

2.一般认为，酸雨是由于人为排放的SO₂和氮氧化物等酸性气体进入大气，当这些气体达到一定浓度后，在水凝结过程中溶于水形成硫酸和硝酸，使雨水酸性变大，pH变小。其转化可简单表示如下：

2SO₂+2H₂O+O₂2H₂SO₄

NO_xHNO₃

3.酸雨的危害

（1）对人体健康造成危害。

（2）破坏森林、草原和农作物。

（3）使土壤酸性增强、湖泊酸化、生态环境受损。

（4）破坏建筑物。

［师］酸雨是无情的，为了我们唯一的家园，人类必须采取行动防止和根绝酸雨，保护地球环境。

［若课堂时间允许，可向学生介绍备课资料中的阅读资料］

［小结］本节课我们主要学习了SO₂的性质及二氧化硫的污染。

现在，请大家思考以下问题：

［投影思考题］

1.本节课中的演示实验Ⅲ，为什么要用倒扣的漏斗来吸收SO₂气体？SO₂与NaOH的反应能否设计成喷泉实验？

2.从化合价的观点分析，CO₂气体能使溴水和KMnO₄溶液褪色吗？怎样鉴别SO₂和CO₂气体？

3.往BaCl₂溶液中通入SO₂有何现象？往BaCl₂溶液中加入新制氯水，然后通入SO₂气体，又有何现象？

4.空气中的SO₂从哪里来？

［课后思考题答案］

1.因SO₂极易溶于烧碱溶液，用倒扣的漏斗来吸收SO₂气体可防止倒吸。该反应可做喷泉实验。

2.CO₂不能使溴水和KMnO₄溶液褪色。因为CO₂中C元素的化合价为最高价，故不能再被溴水等强氧化性物质氧化。

区别SO₂和CO₂时，可将两种气体分别通过品红溶液、溴水或KMnO₄溶液，使之褪色者为SO₂，反之为CO₂。

注意：不能用澄清的石灰水来鉴别，因两者都能与石灰水反应生成白色沉淀。

3.往BaCl₂溶液中通SO₂无明显现象。（因为：假设二者能反应，方程式应为：BaCl₂+SO₂+H₂O===BaSO₃↓+2HCl，但因H₂SO₃的酸性弱于HCl，弱酸是不能制强酸的，故该反应不能发生）当往BaCl₂溶液中加入新制氯水，然后再通SO₂时，将发生如下反应：

SO₂+Cl₂+2H₂O===2HCl+H₂SO₄

H₂SO₄+BaCl₂===BaSO₄↓+2HCl

即会有白色沉淀生成。

4.空气中的二氧化硫主要来自化石燃料的燃烧，以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、纸浆等产生的工业废气。

［布置作业］

课本习题：一、二、四、五：1

●板书设计

第二节  二氧化硫

一、 二氧化硫的性质

1.二氧化硫的物理性质

无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（1∶40），易液化（－10℃）

2.二氧化硫的化学性质

（1）酸性氧化物

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

（2）氧化性

ＳＯO₂＋２Ｈ₂Ｓ===３Ｓ↓＋２Ｈ₂ＯO

（3）还原性

ＳＯO₂＋ＢBｒ₂＋２Ｈ₂ＯO===Ｈ₂ＳＯO₄＋２ＨＢBｒ

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

２ＳＯO₂＋ＯO₂          2ＳＯO₃

（*SO₃+H₂O===H₂SO₄，SO₃是无色固体，熔、沸点低，易溶于水且放出大量的热）

（4）漂白性

二、二氧化硫的污染