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2019-2020年高中化学第四章非金属及其化合物
4.3硫和氮的氧化物第2课时教案1新人教版必修课题第四章第三节硫和氮的氧化物一授课班级课时教学目的知识与技能
1、了解二氧化硫的物理性质和用途,掌握二氧化硫的化学性质
2、了解可逆反应的概念,知道SO2的漂白原理过程与方法
1、培养学生用新概念重新理解旧知识的能力可逆反应概念
2、组织学生分组讨论,动手参与,培养学生设计实验、动手实验、观察现象的能力,并根据实验现象得出物质的化学性质情感态度价值观
1、结合二氧化硫的组成、结构和性质关系的教学过程,通过学生动手做实验,使他们获得新知,从而培养学生对科学研究的态度
2、激发学生透过观察探究本质的兴趣,尊重科学以发展的眼光看待科学重点二氧化硫与水反应难点可逆反应知识结构与板书设计第三节硫和氮的氧化物
一、二氧化硫sulphurdioxide和三氧化硫
一、硫sulphur俗称硫磺
1、硫的物理性质淡黄色固体,难溶于水,可溶于酒精,易溶于CS2,熔沸点都很低
2、硫的化学性质
①氧化性与绝大多数金属反应与非金属反应H2+SH2S
②还原性与氧气发生反应
③自身氧化还原反应3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O二二氧化硫
1、物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体
2、化学性质可逆反应在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫可逆反应1酸性氧化物------亚硫酐
①二氧化硫与水反应SO2 +H2OH2SO3亚硫酸
②二氧化硫与碱的反应SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O;SO2 +NaOH==NaHSO3[SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O;Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3]
③与碱性氧化物反应SO2+CaO==CaSO32二氧化硫的氧化性SO2+2H2S===3S↓+2H2O3二氧化硫的还原性
①与卤素单质反应SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrSO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl
②与某些强氧化剂的反应2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4
③SO2的催化氧化2SO2+O22SO34漂白性5用途制H2SO4;作漂白剂;杀菌,消毒6SO2的实验室制法
①反应原理Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O
②制备装置固体和液体不加热制备气体的装置净化干燥装置盛放浓硫酸的洗气瓶收集方法向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液检验湿润的蓝色石蕊试纸---变红湿润的品红试纸---褪色尾气处理用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸7SO2的污染酸雨空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨,pH
5.6三三氧化硫
1、物理性质又名硫酸酐,是一种无色易挥发的晶体,溶沸点都很低
2、化学性质具有酸的氧化物的通性,与水反应放出大量的热,具有较强的氧化性四硫化氢
1、H2S的物理性质无色、有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气大,能溶于水,有剧毒
2、实验室制法由强酸制弱酸的原理FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑FeS+2H+==Fe2++H2S↑用湿润的PbCH3COO2试纸PbCH3COO2+H2S==PbS↓+2CH3COOH试纸变黑
3、化学性质1可燃性2H2S+3O22H2O+2SO22H2S+O22H2O+S2还原性H2S+X2==2HX+S↓X=Cl、Br、I4H2S气体的水溶液----氢硫酸3不稳定性H2SH2↑+S教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动[投]当天的空气质量日报[讲]请看当天空气质量日报的污染指数及首要污染物、空气质量级别、空气质量状首要污染物有二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒[讲]今天我们来共同讨论关于硫、氮及其化合物的问题[板书]第三节硫和氮的氧化物
一、二氧化硫sulphurdioxide和三氧化硫[投影视频]硫磺的存在形式和硫单质的物理性质[讲解并投影小结]存在形式游离态火山口附近或地壳的岩石化合态硫化物和硫酸盐,如硫铁矿FeS
2、黄铜CuFeS
2、石膏(CaSO4·2H2O)、芒硝(Na2SO4·10H2O)[板书]
一、硫sulphur俗称硫磺
1、硫的物理性质淡黄色固体,难溶于水,可溶于酒精,易溶于CS2,熔沸点都很低[思考]用何种方法除去沾在试管上的硫单质?用CS2洗涤,加热升华法[问]比较活泼的非金属单质,常见化合价为-2,0,+4,+6,你能说出其代表物吗?写出你所知道的硫化物[投影]化合价-20+4+6物质类别FeS、Na2S、HgS、H2SSSO
2、H2SO
3、Na2SO
3、NaHSO3SO
3、H2SO
4、NaHSO
4、Na2SO4[问]硫单质的处于硫元素的中间价态,那么硫会有哪些化学性质呢?[讲]硫既有氧化性又有还原性[板书]
2、硫的化学性质
①氧化性与绝大多数金属反应[投影]Fe+SFeSCu+SCu2S与变价金属生成低价金属2Na+S==Na2S研磨并轻微爆炸Hg+S==HgS除去有毒的Hg的方法[板书]与非金属反应H2+SH2S[讲]制得的H2S是一种臭鸡蛋气味的有毒气体,有强还原性[板书]
②还原性与氧气发生反应[投影]硫在空气和氧气中燃烧的视频实验现象硫在空气中燃烧发出淡蓝色的火焰,在氧气中燃烧发出蓝紫色的火焰化学方程式S+O2SO2[板书]
③自身氧化还原反应3S+6NaOH===2Na2S+Na2SO3+3H2O[设问]在空气质量报告的各项指标中,有二氧化硫和二氧化氮的指数二氧化硫和二氧化氮是什么?空气中有多种物质,为什么要选择这两种污染物的指数来报告?它们有什么危害?这就是我们这节书所介绍的内容,今天我们首先来共同讨论关于二氧化硫的问题[板书]二二氧化硫[展示]一瓶盛满的二氧化硫集气瓶[问]二氧化硫什么颜色?什么状态?有什么气味?二氧化硫是无色,有刺激性气味的气体[问]二氧化硫在水中的溶解性怎样呢?二氧化硫易溶于水[板书]
1、物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味、有毒、比空气重、容易液化、易溶于水的气体[过渡]刚了解SO2的物理性质,下面重点研究SO2的化学性质,看看他到底有什么秘密?[板书]
2、化学性质[引导]请大家从理论上及已有的知识推测如前面第一章学习过物质的分类,SO2属于什么氧化物?分析SO2的化合价,结合第二章的氧化还原知识进行思考酸性氧化物,与水反应生成酸;可以跟碱或碱性氧化物直接反应;具有氧化性、还原性,因S的化合价为+4价[引导]非常好,那让我们一起通过实验进行验证[投影]二氧化硫可溶性的视频实验现象:试管中的水面上升,滴入紫色石蕊试液后,溶液变红实验结论:SO2溶于水后形成的溶液显酸性[板书]1酸性氧化物------亚硫酐
①二氧化硫与水反应SO2 +H2OH2SO3亚硫酸[讲]H2SO3是一种不稳定的二元弱酸,有强还原性,弱氧化性[引导]通过现象,可以得出二氧化硫的水溶液呈酸性但H2SO3不稳定,容易分解成水和二氧化硫,对于这样的反应,在同一条件下,能同时向两个方向进行的反应,我们称它为可逆反应[板书]可逆反应在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫可逆反应[问]水电解产生氢气和氧气与氢气和氧气燃烧生成水,这二个反应是可逆反应吗?不是,条件不同[引导]二氧化硫与碱的反应怎么样呢?(为操作方便,是加进亚硫酸)[板书]
②二氧化硫与碱的反应SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O;SO2 +NaOH==NaHSO3[SO2 +2NaOH==Na2SO3+H2O;Na2SO3+H2O+SO2==2NaHSO3][思考与交流]能否与石灰水反应?有什么现象?方程式如何向澄清石灰水中通入SO2,起初会看到沉淀,继续通入,沉淀消失SO2 +CaOH2==CaSO3↓+H2O;SO2 +CaOH2+H2O==Ca(HSO3)2[SO2 +CaOH2==CaSO3↓+H2O;CaSO3+H2O+SO2==Ca(HSO3)2][问]能不能用澄清的石灰水来鉴别SO2 与CO2?不能[板书]
③与碱性氧化物反应SO2+CaO==CaSO3[讲]利用这点性质,我们可以解决含硫矿物燃料燃烧排放SO2的问题,可以把生成的SO2最终转化为石膏,称之为钙基固硫[过]二氧化硫中的硫处于中间价态,既有氧化性,又有还原性[板书]2二氧化硫的氧化性SO2+2H2S===3S↓+2H2O[讲]将SO2与H2S气体混合后可看到混浊[讲]SO2具有很强的还原性[板书]3二氧化硫的还原性
①与卤素单质反应SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrSO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl[讲]SO2不仅能与卤素单质发生反应,而且能使酸性高锰酸钾溶液褪色[板书]
②与某些强氧化剂的反应2KMnO4+2H2O+5SO2===K2SO4+2MnSO4+2H2SO4[讲]紫色的酸性KMnO4溶液褪色或变浅但这并不是SO2 的漂白性所起的作用,是它们之间发生氧化还原反应,漂白是对于有机色质来说,卤水与酸性KMnO4不是有机色质[过]SO2除了可以被溴水、酸性KMnO4溶液氧化外,还可被HNO
3、氯气、氧气等强氧化剂氧化如工业上生产H2SO4就可以用到以下反应[板书]
③SO2的催化氧化2SO2+O22SO3[讲]SO3是无色固体,熔沸点都很低与水反应生成硫酸,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强氧化性[投影]实验视频SO2的漂白性实验现象品红溶液褪色,再加热,颜色又复原品红溶液是一种有机红色染料[讲]SO2有漂白作用,但漂白后的新物质不稳定,易恢复[板书]4漂白性[投影]SO2能跟某些有色物质化合而生成不稳定的物质,该物质易分解恢复为原有色物质[讲]在这里大家需要注意的是SO2的漂白性与氯气和活性炭不同,SO2不能漂白酸碱指示剂[投影小结]常见漂白剂及其原理比较漂白剂HClO、Na2O
2、O
3、H2O2SO2活性炭原理具有强氧化性,将有色物质氧化成无色与某些有色物质化合成不稳定的无色物质吸附有色物质特点不可逆,褪色后颜色不再复原可逆,受热或放置一段时间可复原-----变化化学化学物理[过]我们研究物质的性质的目的是为了能更好地应用它,SO2的这些性质决定有哪些用途呢?请大家总结并回答[讲]SO2在日常生活中有一定用处,工业上常用二氧化硫来漂白纸浆、毛、丝、草帽辫等,此外,二氧化硫还用于杀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厂商非法用来加工食品,以使食品增白等食用这类食品,对人的肝、肾脏等有严重损害,并有致癌作用[板书]5用途制H2SO4;作漂白剂;杀菌,消毒[问]关于酸性氧化物,我们最熟悉的莫过于CO2,那么SO2与CO2有哪些异同呢?[投影小结]相同点都是无色气体且密度大于空气;均为非电解质;都是酸性氧化物不同点SO2有刺激性气味,有毒;SO2能使品红退色[思考与交流]如何鉴别SO2和CO2呢?鉴别SO2用品红溶液,看是否褪色,鉴别CO2用澄清石灰水,看是否有沉淀生成但需要注意的是,当SO2中混有CO2,不影响对SO2的鉴别但当CO2中混有SO2时,则需要除去SO2[思考与交流]如何除去CO2中的SO2呢?可通过足量溴水氯水或酸性KMnO4溶液或饱和NaHCO3溶液目的是吸收SO2,再通过品红目的是验证SO2是否被除尽[过]根据SO2的性质以及以前学习过的气体制备知识,设计一下SO2在实验室取的装置[板书]6SO2的实验室制法
①反应原理Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O
②制备装置固体和液体不加热制备气体的装置净化干燥装置盛放浓硫酸的洗气瓶收集方法向上排空气法或排饱和NaHSO3溶液检验湿润的蓝色石蕊试纸---变红湿润的品红试纸---褪色尾气处理用NaOH溶液和倒扣漏斗装置防倒吸[过]虽然SO2在实际中有一定的应用,但因SO2是有毒气体,是主要大气污染物之一,当空气中含大量SO2,对环境危害极大,请大家观看有关视频[板书]7SO2的污染[讲]SO2的主要危害是直接危害人体健康而且是酸雨的主要成分[板书]酸雨空气中SOX和NOX随雨水下降成为酸雨,pH
5.6[讲]由于溶解了二氧化碳的缘故,正常雨水的pH值在
5.6左右,然而,当空气中大量N和S的氧化物随雨水降落下来就会使得雨水的pH值小于
5.6而形成酸雨[讲]SO2的主要来源是化石燃料燃烧,含S矿石冶炼等工业废气[思考与交流]如何控制酸雨呢?大家有什么好办法
1、改善燃料种类,积极开发新能源;
2、对煤(其中含硫为
0.3%-5%进行处理如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理以回收SO
2.
3、种植能够吸收SO2的有关树木如臭椿、垂柳、柳杉)等;[过]酸雨放置一段时间后,pH会降低,这是因为H2SO3被空气缓慢氧化成H2SO4而造成的,由此我们可知道,SO32―会被空气缓慢氧化成SO42―,但是SO2被氧化成SO3却需要很高的条件,生成的SO3是硫酸的酸酐,是一种无色易挥发的固体[板书]三三氧化硫
1、物理性质又名硫酸酐,是一种无色易挥发的晶体,溶沸点都很低
2、化学性质具有酸的氧化物的通性,与水反应放出大量的热,具有较强的氧化性[问]那么SO3的通性表现在哪几方面呢?[投影小结]1与水反应SO3+H2O==H2SO4放出大量的热2与碱性氧化物反应SO3+CaO==CaSO43与碱反应SO3+CaOH2==CaSO4+H2O[过]最后,请大家阅读资料卡片,让我们拓展视野,一同来了解一下硫化氢的知识[讲]给大家读一段资料敦煌石窟是我国也是世界著名的艺术宝库敦煌壁画是艺术珍品,但令人奇怪的是,美丽的飞天的脸为什么都是黑的呢?经调查研究,这是自然界中H2S搞的鬼原来壁画是用碱式碳酸铅做白色颜料,用PbO做黄色颜料本来飞天的脸都是白的,但日久天长,空气中的H2S跟Pb反应,生成黑色的PbS,所以飞天的脸都是黑的在日常生活中也常常看到这样一种现象家具涂上白漆后,显得明亮洁白但一两年后变得棕黄了,时间再长又变得棕黑了,原因是有些白漆是用PbCO3做颜料,空气中H2S跟油漆中的PbCO3反应生成棕黑色的PbS[讲]以上资料中提到的H2S究竟是一种什么气体?下面的时间我们来研究H2S的知识[板书]四硫化氢
1、H2S的物理性质无色、有臭鸡蛋气味的气体,密度比空气大,能溶于水,有剧毒
2、实验室制法由强酸制弱酸的原理FeS+H2SO4==FeSO4+H2S↑FeS+2HCl==FeCl2+H2S↑FeS+2H+==Fe2++H2S↑[问]由实验原理,我们可知,制取H2S应采取什么样的装置呢?固、液混合,不加热,可选用和H
2、CO2相同的装置也可用启普发生器[讲]但在制备气体之前要检查装置的气密性[问]那么收集装置是什么样的呢?用向上排空气法收集H2S,理由是密度比空气大,且能溶于水[问]H2S气体有剧毒,造成大气污染,那么尾气吸收试剂应用什么呢?能用H2O吗?H2S是酸性气体,应用碱液吸收,不用H2O是因为H2S在H2O中的溶解度小[投影]资料卡片------常用干燥剂酸性浓硫酸、硅胶、P2O5碱性NaOH、碱石灰CaO、NaOH中性CaCl
2、Na2SO4但CuSO4只能证明有水存在,却不能大量吸收水[问]要制得干燥的H2S应怎么办?H2S是酸性、有强还原性的气体,可选用P2O5和中性干燥剂[问]如何验满呢?[板书]用湿润的PbCH3COO2试纸PbCH3COO2+H2S==PbS↓+2CH3COOH试纸变黑[问]下面我们可利用课前制备的H2S气体,研究一下H2S气体的化学性质[板书]
3、化学性质[思考与交流]请大家分析H2S中S元素的化合价,并从氧化还原反应的角度来推测其化学性质H2S中S显-2价,是S的最低价,故在发生氧化还原作用时只显还原性[视频实验]在导管口用火点燃H2S气体,观察完全燃烧时发出淡蓝色火焰,然后用一个蒸发皿靠近火焰现象,皿底部附有淡黄色粉末[问]由此现象可得出什么结论?[板书]1可燃性[讲]H2S燃烧的产物与O2用量有关,当O2充足时,H2S能完全燃烧而以出淡蓝色火焰,并生成H2O与SO2[板书]2H2S+3O22H2O+2SO2[讲]当火焰罩上蒸发皿时,有淡黄色粉末出现时,是由于H2S不完全燃烧生成S之故[板书]2H2S+O22H2O+S[思考与交流]请大家分析上述两反应,讨论出H2S与O2按不同比例混合时的氧化产物[过]由刚才的学习我们知道,H2S具有还原性,可被O2氧化为SO2或S,那么能否被具有氧化性的卤素单质所氧化呢?[问]碘水、溴水、氯水能将H2S氧化吗?氯、溴、碘、硫的氧化性顺序如何呢?[板书]2还原性H2S+X2==2HX+S↓X=Cl、Br、I[投影小结]单质氧化性Cl2Br2I2S离子还原性Cl―Br―I―S2―[小结]事实证明,H2S是一种较强的还原剂,可被O
2、卤素单质、SO
2、酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化[讲]H2S除了有强还原性外,还有不稳定性,即在较高温度时易分解为H2和S,其稳定性弱于S的同族元素O所形成的氢化物H2O[板书]3不稳定性H2SH2↑+S[过]H2S气体溶于水时,可得氢硫酸,下面我们就来一起讨论它的性质[板书]4H2S气体的水溶液----氢硫酸[讲]氢硫酸是一种易挥发的二元弱酸,其酸性比碳酸还要弱,具有酸的通性[思考与交流]现有氢硫酸H2S、亚硫酸H2SO
3、亚硫酸钠Na2SO3三瓶溶液,它们在空气中易变质1分析变质的原因均有强还原性,能被空气中的氧气氧化2H2S+O2==2S↓+2H2O2H2SO3+O2==2H2SO42Na2SO3+O2==2Na2SO42设计实验证明是否发生变质H2S观察是否有浑浊H2SO3加BaCl2溶液,是否有白色沉淀Na2SO3先加盐酸酸化,再加入BaCl2溶液,看是否有白色沉淀生成3设计实验证明溶液已完全发生变质H2S加入硫酸铜溶液,看是否有黑色沉淀H2SO3加入品红溶液,看是否褪色Na2SO3加入酸性高锰酸钾溶液,看溶液是否褪色[总结]本节从硫单质的性质讲起,从S的-
2、
0、+
4、+6价的价态对它的氢化物、氧化物及其对应的水化物和盐的氧化还原性进行了分析,重点学习了SO2的性质,使我们对酸雨的形成与防治有了一定的认识[自我评价]
1.在BaCl2溶液中通入SO2气体,溶液仍澄清若将BaCl2溶液分别盛在两支试管,一支加HNO3,另一支加NaOH溶液,再通入SO2气体,结果两支试管均有白色沉淀由此,下列结论合理的是( C )A.BaCl2有两性B.两试管沉淀均是BaSO3C.SO2有还原性,酸性D.升高PH,使SO2水溶液中SO32―浓度增大
2.下列实验能证明某无色气体为SO2的是(CD )A.能使澄清石灰水变浑浊B.能使湿润的蓝色石蕊试纸变红C.能使品红试液褪色,加热后又显红色D.能使溴水褪色,再滴加酸化的BaCl2溶液有白色沉淀产生
3.检验SO2气体中是否混有CO2气体,可采用的方法是(D)A.通过品红溶液B.通过澄清石灰水C.先通过氢氧化钠溶液,再通过澄清石灰水D.先通过酸性高锰酸钾溶液,再通过澄清石灰水
4.能证明SO2具有漂白性的是( B )A.SO2气体通入紫色的酸性高锰酸钾溶液中,发现溶液紫色褪去B.SO2气体通入品红溶液中,红色褪去C.显红色的酚酞通入SO2后,红色褪去D.SO2气体通入溴水中,橙色褪去学生举例练习并总结学生自己查阅资料完成物理性质的学习教学回顾。