资源简介

单元教学设计
单元基本信息
课程标准主题 主题2 常见的无机物及其应用
使用教材版本 人教版（2019）必修第二册
单元名称 化工生产中的重要非金属元素之从环境中的含硫物质到化工之母—硫及其化合物
单元课时数 3
一、单元学习主题分析（体现学习主题的育人价值）
主题名称 从环境中的含硫物质到化工之母—硫及其化合物
主题概述 【课标要求】内容要求：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究了解硫及其化合物的主要性质;认识其在生产中的应用和对生态环境的影响。结合实例认识硫及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质的性质、实现物质之间的转化，认识物质间转化关系在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值学业要求（总）：1.能依据物质类别和元素价态分别列举含硫元素的典型代表物质。2.能从物质类别和元素价态的角度，依据氧化还原反应原理，预测硫及其化合物的化学性质和变化。3.能从物质类别和元素价态变化的角度，设计含硫物质转化路径。4.能根据实验目的和假设设计实验方案，选择适当的实验试剂，探究不同价态含硫物质的转化;能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。5.能利用二氧化硫、硫酸根的性质和反应，选择适当的实验试剂，设计检验二氧化硫、检验溶液中硫酸根的实验方案。6.能根据硫酸的性质，分析实验室、工业生产及环境保护中的某此常见问题。7.能说明硫及其化合物的应用对社会发展的价值和对环境的影响，能有意识地运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题(如酸雨及防治)的讨论。【教材分析】：本章作为系统学习非金属元素的典型章节，主要要目的是通过对硫和氮等非金属元素的学习，帮助学生掌握认识非金属元素及其化合物的基本思路和方法，了解物质间的相互转化规律，促进化学学科核心素养的形成。在内容组织上考虑到学生已有化学概念的理解和应用，包括原子结构与元素周期律、物质分类、离子反应、氧化还原反应等，将这些核心概念的应用与具体知识的学习紧密结合，加强理论知识对元素化合物知识学习的的指导作用。教材编写的基本思路是从硫、氮等非金属元素在周期表中的位置和原子结构入手，分分析和预测非金属元素的主要性质，然后按照单质、氧化物(氢化物)、酸、盐的顺序依次认识和和学习。在此基础上设计探究活动，并以硫酸和硝酸的工业制取原理为背景，运用所学知识实现含不同价态同种元素的物质的相互转化。这一编写思路既体现了“结构决定性质、性质决定用途”的化学观念，也符合“整体-部分-整体”的认识世界的基本思路。另外，为全面落实化学学科核心素养，本章教材内容的选择努力贴近学生生活和社会实际，突出典型性，以硫酸、硝酸和氨的工业生产原理为背景去认识含不同价态同种元素的物质间的相互转化，而不涉及生产设备和流程等技术细节。教材内容突出物质转化主线，引导学生从物质类别和价态变化的角度实现不同价态含硫物质的转化，从氮气的不同转化条件认识环境和条件对化学变化的影响，从物质转化的角度认识自然界中物质的循环，了解大气污染的产生及防治。教材编写突出环境保护意识和绿色化学理念，在化学实验的设计上注重安全和环保，通过实际的操作使学生体验环境保护与咨源利用的和谐统一
主题学情分析 “硫的转化”位于必修第二册第五章第一节，学生在研究金属钠、非金属氯的性质之后，基本掌握了研究物质性质的方法与程序，在氧化还原反应知识的基础上，单质铁、二价铁与三价铁元素之间的转化对氧化还原反应的再度应用，使得学生对氧化还原反应和物质转化的理解进一步加深。通过之前元素及其化合物学习过程中进行的实验探究活动，学生的实验探究能力已经发展到一定水平，具备了基于物质类别通性和价态转化角度来学习元素化合物的基础。因此，本单元的探究设计的关键在于基于猜想假设后的证据探寻。但同时学生的实验探究水平又参差不齐，体现在面对任务时，对待问题的认识方式和解决问题的能力水平的差异，例如，在利用已有经验来预测未知物质的性质时，预测结果和预测依据方面表现出逻辑水平和思维水平的差异。因此本单元教学的重要任务是以硫元素为例，帮助学生对现有知识进行系统化整合，进一步形成基于物质类别通性和核心元素价态变化的角度自主认识硫及其化合物性质及相互转化关系的思路。已有相关知识经验：氧化还原反应中元素化合价变化规律;物质类别与通性;不同价态铁元素的转化的原理与表征。相应的利用策略：设计相应的教学情境，如自然界中不同价态硫元素的转化，完成价类二维图，激活已有经验，实现氧化还原反应的进一步应用与不同价态元素之间的转化的知识迁移已有相关学习方法与能力:研究物质性质的方法与程序;实验探究能力已经发展到一定水平。相应的利用策略：针对“硫的转化”主要物质的性质研究，启动研究物质性质的方法与程序，猜想假设后以实验探究的方式进行证据探寻，进一步提升实验探究能力。可能的学习困难:物质之间的转化思路不清晰。相应的利用策略：以“实验室硫的转化”为背景，对知识进行系统化整合，形成基于物质类别通性和核心元素价态变化的角度的物质转化模型。
二、单元学习目标设计（基于标准、分析教材、结合学情，体现素养导向）
单元学习目标 聚焦化学变化观念，突出硫元素的转化，促进学生形成“价态观、转化观、实用观、环保观”。根据化学学科特点，创设学习情境，让学生发现或提出实验问题，作出猜想与假设，设计探究实验，得出结论并反思与评价。通过分课时螺旋式建构并完善“价类二维”认知模型，将认识思路外显且结构化，形成研究物质性质的一般思路和方法。学生对硫及其化合物有一定认识，但存在一定的误解。大部分学生将SO2与酸雨、环境污染联系在一起，没有树立正面积极的化学学科观念。因此，本单元教学设计聚焦硫与环境保护、食品安全等方面，呈现化学在人类社会发展过程中的作用及面临的环境问题和解决办法，培养学生与自然和谐共处理念，树立正确的学科观念，发展化学学科核心素养。1.1从火山爆发产生的刺激性气味，了解二氧化硫的物理性质；1.2从二氧化硫作为食品添加剂，建立“价类二维”认知模型，设计实验探究二氧化硫的性质，了解其应用，树立化学的正面价值观，发展学生研究物质的一般思路和方法。1.3了解酸雨的形成与危害。从化学视角关注环境问题，培养科学精神与社会责任。2.1从硫酸作为一种重要工业原料的应用，感受化学学科的社会价值，利用“价类二维”认知模型，掌握硫酸性质，培养学生化学服务于生产的观念。2.2预测硫酸的化学性质及变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。3.1以工业制硫酸为例，能从物质类别和元素价态变化两个角度说明含硫物质的转化路径。3.3通过对接触法制硫酸中的一些化学方法的讨论分析，体验设计合理的化学方法对可持续发展的重要意义，发展创新意识，培养社会责任感。运用物质转化模型去解决生产生活和环境保护中的真实问题，例如工业处理废气、工业烟气脱硫。
三、单元学习目标评价设计 单元终极评价，用什么方法检测目标是否达成。学生学习本单元后具体能做什么事情，包括纸笔测试。
单元目标评价 评价目标1.1 学生独立设计硫及其化合物的价类二维图及学生对二氧化硫相关转化的“价类二维”认知模型的初步构建投影展示作品。诊断学生对研究物质性质的两个维度的掌握情况；教师评价反馈评价目标1.2 通过学生在本节课后对二氧化硫的认识与评价，诊断学生是否具备辩证看待物质的价值观念，教师评价反馈评价目标2.1 学生小组合作展示预测硫酸(浓硫酸)性质的思路和对应的实验设计方案，教师评价反馈评价目标2.2 通过浓硫酸的系列性质实验，学生回答问题，教师依据学生的表达与感悟给予反馈；诊断并发展学生实验方案的设计与评价能力。评价目标3.1 通过对制备硫酸的工艺流程的解读与分析，诊断并发展学生联系生产生活实际解决真实问题的水平；评价目标3.2 完成转化方程式学生小组合作展示不同价态元素相互转化的模型，诊断与发展学生的变化观念与模型认知水平；小组互评，教师反馈
四、单元教学结构图
图示学科核心素养、单元学习目标、核心问题串、学习活动设计、学习评价任务以及课时数的对应关系。课时1课时2课时3
五、反思性教学改进（实施后填写）
通过清晰的目标定位，创设引导学生深度学习的问题情境，设计有进阶性的结构性任务，促进学生高阶思维的发展。不是把“结构决定性质，性质决定用途”大概念作为知识性的内容简单传授，而是学习了价类二维表之后，通过自然界存在的含硫物质，将物质类别及化合价角度分析物质的性质应用起来。让学生从学科本原-物质的结构及性质帮助学生建立认知模型。通过深入思考，提炼目标，进而把它转化成逐级进阶、结构线索明确的活动设计，使素养能力的发展有清晰的定位。根据具体内容和学习需要，设计多样化的学习任务活动将具体知识背后的大概念外显出来。设计学生活动兼顾知识，思维和能力等多个层面，其核心在于帮助学生形成系统化的知识结构以及高分子有机物的化学视角，并使之转化为解决具体问题的思路与方法，让学生在活动体验的过程中感受知识的功能感受有机合成的价值。即重在促进学生由“知”向“能”的转化。课堂生成的过程中，及时提供一些学习支架，在关键的地方舍得给学生活动的时间表达的空间，让学生完整的思考、表达后，小组相互借鉴。基于学习目标，开展课前、课上、课后的持续性评价，让学生思维活动外显化。课前，教师引导学生从“用途→性质→结构”的角度出发，用思维导图理顺主题内容。教师通过学习小组的主题展示情况，初步评价学生的认识水平，并找寻课堂教学的切入点。课上，教师围绕深度学习目标，创设情境，既要基于学生对显性知识的难点、重点、考点的掌握情况来评价，也要考虑隐含的观念方法、思维能力、知识加工与整合能力进行评价，促进学生高阶思维的发展。课后，教师通过课后作业的完成情况，把握学生对含硫物质的相互转化的掌握情况，评价学生对知识的整合完善能力等。
五、单元作业设计
1 . 体现主题化——课本素材的深度挖掘。
教材是学生学习的最重要资料，具有高度的概括性的特点，教师应该引导学生深度挖掘教材中列举的有关背景知识。例如人教版 《化学必修 （第二册） 》 第五章第 1 节《硫及其化合物》中通过资料卡片栏目的形式介绍了自然界中硫的存在和转化，笔者通过查阅与此有关的视频、教学参考及文献等，设计了如下的作业设计。
作业设计 1 主题化原则的作业案例
许多媒体报道了印度尼西亚矿工深入活火山口内部搬运硫磺的过程，矿工们只能用湿毛巾等简陋的方式减小火山口不断冒出的 SO2和 H2S 等有毒气体，“火山口的矿工”也被称为世界上最危险的工作之一。
【关注硫的存在形式】（1）硫元素在周期表中的位置是 _______________。
（2）自然界中的硫元素既存在化合态，也存在 ___________ ，硫单质在445℃时沸腾，硫蒸气中存在 S8、S6、S4等分子，它们之间的关系为 _________ 。（填选项）
A. 同位素 B. 同种物质 C. 同素异形体
（3）S8分子的环状结构如图所示，计算 32g 该分子内 S-S 键的数目为 _________。
【分析硫元素的转化】（4）有研究指出火山口的气体间的反应是硫单质的形成原因之一，请用化学方程式表示该过程 ___________ 。
（5）在岩层深处的无氧环境下，硫元素通常以硫化物如黄铁矿（FeS2）的形式存在，将该矿石在空气中煅烧生成 SO2和 Fe2O3, 该反应的化学方程式 ____________，其中氧化剂和氧化产物的物质的量之比为 ___________ 。
在以上的作业设计中，通过创设与火山有关的硫及其化合物情景，引导学生从硫元素的原子结构（周期表中的位置）深入认识硫单质（S8）的结构；从硫元素的价态的角度尝试分析火山口硫单质的成因；从氧化还原的理论方法来解决化工生产中的实际问题。学生在阅读并完成相关作业的过程中不是简单的只是输出，而是系统的整合了本节内容所学的核心知识，对于硫在自然界的存在形式这一主题有了更加全面的认识。
2. 体现结构化——宏观辨识与微观探析。
通过在作业设计中设置不同题型的问题，可以提高学生作业时的注意力，同时不同类型的问题也能够很好的丰富作业的解决方式。浓硫酸具有多样化的物理化学性质，非常适合将关于浓硫酸的相关信息设计为结构化的作业。在以上的作业设计中，第一小题关注浓硫酸“钝化”的性质，通过选择填空的方式让学生能
够比较轻松的完成；第二小题结合教材中浓硫酸与蔗糖反应的实验，融合二氧化硫的相关性质，设计了实验探究的填空题，并呼应了浓硫酸与碳单质的反应；第
三小题则通过浓硫酸与金属铜的反应，设计了有关物质的量和质量分数的计算。围绕浓硫酸的真实情景，通过不同类型问题的组合，构成了一道结构化的作业
设计。
作业设计 2 结构化原则的作业案例
硫酸是重要的无机化工试剂，2021 年我国硫酸的产量达 9383 万吨。
【知识选填】（1）我国 80% 以上的商品浓硫酸运输依靠汽运，可以使用 ________ 金属容器 ( 填编号，下同 ) 进行运输。
a. 铁 b. 镁 c. 锌 d. 铝
【实验探究】（2）在实验室向烧杯内加入约 20g 蔗糖，滴加几滴蒸馏水并搅拌，再加入适量浓硫酸。
①实验中有刺激性气味的气体产生，将产生的气体通入品红溶液，红色褪去，判断该气体中含有 ________，将产生气体先通过足量酸性高锰酸钾溶液，再通过澄清石灰水，石灰水变浑浊，判断该气体中还含有 ________写出此反应方程式 ____________________。
②研究人员将产生的上述混合气体通入 BaCl2溶液，无明显现象，再通入氯气，可观察到白色沉淀出现。试解释出现白色沉淀的原因 _______________。
③实验结束吸收尾气应该选用的装置是 ___________，烧杯中盛放的试剂是 _________。
【化学计算】（3）某社团用下列方法来测定铜片中铜的质量分数。称取 10.0g 铜片样品，使其与足量浓硫酸完全反应（杂质不与浓硫酸作用），足量碱石灰完全吸收产生的气体后增重 9.6g，试计算：①这些气体在标准状况下的体积；②此铜片中铜的质量分数。
3. 体现层次化——科学探究与社会责任。
元素及其化合物的性质学习是培育学生化学核心素养的重要载体，对比人教版和鲁科版等不同教材，不难发现二氧化硫都被视为高中化学最重要的含硫化合物。为了帮助学生全面、客观认识二氧化硫的性质、对环境的危害及资源化路径，设计了如下的课后作业。
作业设计 3 层次化原则的作业案例
我国能源结构中以煤为主，每年由煤炭燃烧产生的烟气中的 SO2达数千万吨。
【二氧化硫的危害】 （1）烟气中的 SO2溶于雨水后会形成硫酸型酸雨，试充分考虑大气的组成并用化学方程式表示硫酸型酸雨的形成原因 _______________，下列关于酸雨的描述正确的是 ____________。
A. 酸雨直接损伤农作物，破坏森林和草原
B. 酸雨不会对建筑、桥梁和工业设备造成腐蚀
C. 酸雨使湖泊酸化，威胁水生的动植物
D. 为避免酸雨的形成，应停止燃煤作为能源
【了解脱硫技术】 （2）为减少烟气中 SO2等有害气体对环境的污染，需要对废气进行相应的处理，下图为高温下脱硫的流程示意。气体 X 中除了氮气外、主要成分的化学式为 ____________，在主要的化学变化中，体现 SO2或亚硫酸盐还原性的是 ____________（填序号，下同） 、酸性的是 _______。
【二氧化硫资源化】 （3）我国建设了大量的烟气脱硫设施，SO2减排成效显著，但当前脱硫设施重在污染物脱除而资源化利用不足， 脱硫产物石膏未实现高效利用。中国恩菲公司利用离子液脱硫吸收剂可以吸附烟气中 99% 的 SO2，300℃、在催化剂的作用下 H2可以将 SO2转化为重要原料硫磺，该反应的化学方程式为 _______________，试分析还原制硫磺难以广泛应用的原因 ________。
【思考与讨论】 （4）查阅更多资料，与同学分享讨论更多关于二氧化硫的应用、污染和资源化的知识。
作业设计 4 实践性作业案例
1.网上查阅煤中硫的含量、食品中二氧化硫的作用等相关文献；
2.请你去市场采购腐竹，设计实验方案，完成对腐竹中二氧化硫含量的测定，并评判你所购买的腐竹是否符合《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》
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