资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高一年级 学期 春季
课题 硫酸和硫酸根离子的检验（第二课时）
教科书 书 名：化学必修第二册 出版社：人民教育出版社
教学目标
1.通过实验探究学会硫酸根离子的检验方法，强化“科学探究与创新意识”，并能设计实验完成粗盐提纯。 2.能从硫酸工业制法的发展史中提取出硫酸的制备原理，掌握不同价态、类别含硫物质的转化，并能从发展史中体会工业生产中需要注意少污染、高纯度的要求，建立“科学精神与社会责任”。
教学重难点
教学重点： 1.用规范的化学用语描述硫酸根离子的检验。 2.总结硫酸工业制法流程线。
教学难点： 1.用规范的化学用语描述硫酸根离子的检验。
教学过程
教学环节 教师行为
引入： 硫酸的用途 硫酸是重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。由于其在工业生产中的重要地位,硫酸曾被誉为“工业之母”。工业上常用硫酸的年产量来衡量一个国家的化工生产能力。正是由于硫酸的重要地位，了解硫酸的工业制备是十分必要的。
硫酸工业制备发展史 硫酸自发现以来，其工业制法经过了以下几个阶段。 土室法：最早有记载的硫酸制取工艺是通过蒸馏石胆制取硫酸的土室法，其历史可追溯到狐刚子所著的“炼石胆取精华法”。硫酸的成规模制备始于15世纪下半叶，当时的原料是绿矾石，即对硫酸亚铁加热分解、吸收制取硫酸，因此早期的硫酸被称为绿矾油。但由于生产和应用方面的限制，当时的硫酸制备还是以手工业的小作坊为主，无法满足逐渐增大的硫酸需求。 硝化法：在17世纪，德国化学家格劳伯将硫与硝酸钾混合加热制出硫酸，在此过程中，硝酸钾分解产生一氧化氮与氧气，进而生成的二氧化氮氧化了二氧化硫，使其成为能与水混合产生硫酸的三氧化硫（SO3），由此开始了硫酸工业化的探索之路。该生产方法尽管可以大规模生产硫酸，但是也会产生大量有害烟雾而污染环境。 铅室法：铅室法是硝化法制硫酸的一种方法，是硫酸工业发展史上最古老的工业生产方法，以其使用铅制的方形接触室为主要设备而得名。铅室法生产流程是将二氧化硫和二氧化氮混合气体充入脱硝塔，利用淋洒含有部分硝酸的硫酸脱去氮氧化物，并形成硫酸富集于塔底。铅室法持续了100多年。 塔式法：20世纪初，出现了塔式法。塔式法是铅室法的发展，二者化学反应的实质是一样的，只是使用的设备不同。塔式法提高了氮氧化物的利用率，制得的硫酸纯度也更高。
工业制硫酸 任务一：从前四种硫酸工业制备方法中，总结出硫酸制备的基本步骤是什么？ 硫酸制备一般包括以下三个步骤：先产生二氧化硫，再将二氧化硫转化为三氧化硫，最后吸收三氧化硫产生硫酸。同时结合硫元素的价类二维图，提取出以下制备原理线。通过这条线完成了硫元素价态和物质类别的变化。 任务二：现代工业中一般以硫磺或含硫矿物，如黄铁矿为原料来制备硫酸，接触法是工业硫酸的现代生产方法。请同学们结合示意图，正确写出其中涉及的化学方程式。 需要格外注意，二氧化硫的催化氧化是一个可逆反应；吸收三氧化硫的化学方程式中的反应物是水，但是实际生产中采用98.3%的浓硫酸吸收三氧化硫，这是为什么呢？结合接触法的实验视频解答疑问。 不用水吸收三氧化硫的原因是三氧化硫与水反应放热，易产生酸雾，影响三氧化硫的吸收，因此采用98.3%的浓硫酸吸收防止形成酸雾。
硫酸盐 除硫酸外，大多数硫酸盐在人类的生产生活中也有广泛的应用。例如石膏为含水硫酸钙（CaSO4·2H2O）的矿石，可以用来制模型、绷带等；硫酸钡俗称钡餐，是因为其不溶水与酸，不易被X射线透过。因此可用作消化系统X射线检查的内服药剂；白色硫酸铜吸水产生蓝色胆矾的特性常用于化学实验中检验水蒸气的形成。
硫酸根离子的检验 观察实验，总结硫酸根离子的检验方法。 在溶液中，硫酸根离子可与钡离子反应，生成不溶于稀盐酸的白色硫酸钡沉淀，这是硫酸根离子检验的原理。溶液中的碳酸根离子也能与钡离子反应生成白色沉淀，但此沉淀可溶于稀盐酸，因此在检验硫酸根离子时先加入稀盐酸将溶液酸化，可以排除碳酸根离子的影响，同时也可以排除银离子和亚硫酸根离子的干扰。 用规范的化学用语描述硫酸根离子的检验方法：取少量待测液于试管中，加入几滴稀盐酸，无明显现象，继续滴加几滴氯化钡溶液，生成白色沉淀，证明有硫酸根离子。 那么检验时用于酸化的酸可不可以换成稀硫酸或者稀硝酸呢？如果换为稀硫酸则引入了硫酸根离子，无法说明原溶液中是否有硫酸根离子；而稀硝酸则能将亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，也会对硫酸根离子的检验产生干扰。所以，用于酸化的酸应该选择稀盐酸。
粗盐提纯 任务五：沉淀法不仅可以用于离子的检验，也可以用于物质的除杂。例如，粗盐中含有可溶性硫酸盐、氯化钙、氯化镁等杂质，应该加入什么样的沉淀剂实现除杂的目的呢？请大家完成该表格。 问题与思考： 1.沉淀剂选择时需要考虑不引入新的杂质离子，那么在刚刚加入的沉淀剂中我们引入了哪些离子？又应该怎么除去呢？ 在前面的沉淀剂中，我们引入了钡离子和碳酸根离子，这两个离子可以彼此反应发生沉淀，而引入的氢氧根离子可以使用稀盐酸除去。 2.设计除去杂质的实验方案时，除了要考虑所加试剂的种类，还要考虑哪些问题？ 在设计除杂方案时，我们还需要考虑试剂的用量和加入顺序。 ①BaCl2溶液→NaOH溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸 ②NaOH溶液→BaCl2溶液→Na2CO3溶液→过滤后加盐酸 ③BaCl2溶液→Na2CO3溶液→NaOH溶液→过滤后加盐酸 以上三种方式均可以达到理想的除杂目的，观察这三种方案我们可以发现，碳酸钠溶液必须在氯化钡溶液后加入，因为碳酸根离子不仅除去粗盐中的钙离子，还可以除去过量的钡离子，在完全沉淀后，将混合物过滤，再向滤液中加入盐酸将溶液调至中性，即可得到氯化钠溶液。这就是粗盐提纯的完整方案。
课堂总结 本节课我们追溯硫酸的工业发展史，重点学习了接触法制硫酸的基本原理，也掌握了硫酸根离子的检验方法，并设计方案对粗盐提纯。通过本节课的学习，相信同学们对硫酸和硫酸根离子的认识进一步加深。本节课就到这里，请同学们完成课后习题。（见作业练习）
教学反思
硫酸的工业制法虽然并不是本节课的学科重点，但是其发展历程中折射出的化工生产中需要注意的科学精神与社会责任是高中生需要体会和感悟的，因此该环节的讲解必不可少。粗盐提纯在教材中专门安排了实验活动4 用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子进行探究，因此在微课中仅仅分析了粗盐提纯的原理，具体实验操作和流程则放在实验活动4中单独探究。

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