资源简介

教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 高一 学期 春季
课题 浓硫酸的性质
教科书 书 名：《化学必修第二册》教材 出版社：人民教育出版社
教学目标
1.通过思考、对比稀、浓硫酸的微粒构成，认识稀、浓硫酸的的化学性质差异，知道元素组成和微粒构成决定化学性质； 2.通过实验探究，认识浓硫酸的性质特性，获得认识物质的视角； 3.通过宏观、微观、符号三种表征的方法和角度去认识和理解化学变化过程； 4.了解浓硫酸在生产生活中的应用和价值，体会化学的学科价值和社会价值。
教学重难点
教学重点： 浓硫酸的特性 教学难点： 浓硫酸的特性
教学过程
【情境导入】化学工业之母——硫酸。硫酸在生产生活中有许多的用途，在化肥、尼龙、塑料、蓄电池、制药、洗涤剂等方面有重要应用。 【展示】实验室中的硫酸。 【提问】硫酸具有怎样的物理性质？ 【学生】回答。 【展示】硫酸是无色、油状、密度大、沸点高、难挥发性的酸 【展示】对比分析是学习化学一种重要的方法。 任务一：对比稀、浓硫酸的微粒构成 【提问】对比质量分数≤70%的稀硫酸和质量分数98%的常用浓硫酸？思考浓硫酸中主要存在哪些微粒？ 【学生】思考、回答。 【展示】稀硫酸中主要有H+、SO42—，H+能够体现酸的性质，SO42—与某些离子生成沉淀。与稀硫酸相比，浓硫酸中除了H+、SO42—，还含有H2SO4分子。 【提问】所含微粒不同，稀硫酸与浓硫酸的化学性质会有何差异呢？ 任务二：对比稀、浓硫酸的化学性质——吸水性 【实验探究】在白色点滴板上下两排凹穴中分别放入适量胆矾晶体和白纸片，再分别滴加稀硫酸和浓硫酸各3滴。请大家注意观察实验现象的变化。 【展示】实验现象图片。 【学生】观察并回答现象。 【讲述】我们观察到，滴加稀硫酸的胆矾晶体有少量溶解且溶液呈蓝色，而滴加浓硫酸的胆矾晶体由蓝色变为白色，请大家思考，白色物质是什么？ 蓝色变白色的现象变化体现了浓硫酸什么性质？ 【学生】思考、回答。 【讲述】我们通过胆矾晶体结构微观变化来探析产生这一现象变化的原因，从胆矾晶体结构图中可看出，CuSO4·5H2O失去了水分子，剩余部分为CuSO4，固体硫酸铜的颜色是白色的，而浓硫酸则结合水分子变成H2SO4·nH2O。即，在浓硫酸的作用下，CuSO4·5H2O=CuSO4+5H2O，这体现了浓硫酸的吸水性。可见，浓硫酸能够吸收晶体中的结晶水，稀硫酸不能。 【提问】浓硫酸能否吸收其他物质中现成的水分子呢？ 【展示】将两个内壁上含有大量水雾小烧杯分别倒扣盛有稀、浓硫酸的培养皿中。注意观察烧杯内壁水雾的变化。 【学生】思考、回答。 【讲述】一段时间观察到：倒扣在浓硫酸中的小烧杯内的水雾消失，而倒扣在稀硫酸中的小烧杯内的水雾没有消失，以上的实验说明了浓硫酸能够吸收晶体中的结晶水和现成的水分子，而稀硫酸不能。 【提问】稀、浓硫酸的组成元素是相同的，为什么浓硫酸具有吸水性？而稀硫酸没有？ 【学生】思考、回答。 【讲述】从微粒构成上看，浓硫酸与稀硫酸性质上的差异是由于两者存在不同的微粒，稀硫酸中主要存在氢离子和硫酸根，浓硫酸主要存在硫酸分子，点，因此。在实际应用中，我们常用浓硫酸干燥H2、O2、Cl2、SO2等不与浓硫酸反应的气体。 任务二：对比稀、浓硫酸的化学性质——脱水性 【展示】在2张白纸上分别滴加稀硫酸和浓硫酸。观察现象。 【学生】观察、思考。 【提问】白纸变黑，黑色物质是什么？体现浓硫酸什么性质？ 【学生】思考、回答 【讲述】纤维素的化学式为(C6H10O5)n，含有C、H、O等元素。通过纤维素的结构微观变化可看出，即使纤维素结构中没有水分子，浓硫酸还是能够将纤维素中的H、O元素按水的组成比脱去，最后剩余碳，因此，我们看到的黑色物质是碳。而浓硫酸则结合水分子变成H2SO4·nH2O。即，在浓硫酸的作用下，(C6H10O5)n= 6n C+ 5nH2O，纤维素在浓硫酸作用下生成碳单质和水分子，这显然与吸水性不同，浓硫酸将纤维素中的H、O元素按水的组成比脱去，这体现了浓硫酸具有脱水性，而稀硫酸没有。 【展示】通过热成像技术来观察浓硫酸滴到白纸上的现象实验视频，获得什么信息。 【学生】思考、体会。 【讲述】浓硫酸脱水时，与水分子结合，放出大量的热。现实中，如果我们的皮肤上不小心沾到浓硫酸，浓硫酸也会使皮肤脱水，造成严重的灼伤。 【提问】该如何处理呢？ 【学生】思考、回答。 【讲述】处理这个问题的关键是缩短浓硫酸与皮肤的接触时间，以及稀释浓硫酸，所以应立刻用干布拭去浓硫酸，然后用大量的水冲洗，再涂上碳酸氢钠溶液进行中和。 任务三：探究浓硫酸的化学性质 【提问】将浓硫酸滴入用水润湿的蔗糖（化学式：C12H22O11）中，预测会看到什么现象？并说出你的依据。 【学生】思考、预测。 【展示】“黑面包”实验视频，记录实验现象。 【学生】思考、笔记。 【讲述】我们发现蔗糖迅速变黑并放出了大量的热，这个实验现象证实了前面同学的预测，浓硫酸使蔗糖脱水变黑，生成了黑色的碳单质和水分子，可用化学方程式来表示其原理C12H22O11=12C+ 11H2O，根据现象该实验也称为“黑面包”实验。 【提问】其他现象还有：产物体积膨胀并形成疏松多孔状态，请思考：产生这一现象变化的原因是什么？ 【学生】思考、分析。 【讲述】我们知道蔗糖脱水变黑后产物体系中有H2SO4 分子、H2O、C单质，产物体积膨胀并形成疏松多孔状态，说明这个实验产生了大量的气体。 【提问】这些气体是来自于碳与浓硫酸反应的产物吗？碳与浓硫酸反应需要什么条件，接下来我们观看一个实验视频。 【学生】思考、观看。 【展示】将浓硫酸滴入碳粉中，一开始碳粉并无明显现象变化，使用酒精灯加热后，碳粉迅速与浓硫酸发生剧烈的反应，并产生了大量的气体。请大家推测反应的产物是什么？ 【学生】思考、推测。 【讲述】有同学推测碳被氧化成二氧化碳，硫酸分子中的硫元素被还原成二氧化硫，产生的大量气体就是二氧化硫和二氧化碳。因此该反应的化学方程式为：C+2H2SO4(浓)= 2SO2↑+CO2↑+2H2O，碳和浓硫酸在加热的条件下反应生成了二氧化硫、二氧化碳和水。请大家回顾一下前面蔗糖与浓硫酸反应的实验中，并没有加热这个条件，但为什么该实验也产生了大量的气体呢？大家想一想：蔗糖事先用水润湿的目的是什么？ 【学生】思考、推测。 【讲述】有同学猜到了蔗糖润湿的目的是浓硫酸与水结合放出大量的热，可以加快蔗糖的脱水碳化以及加速后续碳与浓硫酸的反应，同时蔗糖碳化时产生的水也能与浓硫酸结合并产生大量的热，进一步加速反应的发生。 结合同学们的思考，我们发现，产物体积膨胀，疏松多孔状态，放出大量的热，蔗糖逐渐变黑体现了浓硫酸的脱水性。 【小结】“黑面包”实验，体现了浓硫酸怎样的性质？首先，用浓硫酸吸收蔗糖里的水分，体现了浓硫酸的吸水性；蔗糖碳化变黑，生成了碳单质和水，体现了浓硫酸的脱水性：C12H22O11=12C+ 11H2O。碳单质与浓硫酸反应方程式中元素的化合价变化，0价的碳单质虽然很稳定，但也被氧化生成了正4价的二氧化碳，硫酸分子中正6价的硫元素被还原，生成正4价的二氧化硫，碳是还原剂，硫酸是氧化剂，该反应体现了加热条件下浓硫酸的强氧化性加热条件强氧化性：C+2H2SO4(浓)= 2SO2↑+CO2↑+2H2O，其氧化性主要体现中心原子硫+6价上。 【提问】浓硫酸能否与金属铜单质反应呢？若反应，预测可能的产物，如何验证？ 【学生】思考、分析。 【讲述】有同学预测生成硫酸铜和二氧化硫。我们知道，稀硫酸不与铜反应，如果浓硫酸与铜反应，铜的化合价从零价升高到正二价，生成铜离子，通过观察溶液变蓝可确认铜离子生成,，铜当还原剂。浓硫酸具有强氧化性，主要体现在正六的硫元素被还原成正4价的二氧化硫，硫酸当氧化剂，可通过观察品红溶液是否褪色或紫色石蕊试液是否变红来检验二氧化硫的生成。下面通过实验来验证预测的产物是否正确。 【展示】浓硫酸与铜反应视频。 【学生】观察 【讲述】可见，品红褪色、石蕊变红实验事实验证产物有二氧化硫生成，与我们预测一致。但试管中的产物为灰暗色，几乎看不到蓝色溶液的实验事实与我们的预测不一致，请大家思考这个异常现象，从铜与浓硫酸的反应式中可知，产物中应该有硫酸铜，为什么就看不到铜离子在水溶液的特征颜色——蓝色呢。 【学生】思考、回答。 【讲述】我们回顾在浓硫酸滴入胆矾的实验现象，据此可以推测出在反应后的试管中残留液会残留着大量的浓硫酸吸收水分，使得硫酸铜无法结合水分子变成蓝色的水合铜离子，导致无法看到蓝色的溶液。如果是这个原因，那么如何用简便方法证明产物中含有Cu2+呢？ 【学生】思考、回答。 【展示】将试管中的产物倒入水中，提供较多的水分子与铜离子形成蓝色溶液。我们接下来看实验操作。 【讲述】将残留液放入水中后溶液变蓝，说明我们的分析是正确的，铜与浓硫酸在加热条件下生成了硫酸铜、二氧化硫和水，方程式：Cu+H2SO4(浓)= 2SO2↑+CuSO4+H2O该反应体现了浓硫酸的什么性质？。 【学生】思考、回答。 【讲述】铜与浓硫酸在加热条件下生成了硫酸铜、二氧化硫和水，该反应体现了浓硫酸的什么性质？浓硫酸中的硫酸分子转化为二氧化硫，化合价下降，生成二氧化硫，体现了强氧化性，硫酸生成硫酸铜，体现了酸性。 【练习】写出足量的锌与浓硫酸反应的化学方程式。 【学生】思考、作答。 【讲述】好，对照一下答案，，Zn +H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑，你们写对了吗？大部分同学根据铜与浓硫酸的反应原理，写出第一个反应，也有部分同学写出了第二反应，他们注意到反应物用量的关系，由于锌过量，随着反应的进行，硫酸的浓度逐渐降低变成稀硫酸，溶液中微粒构成由硫酸分子变为了氢离子和硫酸根，接着进一步反应生成硫酸盐和氢气。可见不同的微粒构成决定了物质的性质。 【小结】金属和非金属都可以与浓硫酸在加热条件下发生反应，浓硫酸被还原生成了二氧化硫。与铜一样，在加热条件下，多数金属(除铂、金外)可以与浓硫酸反应，生成相应的硫酸盐、二氧化硫和水. 【展示】浓硫酸是化学工业之母，那生产生活中我们该如何储存和运输浓硫酸呢？为什么可以用铁或铝容器储存浓硫酸和铁罐车运输浓硫酸？难道常温下浓硫酸不与铁、铝发生反应吗？ 【学生】思考、回答。 【展示】实验视频：用稀、浓硫酸浸泡过铝条，然后分别放入硫酸铜溶液中。 【学生】观看、思考。 【讲述】为什么用浓硫酸泡过的铝条放入硫酸铜溶液中没有看到有红色铜析出，这是为什么呢？因为常温下，铝与浓硫酸发生了化学反应，铝的表面形成一层致密氧化膜，从而阻止铝金属内部继续与浓硫酸反应，这种现象我们称为钝化，常温下，某些金属(如铁、铝等) 在浓硫酸中表面都可以生成致密氧化膜，发生钝化。所以生产生活中我们可以用铁或铝容器储存浓硫酸和铁罐车运输浓硫酸。下面我们小结本节课内容。 【小结】今天我们运用对比分析的方法，学习了稀、浓硫酸的微粒构成和化学性质，进而探究了浓硫酸的吸水性、脱水性、强氧化性的性质，完成了三个学习任务。理解了稀、浓硫酸性质上的差异是由于微粒构成不同决定的，运用了宏观、微观、符号三种表征的方法去认识和理解化学变化过程，学会了从物质类别、核心元素化合价及物质的特性的视角认识物质性质。

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