對濃硫酸與稀硫酸比較的探究教學

文章編號：1005-6629(2007)02-0037-03

中圖分類號：G633．8

文獻標識碼：B

1 設計構想

高中化學新課程非常強調課堂教學要使學生在“知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀”三方面得到統一和諧的發展。教學設計要以促進學生的發展為核心。緊緊圍繞“三維目標”，正確處理好知識主線和能力主線的關系，使兩者相得益彰；要體現以知識為載體，對學生進行能力訓練，進一步提高學生的科學素養和人文素養。在教學設計中還要充分體現可行性原則、互動性原則和系統性原則。從而從真正意義上提高課堂教學的有效性。激發學生學習的興趣，增強學生學習的主動性、自主性和創造性。

我們在教學過程中采用的主要策略是探究學習、小組合作學習和講授法的有機統一。

(1)以探究的方式開展學習，通過創設問題情境和提供相關材料，啟發學生主動思考，幫助學生形成良好的思維方式，領悟形成知識結論的科學方法和科學態度。教學中演示實驗與學生自主實驗相結合，堅持以學生為本，突出過程分析，即教學過程不只是關注學生掌握知識結論情況，而是更關注學生對知識形成過程的探索與理解，讓學生自己去觀察、比較、分析，自己去發現新知，得出結論。

(2)開展小組合作學習。合作學習發生在學習過程的始終，給學生提供更多的交流討論的機會和空間。鼓勵學生從多個角度提出問題，尋找盡可能多的答案，給予他們足夠多的時間進行思考，不要過早地予以中止；給學生創造展現的機會，即讓他們展現學習結果，展現能力，展現個性，讓學生在得到展現的滿足中認識自我、規范自我、評價自我、發展自我。

(3)教學中教師是一位協作者、幫助者和指導者，并依據反饋信息，通過啟發、暗示等方法調控教學進程。

(4)在評價方式上，既關注學習結果，又關注學生在學習活動中的表現。

(5)運用多媒體技術進行教學，讓各種情境、實驗現象生動活潑地展現在學生面前。

2 教學過程

2．1 復習舊知引入新課

投影：硫酸的用途(實物圖片)

學生：根據圖片實物敘述硫酸的用途

師問：1．現有等體積的20％的稀硫酸與98．3％的濃硫酸各一瓶，請問它們在組成和物理性質上有何不同?

2．有哪些方法可區分上述兩瓶硫酸?

3．稀硫酸能否變成濃硫酸?具體有哪些方法?

學生活動：(1)觀察兩瓶等體積的硫酸樣品，比較兩者的粘度，稱一下兩者的質量。

(2)相互間交流討論，對上述問題嘗試作出解釋。

師生討論后歸納：

2．2 對照實驗體驗差異

啟發：既然濃硫酸與稀硫酸在組成與物理性質上有較大的差異，那么，在化學性質上是否也存在一定的差異呢?

投影：(1)分別將濃硫酸、稀硫酸滴入盛有硫酸銅晶體的試管中。

(2)用玻璃棒將濃硫酸、稀硫酸分別點在藍色石蕊試紙和火柴梗上，觀察實驗現象，并分析其原因。

學生活動：同學兩人一組。按上述要求完成實驗。教師巡視，對有困難的同學給予指導幫助。

師問：哪一組同學來匯報實驗現象，并作出解釋?

學生：在硫酸銅晶體中加入稀硫酸，硫酸銅溶解，溶液呈藍色；加濃硫酸的晶體由藍色變為白色。這是由于濃硫酸具有吸水性之故。藍色石蕊試紙遇稀硫酸顯紅色，遇濃硫酸變黑；火柴梗遇濃硫酸變黑。這是由于濃硫酸具有脫水性。

追問：濃硫酸的吸水性與脫水性有何本質區別?

學生：略

講述2002年大學生用濃硫酸傷熊事件，強調濃硫酸的腐蝕性。

投影：(二)濃硫酸的特性

1．吸水性：吸收水分子的性質。

2．脫水性：被脫水物沒有現成的水分子，而是將被脫水物中的氫氧元素按水的組成比脫去。

2．3 引導探究提升素養

提出問題：較活潑的金屬如Al、Zn、Fe等與稀硫酸作用會產生H₂，若將稀硫酸換成濃硫酸將又怎樣?也就是說濃硫酸是否有氧化性?

猜想與假設：(1)若硫酸中的氫元素得電子應有H₂產生；若硫酸中的硫元素得電子，可能生成SO₂、S或硫化物等。

(2)鋁與氧反應成為氧化鋁，再與硫酸反應生成硫酸鋁。

投影：(1)將長約25cm的鋁片一端先在濃NaOH溶液中浸一會兒，取出用蒸餾水沖洗，再插入盛有濃硫酸的試管中，觀察現象，并作出解釋。

學生活動：實驗，觀察現象，嘗試解釋。

學生1：無現象，Al與濃硫酸不反應。

學生2：可能發生了化學反應，只不過現象不明顯。

查閱教材：常溫下，鋁與濃硫酸作用首先形成致密的Al₂O₃薄膜，阻止Al與濃硫酸繼續反應，這種現象叫鈍化。

討論：根據氧化還原反應原理，分析金屬鋁與濃硫酸反應的得失電子情況。

結論：常溫下鋁、鐵遇濃硫酸會發生鈍化，用它們做的容器可貯運濃硫酸；鈍化是一種化學變化；在加熱條件下鋁、鐵均可與濃硫酸發生化學反應；反應中濃硫酸中的+6價S得電子，顯示氧化性。

提問：濃硫酸的氧化性強弱如何?其還原產物又是什么呢?

引導學生分析推理，并由此設計實驗方案：(選擇還原性較弱的金屬銅)

(1)分析可能的還原產物和氧化產物：H₂SO₄→S02、S或硫化物；Cu→CuO→CuSO₄。

(2)根據反應物、反應的條件及可能的產物選取發生裝置、判斷可能的實驗現象、還原產物的檢驗和如何防止可能的還原產物對環境的影響。

學生分組實驗：2人一組，按討論得到的實驗方案完成Cu與濃硫酸反應的實驗，允許有其它不同的實驗方案并存。觀察實驗現象，相互交流并得出結論。

小組匯報：(1)常溫下無明顯現象，加熱后能反應

(2)銅片表面有黑色物質出現(可能是什么物質，能否用簡單的實驗加以驗證?)

(3)試管內有酸霧產生(新問題：這又是怎樣產生的?)

(4)品紅溶液褪色(新問題：是什么物質?是什么元素得電子?)

(5)上層溶液加到水中變藍色

(6)底部有白色晶體生成(新問題：這是什么物質?如何證明是無水硫酸銅呢?既然有水生成。為什么硫酸銅不變藍?濃硫酸的吸水性與無水硫酸銅比較怎樣?)

討論：(1)整個過程中發生了什么反應?化學反應應如何表示?濃硫酸顯示了什么性質?

(2)若銅過量，硫酸是否會被完全消耗?

結論： (1)濃H₂SO₄具有強氧化性。加熱時能與絕大多數金屬反應(Pt、Au除外)，一般還原產物為SO₂，常溫時Al、Fe遇濃H₂SO₄會產生鈍化。

氧化性：濃H₂SO₄>稀H₂sO₄。

2．4 聯系實際綜合創新

講述：濃硫酸除了與金屬單質反應外，在加熱條件下能與非金屬單質如C、S等發生氧化還原反應。如：C+2H₂sO₄ CO₂ ↑+2SO₂ ↑+2H₂O演示：按下圖要求完成實驗，要求學生仔細觀察實驗現象，并作出解釋。

交流討論：(1)裝置A、B、C、D、E中各有什么現象?并說出B、C、D、E中各試劑的作用。什么現象能說明產生的混合氣體中含有CO₂?

(2)蔗糖與濃硫酸混合后，形成疏松多孔的海綿狀的炭，同時可聞到刺激性氣味，請問原因是什么?整個過程中濃硫酸顯示了哪些性質?

(3)請用化學方程式表示A中發生的化學反應。

(41若只用A、C、E能否同樣能證明它們反應的產物?請說明理由。

學生分析討論略。

小結：濃硫酸具有強氧化性，除了能與金屬單質反應外，還能將非金屬單質(如C、S等)、某些化合物(如S^2-、I^-、Br^-等)氧化。

2．5依據規律系統整合

講述：今天，我們用兩類不同的還原劑驗證了濃硫酸的強氧化性。請大家依據性質與用途的相互關系，構思這一節課的主要內容。

投影：(見右圖)

作業：(1)基礎性習題略

(2)研究性學習小課題

實驗步驟：在一大試管中加入少量的NaBr固體，再加入約3mL CCl₄，然后加入約2mL的濃硫酸，并在試管口放置濕潤的品紅試紙，觀察實驗現象。請查閱有關資料后，結合實驗現象解釋下列問題。

①解釋試管口形成白霧的原因。CCl₄的作用是什么?使濕潤的品紅試紙褪色的原因是什么?

②請寫出可能發生的化學反應方程式，并指出濃硫酸顯示了哪些性質。

③濃硫酸能否用來干燥HCl、H₂s、HI、HBr等氣體?

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。