“二氧化硫的性質” 教學設計

摘要：從學生熟悉的空氣質量指標切入，“走近”二氧化硫，“初識”二氧化硫，進而通過系列實驗設計，系統、全面、深刻地揭示二氧化硫的酸性、還原性、漂白性，完整地構建二氧化硫性質的知識網絡。

關鍵詞：二氧化硫；酸性；還原性；漂白性

文章編號： 1005–6629(2012)5–0041–03 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B

1 背景分析

二氧化硫的含量是空氣質量的重要指標之一。二氧化硫與人類健康和生存環境休戚相關。酸性、還原性、漂白性是二氧化硫基本的和突出的化學性質。筆者構想從學生熟悉的空氣質量指標切入，“走近”二氧化硫，“初識”二氧化硫，進而通過系列實驗設計，系統、全面、深刻地揭示二氧化硫的化學性質，完整地構建二氧化硫性質的知識網絡。以下是這一構想的教學實踐。

2 教學目標

（1）從生活經驗初步體悟二氧化硫的水溶性、酸性和刺激性。

（2）通過二氧化硫與水的反應，認識可逆反應；由亞硫酸的不完全電離和分步電離，理解二氧化硫水溶液中的組成微粒和微粒大小順序。

（3）通過設計和實施探究性和對比性實驗，認識二氧化硫的酸性、還原性和漂白性。促進觀察、分析、概括等能力的發展。

3 教學過程

3.1 “走近”二氧化硫

[情境導入] 2011年12月19日~2011年12月29日“上海市空氣質量日報”表格和變化圖。（表、圖略）

[教師提問]空氣中的二氧化硫有什么危害？

[學生觀察并回答] 二氧化硫有毒、有刺激性；二氧化硫是酸雨的主要成因。

[教師分析]酸雨的主要成因是二氧化硫，二氧化硫上升到空中，與水汽結合生成亞硫酸SO2+H2O= H2SO3，隨著雨水降落到地面。

[問題討論]某校化學興趣小組的同學采集酸雨樣品，每隔一定時間測定其pH，得到下列數據：

采集到的酸雨放置一段時間后，pH發生變化的主要原因是什么？

[學生思考并回答]亞硫酸H2SO3被空氣中的氧氣氧化，生成硫酸。

[師生總結] 亞硫酸是較弱的酸，不完全電離，而硫酸是強酸，完全電離，亞硫酸被氧化成硫酸后，溶液酸性增強，pH變小，當亞硫酸完全轉化為硫酸后，pH保持恒定。

[師生歸納]二氧化硫是酸雨的主要成因；二氧化硫與水結合生成亞硫酸：SO2+H2O=H2SO3；亞硫酸易被空氣中的氧氣氧化，生成硫酸：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4

設計意圖：從學生的生活經驗和知識經驗出發，“走近”二氧化硫，“初識”二氧化硫，為后續深入探究作好鋪墊。

3.2 二氧化硫的性質

3.2.1 物理性質

[呈現資料]二氧化硫是無色、有刺激性氣味的氣體，有毒、易液化（mp：-10℃），易溶于水（1體積水溶解40體積二氧化硫），密度比空氣大。

3.2.2 化學性質

（1）二氧化硫的酸性

[實驗1] 將幾滴紫色石蕊試液滴加到SO2水溶液（約2 mL）中，觀察現象。（溶液顯紅色）

[教師]寫出SO2與水反應的化學方程式以及亞硫酸的電離方程式。

[學生嘗試] SO2+H2O H2SO3；

H2SO3 HSO3-+H+，HSO3- SO32-+H+

[教師講解] SO2與水反應生成H2SO3不穩定，同時分解為SO2和H2O，像這種在相同條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應，叫做可逆反應。

H2SO3作為二元弱酸，酸性主要取決于其第一步電離，第二步電離更加微弱。因此，SO2水溶液中，分子有：SO2、H2SO3、H2O；離子有：H+、HSO3-、SO32-、OH-（極少）；且：H+＞HSO3-＞ SO32-＞OH-（極少）

設計意圖：從二氧化硫與水的反應感悟并初步建立可逆反應概念。由亞硫酸的不完全電離和分步電離，理解溶液中的組成微粒和微粒大小順序。

[實驗2] 步驟及現象

[教師]寫出以上實驗步驟中發生反應的化學方程式及離子方程式。

[學生嘗試] SO2+Ba(OH)2=BaSO3↓+H2O

SO2+Ba2++2OH-=BaSO3↓+H2O

BaSO3+2H+=Ba2++SO2↑+H2O

[教師強調]步驟②表明，BaSO3不溶于水，但溶于稀鹽酸。

[實驗3] 步驟及現象

[教師設問]為什么步驟①中沒有生成沉淀？

[學生回答]二氧化硫水溶液與氯化鋇不反應。

[教師追問]如果二氧化硫水溶液與氯化鋇反應生成了亞硫酸鋇，反應方程式如何表示？

[學生嘗試] SO2+H2O+BaCl2=BaSO3↓+2HCl

[教師強調]我們知道，BaSO3不溶于水，但溶于稀鹽酸。所以，該反應不能發生。

[教師設問]為什么步驟②中出現了大量白色沉淀？請寫出發生反應的化學方程式及離子方程式。

[學生嘗試] SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O

Na2SO3+BaCl2=BaSO3↓+2NaCl

SO2+2OH-=SO32-+H2O

SO32-+Ba2+=BaSO3↓

[教師講解]在二氧化硫水溶液中，亞硫酸根是亞硫酸第二步電離產生的，其濃度很低，不足以與鋇離子結合成亞硫酸鋇沉淀。在二氧化硫水溶液中加入氫氧化鈉后，生成了大量的亞硫酸根，然后亞硫酸根與鋇離子結合成亞硫酸鋇沉淀。

設計意圖：實驗2和實驗3是一組對比實驗。實驗和教師的分析，旨在讓學生感悟到亞硫酸根與鋇離子濃度都足夠大時，才能結合成亞硫酸鋇沉淀；二氧化硫水溶液中亞硫酸根濃度很低，加入堿后，可生成大量的亞硫酸根。

（2）二氧化硫的還原性

[實驗4] 步驟及現象

[教師設問] 為什么放置一定時間的二氧化硫水溶液中滴加氯化鋇后出現了渾濁？生成了什么沉淀？

[學生思考、聯想]二氧化硫水溶液放置一定時間后，有少部分被氧化生成了硫酸，硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀。

[教師]寫出生成硫酸鋇沉淀的有關反應化學方程式及離子方程式。

[學生嘗試] 2SO2+O2+2H2O=2H2SO4

2SO2+O2+2H2O=4H++2SO42-

SO42-+Ba2+=BaSO4↓

[教師設問]在實驗室里，還有哪些氧化劑可能把二氧化硫水溶液氧化生成硫酸？

[學生思考、交流]高錳酸鉀溶液、雙氧水、氯水、漂液……。

[實驗5] 步驟及現象

[教師] 寫出以上系列實驗中二氧化硫水溶液被氧化生成硫酸的離子方程式。

[學生嘗試]

5SO2+2H2O+2MnO4-=4H++5SO42-+2Mn2+

SO2+ClO-+H2O=SO42-+Cl-+2H+

SO2+H2O2=SO42-+2H+

SO2+X2+2H2O=4H++SO42-+2X-（X=Cl、Br、I）

SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+

[師生歸納]二氧化硫水溶液能被O2、KMnO4、NaClO、H2O2、Cl2、Br2、I2、FeCl3等很多氧化劑氧化為硫酸。

設計意圖：實驗4和實驗3也是一組對比實驗，旨在讓學生體會到二氧化硫水溶液易被氧化，“暗示”二氧化硫的還原性。實驗5進一步強化二氧化硫的還原性，同時豐富對物質氧化還原性的認識，鞏固離子方程式的書寫和氧化還原反應方程式配平技能。

（3）二氧化硫的漂白性

[教師]在實驗1里，將幾滴紫色石蕊試液滴加到SO2水溶液中，溶液變紅色。品紅也是一種常見的酸堿指示劑，若將幾滴品紅試液滴加到SO2水溶液中，顏色會發生怎樣的變化？

[實驗6]步驟及現象

[教師講解]二氧化硫能與品紅生成不穩定的無色物質，故能漂白品紅。但這種無色物質容易分解，而又恢復原來的紅色。

[實驗7]用膠頭滴管將SO2水溶液逐滴滴入含酚酞的氫氧化鈉溶液中，至紅色完全褪去。

[教師設問]紅色褪去的原因可能是什么？如何驗證紅色褪去的原因？

[學生思考、討論]紅色褪去的原因可能有（1）H2SO3中和NaOH，溶液呈中性；（2）SO2起漂白作用使酚酞褪色；可向褪色后的溶液中再滴加少量NaOH溶液，若又顯紅色，則是原因（1）；若不再顯紅色，則是原因（2）。

[實驗8]向實驗7所得溶液中繼續滴加氫氧化鈉溶液（溶液又顯紅色）。

[教師歸納]以上實驗表明，二氧化硫能使品紅漂白但不能使顯色后的石蕊和酚酞漂白。可見二氧化硫的漂白有很強的選擇性。

[資料卡片]工業上常用二氧化硫來漂白紙漿、毛、絲、草帽辨等。二氧化硫的漂白作用是由于它能跟某些有色物質生成不穩定的無色物質。這種無色物質容易分解而使有色物質恢復原來的顏色，因此用二氧化硫漂白過的草帽辨日久又變成黃色。此外，二氧化硫還用于殺菌消毒等。二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法商販非法用來加工食品，以使食品增白等。食用這類食品，對人體的肝、腎臟等有嚴重損害，并有致癌作用。

[圖片呈現]葡萄酒標識“微量二氧化硫”作防腐劑；用硫磺“薰蒸”銀耳。

設計意圖：實驗6揭示二氧化硫的漂白性及其特點。實驗7的探究和實驗8的驗證，同時與實驗6也構成對比，旨在突出二氧化硫漂白的選擇性。“資料卡片”意在培養學生正確的和全面的化學觀。

[師生歸納] SO2的主要化學性質

①具有酸性氧化物的通性；②具有還原性；③具有漂白性

4 評價反思

（1）本課以二氧化硫水溶液代替二氧化硫氣體，使得實驗操作變得簡便易行，同時也最大限度地減少了二氧化硫對健康和環境的危害。

（2）從學科邏輯的角度來看，二氧化硫水溶液的性質不完全等同于二氧化硫的性質。但以二氧化硫水溶液為載體認識二氧化硫的性質還是合適的、科學的。

（3）重視通過實驗手段感知二氧化硫的化學性質，突出實驗的系列性、對比性和探究性，重視氧化還原反應和離子反應概念對元素化合物學習的指導作用以及在元素化合物的學習中鞏固、應用化學用語，是本教學實踐的重要特點。

（4）“教學不僅僅是一種告訴、傳授，還應當引導學生去經歷、去體驗、去感悟、去發現。”[1]本課正是努力踐行這樣的追求。

參考文獻：

[1]曹培英.教學反思的涵義、分類與內容 [J].小學教學研究，2010，（12）：4~6.