基于真實情境“工業脫硫法”的二氧化硫教學設計

孫麗

新課標指出，學生能否應對和解決陌生的、復雜的和開放性的真實問題情境，是檢驗其核心素養水平的重要方面。以往的教學中對于二氧化硫的教學設計的情境通常從“食品”“酸雨”“功與過”的角度，本文則是以實際工業生產中常用的脫硫法為情境載體，從工業脫硫法的應用中探尋二氧化硫的性質，進而從物質類別以及元素價態的角度對二氧化硫進行學習和分析。

一、教學內容分析

該節課的內容選自蘇教版必修1專題4“硫與環境保護”，該專題的教學內容將圍繞硫及其化合物的性質、應用及相互轉化介紹了硫元素及其化合物的知識。本單元主要介紹二氧化硫、亞硫酸、濃硫酸的有關知識，讓學生認識硫及其化合物的轉化，了解學習元素化合物的一般方法，幫助學生建構元素及其化合物的知識網絡。基于物質的類別、核心元素價態以及物質的特性視角去預測二氧化硫的性質，提供給學生認識元素化合物的一般方法和認識視角。該部分教學內容承接“氯、鈉”元素化合物知識的從物質類別視角學習物質，又從核心元素價態新的視角認識其氧化性和還原性，從而為后面“氮、鐵”等變價元素物質的學習做鋪墊，因此該內容在整個教學過程中起到承上啟下的作用。

二、教學目標

1.通過二氧化硫物質的辨別，能夠預測二氧化硫的性質，形成基于物質類別預測物質性質的視角。

2.通過二氧化硫還原性和氧化性的實驗探究，能夠設計實驗并且驗證其性質，形成基于元素價態預測和驗證物質性質的視角。

3.通過二氧化硫漂白作用的實驗，能夠認識到二氧化硫的特性，形成基于物質特性認識典型物質性質的視角。

4.能概括和運用典型物質性質的一般認識框架，分析和預測物質可能具有的化學性質。

三、教學思路

該教學設計以“知識線”、“情境線”、“素養線”貫穿整節課，具體如圖1所示。

四、教學過程

板塊一：初識二氧化硫

[展示圖片]二氧化硫是空氣質量檢測報告中必不可少的一項指標，那么二氧化硫是什么？請同學們跟隨老師的腳步一起走進對于二氧化硫的認識。

[實驗展示]（1）裝在礦泉水瓶中的SO2氣體。（2）扇聞。（3）加水溶解，并迅速蓋上瓶蓋，觀察。與另一瓶氣體對比。（4）根據相對分子質量確定收集方法。

[PPT展示]展示：初識SO2

顏色、狀態、氣味、密度、溶解性、毒性

[過渡]二氧化硫是有毒氣體，空氣中含量過多會引起呼吸道疾病、形成酸雨腐蝕建筑等危害。從生態環境部發布的二氧化硫1981 - 2018年的平均濃度變化以及今年九月全國空氣質量報告中可以看到二氧化硫的濃度在持續減少。

板塊二：基于物質類別的視角再識二氧化硫

[講解]想要減少二氧化硫的排放，除了減少化石燃料的使用外，對于生產中產生的二氧化硫廢氣進行處理或回收利用也是十分重要的一個環節。我們看一下現在主要的幾種工業脫硫法。

[PPT]工業上煙氣脫硫的方法

鈉堿液吸收法、氨脫硫法、催化氧化法、堿性氧化鋁法。

[資料卡片1]鈉堿液吸收法：主要利用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫可以轉變為亞硫酸鈉。應用：得到的亞硫酸鈉用于造紙工業。

[任務1]根據資料卡1書寫化學方程式，判斷二氧化硫的物質類別并且預測二氧化硫的性質。

[書寫]書寫化學方程式：

SO2 +2NaOH =Na2SO3+H2O

[總結]二氧化硫屬于酸性氧化物。預測二氧化硫的性質為：

（1）與堿反應生成亞硫酸鹽和水。

（2）與水反應生成亞硫酸。

（3）與堿性氧化物反應。

[過渡]但是燒堿溶液的價格成本較高。展示原料價格，因此工業生產往往采用價格較低廉的堿性物質。思考應用選用哪些物質？

[生]工業生產考慮成本，首先考慮應用生石灰或堿石灰。

[PPT展示]傳統工業應用最為廣泛的是石灰石一石膏法，但是現在處于“碳達峰”和“碳中和”的大背景下，時代賦予我們新的使命，從低碳的角度考慮，石灰石-石膏法產生CO2較多，因此現在工業轉用氨脫硫法，請同學們閱讀資料卡片2。

[資料卡片2]氨脫硫法：將二氧化硫通到足量濃氨水中得到亞硫酸銨，然后通入氧氣即可制得硫酸銨可用于農業化肥。

[任務2]①根據資料卡2書寫化學方程式；②并且分析硫元素的價態變化；③基于元素化合價態預測二氧化硫的性質。

[書寫]書寫化學方程式

SO2 +2NH3·H2O=（NH4） 2SO3+H2O

2（ NH4） 2SO3+ O2 =2（ NH4 ）2SO4

[講解]硫的化合價：+4、+6。化合價升高，作為還原劑，具有還原性（+4價的硫有二氧化硫、亞硫酸以及亞硫酸鹽）；從價態角度分析S處于中間價態，可以降低，應該具也有氧化性。

板塊三：基于元素價態的視角再識二氧化硫

[實驗探究]利用桌面上的實驗試劑和儀器，設計實驗方案，去驗證二氧化硫的性質。

（硫化氫的水溶液、二氧化硫水溶液、高錳酸鉀水溶液）

[生]設計實驗方案：

1.根據高錳酸鉀溶液具有強氧化性，將其與二氧化硫水溶液混合，可以發現高錳酸鉀溶液褪色。從而表現出二氧化硫具有還原性。

2.將硫化氫溶液與二氧化硫水溶液混合，發現產生了黃色的單質，猜測可能產生硫單質（黃色的固體），因此二氧化硫具有氧化性。

[展示視頻]二氧化硫和硫化氫氣體燃燒產生硫單質的反應。

[展示PPT]1.SO2的還原性2.SO2的氧化性

[問]工業上也可以利用二氧化硫的氧化性和還原性脫硫，根據資料卡片3和4分別判斷是應用二氧化硫的什么性質？

[資料卡片3]催化氧化法：在五氧化二釩的催化劑作用下，二氧化硫可以與空氣中的氧氣作用生成三氧化硫。這種處理方法條件高，且為可逆反應，效率低。但工業上利用這一原理來生產硫酸。

[PPT]展示反應原理：

[資料卡片4]堿式氧化鋁法：將強堿與氧化鋁制成球形，可以吸收廢氣中的二氧化硫，其程度可高達90%，如果這種裝置吸收達到飽和，可在150 - 350℃的范圍內回收。其產生的二氧化硫可在650℃時和一氧化碳反應，得到固體硫。回收的二氧化硫可以生產高純度的硫

[問]根據資料卡片3和4，寫出脫硫的反應原理并且分析利用了二氧化硫的什么性質？

[講解]二氧化硫的去除方法還有很多，對于工業生產的選擇要考慮多方面的因素，比如說成本、原料以及工藝設備要求等。

板塊四：基于物質特性的視角辨別二氧化硫——漂白性

[過渡]以上我們基于物質類別視角和元素價態視角，探究并認識了二氧化硫的性質。那么二氧化硫還有沒有其他性質呢？接下來我們一起觀看這樣一個視頻。

[視頻]觀看二氧化硫與品紅溶液的反應。觀察現象，思考你能得到什么結論？

[講解]二氧化硫通人品紅溶液中品紅褪色，加熱后恢復顏色、二氧化硫可以漂白，并且這個過程是可以恢復的。

[PP展示]二氧化硫的漂白性原理：二氧化硫與有色物質化合生成無色物質，無色物質不穩定，加熱后又恢復成原來的顏色。

[PPT展示]漂白性的工業應用。漂白紙張、草帽等。對比漂白原理：（1）吸附型漂白；（2）氧化型漂白；（3）化合型漂白。

[提升任務]二氧化硫過多排放到空氣中會形成硫酸型酸雨，根據你所學到的知識，寫出二氧化硫形成硫酸型酸雨的2種途徑。

四、教學反思（略）

（收稿日期：2023-11-02）