本节内容选自新人教版高中化学必修第二册第五章第一节(第二课时)。
在中学化学中,浓硫酸是最具有代表性的含氧强酸,是中学化学学习必须掌握的重要知识。
根据国家教育部制定的化学教学大纲要求,要求能够分析知识的内在联系与区别、能够综合运用知识解决一些简单的化学问题。其中,浓硫酸的“强氧化性”是浓硫酸化学性质的重中之重,也是本堂教学的重点所在。硫酸的性质不仅是本课的重点,而且贯穿于中学化学的始终,也是各类考试中常常设计的热点。
教学目标与核心素养1. 教学目标
(1)了解硫酸的酸性和浓硫酸的特性;
(2)能设计实验检验硫酸根离子。
2. 核心素养
(1)结合浓硫酸与铜的反应,基于证据探究浓硫酸氧化性,提升学生证据推理与模型认知的学科核心素养;
(2)设计“硫酸根离子的检验实验”,对构成物质的离子进行检验,提升学生宏观辨识与微观探析的学科核心素养。
教学重点和难点1. 重点:浓硫酸的特性、硫酸根离子的检验;
2. 难点:浓硫酸的特性。
教学过程1.引入
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,同时也是衡量一个国家化工发展水平高低的重要标志。
工业上一般以硫黄或其他含硫矿物(如黄铁矿)为原料来制备硫酸。金属冶炼时产生的含二氧化硫废气经回收后也可用于制备硫酸。
我们今天这节课就来学习硫酸的性质。
2.练习
根据上面关于工业制硫酸的介绍和上节课所学内容,写出相关的化学反应方程式。
3.演示实验
在NOBOOK虚拟实验中,将一杯浓硫酸放置在电子天平上,观察示数的变化,并思考发生该现象的原因。
NOBOOK虚拟实验
可以观察到,天平的示数在不断增加,可能是什么原因?
(浓硫酸和空气中的某种物质发生了反应、浓硫酸直接吸收了空气中的某种物质)
事实上,硫酸和氮气、氧气、二氧化碳、稀有气体等都不会发生反应,所以只能是浓硫酸吸收了空气中的某种物质,导致溶液的质量不断增加。
再给同学们一个信息:敞口久置的浓硫酸,浓度会逐渐减小,请大家结合这个信息,推测浓硫酸吸收的是空气中的什么物质?(水蒸气)这就是浓硫酸的第一个特性——吸水性。
要注意的是,吸水性是浓硫酸的物理性质,浓硫酸吸水的过程是一个物理变化。
4.探究实验
在NOBOOK虚拟实验中进行浓硫酸脱水性之黑面包实验,观察实验现象并思考,黑色的物质是什么?这是物理变化还是化学变化?这个过程体现了浓硫酸的什么性质?
NOBOOK虚拟实验
可以观察到,在盛有蔗糖的烧杯中加入浓硫酸后,蔗糖变黑、体积膨胀,形成了黑面包。这种黑色的物质是炭单质,因为生成了新的物质,所以这是一个化学变化,硫酸直接将蔗糖中的氢氧元素按水的组成比夺取出来,体现的是浓硫酸的脱水性。
5.演示实验
【实验5-3】在带导管的橡胶塞侧面挖一个凹槽,并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝。在试管中加入2 mL浓硫酸,塞好橡胶塞, 使铜丝与浓硫酸接触。加热,将产生的气体先通入品红溶液和石蕊溶中,观察实验现象,向外拉铜丝,终止反应,冷却后,将试管中的物质慢慢倒入盛有少量水的另一支试管里,观察溶液的颜色。请同学们观察实验现象,并填写下表。
回顾刚才的实验,可抽动的铜丝有什么作用?浸有碱液的棉花团有什么作用?
(通过可抽动的铜丝来控制反应的发生或停止;浸有碱液的棉花团可以吸收多余的二氧化硫,以防止污染环境。)
我们知道稀硫酸是不能与铜发生反应的,而浓硫酸却可以,因此这也是浓硫酸最重要的特性——强氧化性。浓硫酸中有大量未电离的硫酸分子,在发生反应时,主要依靠的是 6价的硫的氧化性,而还原产物也非氢气而是二氧化硫。
6.教师讲述
虽然浓硫酸有强氧化性,但是日常生活中却常用铁罐来贮存和运输浓硫酸,同学们猜猜这是什么原因?
可能大多数同学会觉得铁在常温下不能与浓硫酸反应,但其实恰恰相反,铁在常温下也能与浓硫酸反应,但是会在铁表面产生一层致密的氧化膜,阻止浓硫酸和内部的铁继续反应,这个现象叫做钝化。
铝同样具有这个性质,不过在加热时,浓硫酸可以与铁、铝表面的氧化膜继续反应,所以贮存浓硫酸的铁罐一定要严禁受热。
7.探究
思考,硫酸根和钡离子可以反应生成硫酸钡沉淀,我们如何利用这个性质来检验未知溶液中是否含有硫酸根离子?
方案一:直接在溶液中滴加氯化钡溶液,如果有白色沉淀产生,说明溶液中含有硫酸根离子,是否可行?
方案二:在溶液中滴加氯化钡溶液,如果有白色沉淀产生,再滴加稀盐酸,沉淀不溶解,说明溶液中含有硫酸根离子,是否可行?
在检验硫酸根时,需要考虑其它离子的影响,直接滴加氯化钡溶液是不可行的,因为碳酸钡也是白色沉淀。先滴加氯化钡,再加稀盐酸依然不可行,因为产生的沉淀还可能是氯化银。考虑到这两种离子的影响,请大家设计可行的检验方案,并在NOBOOK虚拟实验中利用硫酸钠溶液、硝酸银溶液和碳酸钠溶液进行验证,看看利用你的方法是否能正确地检验出硫酸钠溶液?
板书设计1. 浓硫酸
(1)吸水性(物理性质)
(2)脱水性(化学性质)
(3)强氧化性: 6价的硫元素,还原产物一般是二氧化硫
注意:常温下铁、铝遇浓硫酸钝化
2. 硫酸根离子的检验
取少量溶液于试管中,先加过量稀盐酸酸化(排除碳酸根离子干扰),无沉淀产生(排除银离子干扰),再加入氯化钡溶液,有沉淀产生,证明原溶液中含有硫酸根离子。
NB虚拟实验(化学):
https://www.nobook.com/huaxue.html