从生活中感悟化学《二氧化硫的性质》教学设计及案例

获2008年江苏省中小学教研室论文评比一等奖1酸性氧化物硫酸工业食品安全环境保护氧化性还原性二氧化硫从生活中感悟化学——《二氧化硫的性质》教学设计及案例南京市金陵中学李惠娟210005设计思想与教学目标二氧化硫是高中化学中众多元素化合物的典型代表物。它因集多种角色于一身，融多向折射于一体（见右图），使其成为中学教学的重点，也是老师教学设计的“宠儿”。本节课教学设计的特点是抛开常见教学设计中的传统思想和固有模式的束缚，如众所周知的酸雨问题，而是从关注与人人生存关系最为密切的食品安全及加工这一社会热点问题入手，注重最贴近学生的问题和感兴趣的事物出发创设问题情景，激发学生对生活中的现象进行探究的兴趣和愿望，引导学生将所学的化学知识与解决生活、社会等实际问题结合起来。一方面让学生通过实验探究归纳出SO2的性质，认识SO2的性质在生产生活中的广泛应用，体验科学研究的过程、方法；另一方面引导学生树立良好的食品安全意识、法制意识，帮助学生在未来做一个负有责任心的公民；让学生认识到化学物质在造福人类、推动人类社会物质文明发展中所起的作用，并形成化学物质的不合理应用也会引起损害生命健康、环境污染等社会问题的观点，逐步树立合理应用化学物质的科学观。教学设计及过程【情景导入】二氧化硫已成为现在食品安全的大敌【设问选择】假如同学们去市场购买银耳，你将会选择下列图中的哪一种？图片展示：两种外貌截然不同的银耳：第一种色泽暗淡、性状干枯；第二种个体丰满、颜色润白。【讨论交流】同学们大多喜欢第二种，原因是它卖相好，诱人喜爱。也有少数同学表示犹豫，理由是第二种可能是经漂白美化过的。【质疑探究】不法分子是如何进行食品“美白的”？【新闻连线】央视《生活》报道：银耳竟用硫磺熏致癌物超标百倍银耳有“菌中之冠”的美称！不少人把它看作是营养滋补佳品。然而不法生产者为了把银耳变白，用硫磺加以薰蒸，满足了消费者银耳越白越好的错误心理。据悉，近日有关部门在上海、北京、福建市场几十种银耳商品进行检查，无一合格，残留二氧化硫严重超标……。二氧化硫已成为食品安全的头号元凶——它被不法生产者用作腌制蔬菜中的防腐剂、米面食品中的美白剂、脱皮蔬果中的抗氧化剂、香蕉龙眼的催熟剂……图——在塑料帐篷中用硫磺熏银耳获2008年江苏省中小学教研室论文评比一等奖2设计意图：“民以食为天”，而现实中我们的食品安全问题令人触目惊心！教学的中心即是生活,在实际生活中去选定某些典型真实的事例,设计出能对学生的知识、情感、意识产生强烈刺激或构成挑战的问题,不仅激起学生的求知欲望，更重要的是加强法制意识和社会责任感的教育，使教学具有鲜活的生命力。【情景模拟】探究硫燃烧的产物——二氧化硫能具有漂白性吗？操作：在钟罩中预先放有新鲜的红花、绿叶、果皮（青香蕉）等各少许，用燃烧匙进行硫的燃烧实验。现象：一段时间后红花、绿叶、香蕉皮的颜色逐渐变黄、变白。结论：二氧化硫具有漂白性。设计意图：“耳听为虚，眼见为实”，媒体新闻消息是间接得来的，而情景模拟能使学生亲眼目睹，亲身感受，更具有真实感和说服力。【生活应用】二氧化硫为何成为质检、卫生部门追查的食品安全的头号元凶？老百姓购买这类食品时如何尽可能擦亮眼睛，让我们的餐桌越来越安全？【捕捉信息】从上述实验和资料卡片1、2中你能获取二氧化硫的哪些物理性质？设计意图:从提供资料卡片的方式不仅让学生了解食品中二氧化硫残留量超标对人体健康的损害，学会简单判别银耳等食品优劣的方法，积累生活经验，以免受骗上当，而且从生活视角巧妙进入化学视角，自然引出二氧化硫的物理性质。【归纳补充】一、二氧化硫的物理性质二氧化硫气体无色、易溶于水、有刺激性的气味、易液化、密度比空气大。【实验探究】二氧化硫气体的溶解性及其水溶液的酸性、漂白性。演示：①把盛满SO2气体的试管倒立于水中。②至液面稳定后，堵住管口，移出水面。③将试管中液体分成二份，一份用pH测定，并滴入紫色石蕊试液、另一份滴入品红试液。现象：①中管内液面的上升，③中溶液pH＜7，石蕊试液变红，品红试液褪色。结论：二氧化硫的水溶液显酸性；能使品红试液褪色，但不能使石蕊试液褪色。【讨论导出】二、二氧化硫的化学性质性质1．与水的反应SO2＋H2OH2SO3（分析可逆反应特征）（亚硫酸：中强弱酸，不稳定，只能存在于水溶液中）【资料卡片1】二氧化硫是食物的“化妆品”，目前食品不合格多半因为SO2。二氧化硫遇水会形成亚硫酸，而亚硫酸及其盐可引起人们支气管痉挛，并会在人体内转化成致癌物质亚硝胺。如果食品中二氧化硫残留量超标，长期食用这类食品，对人体的肝、肾脏等有严重损害，并有致癌作用。【资料卡片2】专家提醒：天然的银耳从色泽上看，颜色是很自然的淡黄色的；从形状上看，好的银耳形形是完整的，泡过以后不蔫不软；从气味上看，好银耳的气味应该是自然芳香。如果颜色很白、能闻到刺激性的气味或对舌有刺激或辣的感觉，就可能是经过硫磺熏蒸的。获2008年江苏省中小学教研室论文评比一等奖3性质2．二氧化硫的漂白性某些有机色质(含水)褪色复原【回忆思考】我们已学过还有哪些物质具有漂白脱色作用？【交流共享】有Cl2、HClO、Na2O2、H2O2、O3、活性炭等【实验探究】二氧化硫的漂白性与氯气的漂白性相同吗？设计方案、实验操作、观察现象、推断结论：实验现象结论①在二份浓氯水中分别滴入石蕊和品红试液。溶液均褪色氯水漂白范围较二氧化硫广②在盛有已通SO2漂白的品红溶液（无色）的小试管上部放一小块红色花瓣，加热试管。溶液变红而花瓣变白二氧化硫的漂白性不稳定，加热易复原，有一定可逆性③在已使品红试液褪色的氯水试管的小试管上部放一小块红色花瓣，加热试管。溶液不变红且花瓣也不变白氯水的漂白性稳定，加热不复原【分析原理】Cl2等氧化剂是将有机色素氧化而褪色，一旦氧化，很难复原，具有不可逆性。而SO2是与某些有机色素化合生成无色的不稳定的化合物，加热或久置分解而恢复原来的颜色，所以SO2的漂白性不稳定。【资料支持】【组织讨论】比较SO2和Cl2水溶液的漂白性SO2Cl2漂白原因漂白效果漂白范围对紫色石蕊的作用对品红的作用两气体混合对漂白的影响【发散归纳】试从漂白原理对SO2、Cl2、Na2O2、HClO、O3、H2O2、活性炭漂白脱色进行分类。二氧化硫的漂白原理：SO2溶解于水成亚硫酸，亚硫酸跟有色的有机物质直接结合而成无色化合物。品红的结构里有一个发色团，该发色团遇到亚硫酸后，生成不稳定的无色化合物，改变了发色团的结构。这种无色化合物不稳定，遇热时，又分解为发色团。SO2△获2008年江苏省中小学教研室论文评比一等奖4物质漂白机理反应本质脱色特点SO2化合反应化学反应不稳定、可逆Cl2、Na2O2、HClO、O3、H2O2氧化反应化学反应稳定、不可逆活性炭吸附作用物理变化不稳定【生活应用】我们生活中经常见到的课本、报纸、草帽、织物等，崭新的时候非常白净，为什么过几年就会变黄？你预测可能是用哪种漂白剂？【判断解释】可能用二氧化硫的漂白，它具有不稳定性。设计意图:通过实验奇特的现象去激发学生思考SO2漂白与Cl2漂白的不同，发散比较二氧化硫的漂白性机理与HClO、Na2O2等不同，不仅学会分类思考问题，寻求资料获得支持，而且明白分析现象要从其本质、原理去考虑，要认识事物的全面性。【生活探究】日常生活中我们经常见到削皮的土豆、荸荠等露置于空气中很快变色，但家庭主妇常把它去皮后浸泡于水中，土豆等就不易变色，这是为什么？菜场里小贩们削皮土豆并不泡在水中，但能放上半天甚至一整天，这又是为什么？【猜想交流】去皮土豆等浸泡于水中可减少与空气的接触，可抑制其氧化变色。【新闻线索】【引发思考】二氧化硫能能抑制氧化，说明它具有怎样的性质？【推断假设】性质3．二氧化硫的还原性【探索论证】二氧化硫具有还原性吗？可设计哪些方案？如何选择试剂？【交流讨论】核心关键：选择合适的氧化剂，发生现象明显的氧化还原反应，如颜色变化等。方案1：二氧化硫能否使KMnO4溶液褪色。方案2：二氧化硫能否使氯水、溴水溶液褪色。方案3：二氧化硫能否使FeCl3溶液褪色,并可加入BaCl2溶液进一步检验。方案4：二氧化硫水溶液，滴加氯化钡溶液，再滴加过氧化氢溶液，振荡。……【分组实验】全班分工，完成四个实验，记录现象，并汇报交流，导出结论：实验现象结论实验1紫红色褪去SO2能被KMnO4溶液氧化实验2浅黄绿色或浅棕黄色褪去SO2能被氯水、溴水氧化实验3黄色褪去，加入BaCl2后出现白色沉淀SO2能被FeCl3溶液氧化成SO42-，SO42-与Ba2+生成BaSO4实验4先无沉淀，后出现白色沉淀SO2与BaCl2不反应，但能被H2O2氧化氧化成SO42-。【引导思考】⑴如何论证二氧化硫使KMnO4等溶液褪色不是漂白褪色？脱皮蔬果：二氧化硫=抗氧化剂据了解，目前市场上用二氧化硫溶液浸泡脱皮蔬菜的现象相当普遍。“不浸泡的话，蔬菜一般几小时就变得颜色暗淡不新鲜。经营者为了能使产品卖相好看，采用这种方法不仅能抑制氧化，还能使食物表面光洁、颜色润白，且很少有疤痕。”执法人员透露，几乎90%的脱皮蔬菜二氧化硫超标。获2008年江苏省中小学教研室论文评比一等奖5⑵为什么二氧化硫具有还原性？它可能有氧化性吗？⑶SO2与BaCl2不反应，能与Ba(OH)2溶液反应吗？为什么？【交流探讨】⑴利用二氧化硫漂白的不稳定性，将褪色后溶液加热若不复原，则说明之。⑵从S元素化合价进性分析。+4价S处于S元素的中间价态，既可升高又可降低。⑶二氧化硫是一种酸性氧化物【归纳推断】性质4．二氧化硫的氧化性如：2H2S+SO2==3S+2H2O性质5．具有酸性氧化物的通性⑴与碱溶液反应：Ba(OH)2+SO2==BaSO3↓+H2OCa(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O⑵与碱性氧化物的反应：SO2＋CaO＝CaSO3⑶与某些盐的反应：Na2CO3＋SO2＝Na2SO3＋CO2NaHCO3＋SO2＝NaHSO3＋CO2酸性：H2SO3H2CO3设计意图:从生活中脱皮蔬果的保存问题入手，巧妙引出二氧化硫的还原性。鼓励学生设计不同方案，支持学生的自我体现，培养学生学会表达自己、倾听他人意见、反思个人知识结构和思维方式的意识和能力。对学生提供的方案进行评析，并选择典型方案进行分工合作，实验论证，提高课堂效率。引导从化学视角（化合价）来分析二氧化硫具有的还原性、氧化性，并进一步融合酸性氧化物性质的应用。【生活探究】通常使用的火柴头上的易燃物中含有硫，设计怎样的方案进行实验论证？【讨论聚焦】⑴设计怎样的装置能将火柴头燃烧的气体尽可能进入到反应液中？⑵怎样选择合适的试剂？【设计方案】⑴从生活中获得启迪，联想家用厨房中的排油烟机、生活中的注射器等。将多根火柴放在如右图所示的实验装置中的漏斗下面，用点燃几根火柴，慢慢拉动注射器活塞抽气，让火柴燃烧产生的气体通过反应液。⑵选择合适的试剂：稀品红溶液（或者稀溴水、稀KMnO4溶液等）。【引诱质疑】在上述方案中能否使用饱和石灰水来？为什么？【探讨分析】火柴燃烧产生同时产生SO2、CO2，都能使饱和石灰水变混浊，故不能。【比较归纳】SO2、CO2的性质（略）【思考问题】1．如何鉴别CO2和SO2？2．如何验证CO2气体中是否含SO2？如何验证中SO2气体是否含CO2？3．如何除去CO2中的SO2？设计意图：美国教育专家格兰特·威金斯说过：“知识必须在解决问题的过程中得到运用或在运用中发现新的问题，从而激发学生的探究兴趣，才能显示出其重要性。”以一个有趣的生活小探究揭示出SO2、CO2“你中有我、我中有你”的相互关系。【拓展总结】二氧化硫在生活、生产中的功过（略）获2008年江苏省中小学教研室论文评比一等奖6【启迪升华】观看下列二张图片，思考你能为减少二氧化硫污染做些什么？你能提出哪些合理化建议？图我国酸雨和二氧化硫每年造成的经济损失图升高烟囱，是为了给圣诞老人出难题吗？设计意图：我国酸雨的产生、危害以一幅简明的情景示意图呈现，一目了然。各国烟囱的竞相升高，“是为了给圣诞老人出难题吗？”的图示标题颇具讽刺、幽默之感，“我们能做什么？我们应做什