《硫酸的制備與性質(zhì)》實驗教學(xué)方案一、實驗教學(xué)目標(biāo)本實驗教學(xué)旨在引導(dǎo)學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)與實踐操作相結(jié)合的方式，系統(tǒng)掌握硫酸的工業(yè)制備原理（以接觸法為例）及濃硫酸的主要化學(xué)性質(zhì)。具體目標(biāo)如下：1.知識與技能：理解接觸法制硫酸的主要化學(xué)反應(yīng)原理及生產(chǎn)流程；認(rèn)識濃硫酸的吸水性、脫水性和強(qiáng)氧化性等特性；初步學(xué)會相關(guān)化學(xué)實驗的基本操作技能，能準(zhǔn)確觀察和描述實驗現(xiàn)象，并對現(xiàn)象進(jìn)行合理解釋。2.過程與方法：通過對硫酸制備流程的分析與討論，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；通過設(shè)計和完成濃硫酸性質(zhì)的探究實驗，體驗科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)控制實驗條件、觀察實驗現(xiàn)象、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果的科學(xué)方法。3.情感態(tài)度與價值觀：認(rèn)識硫酸在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的重要作用，體會化學(xué)學(xué)科的實用價值；通過對工業(yè)制備過程中原料選擇、條件控制、環(huán)境保護(hù)等問題的思考，樹立綠色化學(xué)理念和可持續(xù)發(fā)展意識；在實驗操作中培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和安全第一的實驗觀念。二、實驗教學(xué)重點與難點1.教學(xué)重點：接觸法制硫酸的化學(xué)反應(yīng)原理（二氧化硫的制取、氧化及三氧化硫的吸收）；濃硫酸的特性（吸水性、脫水性、強(qiáng)氧化性）。2.教學(xué)難點：接觸法制硫酸中二氧化硫催化氧化的條件控制；濃硫酸強(qiáng)氧化性的理解（尤其是與金屬銅、非金屬碳的反應(yīng)）；實驗過程中的安全操作及實驗現(xiàn)象的準(zhǔn)確分析。三、實驗教學(xué)準(zhǔn)備1.實驗器材：燒杯、試管、酒精燈、鐵架臺（帶鐵圈、鐵夾）、石棉網(wǎng)、圓底燒瓶、分液漏斗、冷凝管、集氣瓶、導(dǎo)管、橡皮塞、玻璃片、研缽、藥匙、玻璃棒、pH試紙、點滴板、鑷子、剪刀。（針對接觸法制備硫酸的演示或簡化模擬實驗，可能需要：亞硫酸鈉固體、濃硫酸（用于制備二氧化硫）、催化劑（如五氧化二釩或其他替代催化劑）、氧氣或空氣來源、加熱裝置、吸收二氧化硫及三氧化硫的裝置如濃硫酸洗氣瓶、裝有濃硫酸的吸收瓶等。具體根據(jù)教學(xué)實際和安全性考量選擇合適的簡化裝置或僅進(jìn)行原理講解與動畫演示。）2.實驗藥品：亞硫酸鈉（固體）、濃硫酸（98%）、稀硫酸（1:5）、銅片、蔗糖、蒸餾水、品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、氫氧化鈉溶液、藍(lán)色石蕊試紙、膽礬晶體、紙屑或小木條。3.教學(xué)資源：多媒體課件（包含硫酸工業(yè)生產(chǎn)流程動畫、相關(guān)實驗操作視頻等）、實驗裝置圖。四、實驗教學(xué)過程（一）導(dǎo)入新課（約5分鐘）教師活動：回顧硫酸在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥、國防等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，提出問題：“我們知道硫酸有如此重要的用途，那么工業(yè)上是如何大規(guī)模制備硫酸的呢？實驗室中我們又如何認(rèn)識硫酸的性質(zhì)？”引出本節(jié)課的主題——硫酸的制備與性質(zhì)。學(xué)生活動：傾聽教師講述，思考教師提出的問題，對硫酸的制備和性質(zhì)產(chǎn)生探究興趣。（二）硫酸的工業(yè)制備——接觸法（約15分鐘）教師活動：1.引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合多媒體展示的接觸法制硫酸流程圖，概述生產(chǎn)的三個主要階段：二氧化硫的制取和凈化、二氧化硫氧化成三氧化硫、三氧化硫的吸收和硫酸的生成。2.階段一：二氧化硫的制?。褐v解工業(yè)上常用硫鐵礦（主要成分FeS?）或硫磺為原料，在沸騰爐中煅燒制取二氧化硫。寫出主要反應(yīng)的化學(xué)方程式。強(qiáng)調(diào)原料選擇需考慮資源、成本、環(huán)保等因素。3.階段二：二氧化硫氧化成三氧化硫：重點講解此反應(yīng)為可逆反應(yīng)（2SO?+O??2SO?，△H<0），需要在催化劑（如V?O?）存在和適宜溫度下進(jìn)行。討論選擇____℃和常壓的原因（催化劑活性、反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率的平衡）?？裳菔驹诩訜岷痛呋瘎l件下二氧化硫與氧氣的反應(yīng)（如通過觀察氣體通過催化劑前后使品紅溶液褪色能力的變化，或結(jié)合壓強(qiáng)變化等間接證據(jù)）。4.階段三：三氧化硫的吸收：解釋為何用98.3%的濃硫酸吸收三氧化硫，而不是用水（防止形成酸霧，提高吸收效率）。寫出反應(yīng)方程式（SO?+H?O=H?SO?）。強(qiáng)調(diào)尾氣處理的重要性，通常用氨水吸收未反應(yīng)的二氧化硫，防止污染空氣。學(xué)生活動：1.閱讀教材，觀看多媒體動畫，理解接觸法制硫酸的三個主要步驟。2.小組討論：為什么二氧化硫氧化反應(yīng)需要使用催化劑？選擇____℃的溫度對反應(yīng)有何影響？3.思考：用水吸收三氧化硫會產(chǎn)生什么問題？使用濃硫酸吸收有何優(yōu)勢？（三）硫酸的性質(zhì)探究（約25分鐘）教師活動：1.稀硫酸的通性（簡要回顧）：提問：稀硫酸具有酸的哪些通性？（使指示劑變色、與活潑金屬反應(yīng)生成氫氣、與堿發(fā)生中和反應(yīng)、與堿性氧化物反應(yīng)、與某些鹽反應(yīng)）?？砂才艑W(xué)生快速完成稀硫酸與鋅粒、稀硫酸與氧化銅、稀硫酸與氫氧化銅、稀硫酸與碳酸鈉溶液的反應(yīng)（選擇1-2個作為學(xué)生分組實驗，其余可演示或口述），強(qiáng)調(diào)離子反應(yīng)的實質(zhì)（H?的性質(zhì)）。2.濃硫酸的特性（重點探究）：*吸水性：演示實驗1：在表面皿中放置少量膽礬晶體，滴加幾滴濃硫酸，觀察現(xiàn)象。演示實驗2：在盛有少量水的試管中滴加幾滴濃硫酸，觸摸試管外壁。引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象，得出濃硫酸具有吸水性（能吸收物質(zhì)中游離的水分或結(jié)晶水），解釋濃硫酸可用作某些氣體干燥劑的原理（不能干燥堿性氣體如NH?和還原性氣體如H?S、HI等）。*脫水性：演示實驗3（教師操作，學(xué)生觀察）：在燒杯中放入少量蔗糖（C??H??O??），加入幾滴水調(diào)成糊狀，再加入約半藥匙濃硫酸，迅速攪拌，觀察現(xiàn)象（蔗糖變黑、體積膨脹、放出大量熱、產(chǎn)生刺激性氣味氣體）。引導(dǎo)學(xué)生分析：蔗糖的組成元素為C、H、O，濃硫酸將其中的H、O元素按水的組成比（2:1）脫去，生成黑色的炭，體現(xiàn)了濃硫酸的脫水性。強(qiáng)調(diào)脫水性是指將有機(jī)物中H、O元素按水的組成比例脫去，屬于化學(xué)變化。*強(qiáng)氧化性：演示實驗4（教師操作，學(xué)生觀察）：銅與濃硫酸的反應(yīng)。操作步驟：在試管中加入一小塊銅片，再加入3-5mL濃硫酸，用帶導(dǎo)管的橡皮塞塞緊試管口，將導(dǎo)管通入盛有品紅溶液的試管中（或酸性高錳酸鉀溶液），加熱。觀察銅片、溶液顏色變化及品紅溶液的變化。反應(yīng)結(jié)束后，待試管冷卻，將試管中的液體慢慢倒入盛有少量水的另一燒杯中，觀察溶液顏色。引導(dǎo)學(xué)生觀察：加熱前無明顯現(xiàn)象；加熱后銅片逐漸溶解，試管中產(chǎn)生白霧，溶液變?yōu)樗{(lán)色（或墨綠色，冷卻稀釋后顯藍(lán)色），品紅溶液褪色（或酸性高錳酸鉀溶液褪色）。師生共同分析：銅與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)，生成硫酸銅、二氧化硫和水。寫出化學(xué)方程式，并指出氧化劑、還原劑，電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目。強(qiáng)調(diào)濃硫酸在此反應(yīng)中既表現(xiàn)氧化性（生成SO?）又表現(xiàn)酸性（生成CuSO?）。討論：為什么銅與稀硫酸不反應(yīng)，而與濃硫酸在加熱條件下能反應(yīng)？這體現(xiàn)了濃硫酸的什么性質(zhì)？演示實驗5（可選）：濃硫酸與碳的反應(yīng)（強(qiáng)調(diào)加熱條件，產(chǎn)物的檢驗：CO?和SO?），進(jìn)一步說明濃硫酸的強(qiáng)氧化性。學(xué)生活動：1.分組進(jìn)行稀硫酸通性的部分實驗，記錄現(xiàn)象，書寫化學(xué)方程式。2.仔細(xì)觀察教師演示的濃硫酸特性實驗，記錄實驗現(xiàn)象（如顏色變化、狀態(tài)改變、氣體產(chǎn)生、溫度變化等）。3.小組討論：*實驗3中“黑面包”現(xiàn)象是如何形成的？體現(xiàn)了濃硫酸的哪些性質(zhì)（脫水性、強(qiáng)氧化性——可能伴隨碳與濃硫酸的反應(yīng)生成氣體）？*實驗4中，品紅溶液褪色說明了什么？如何證明反應(yīng)后溶液中存在Cu2?？*比較濃硫酸和稀硫酸的氧化性有何不同（稀硫酸的氧化性由H?體現(xiàn)，與活潑金屬反應(yīng)放H?；濃硫酸的氧化性由+6價S體現(xiàn)，與金屬反應(yīng)一般不放H?，而是生成SO?等）。（四）實驗注意事項與安全（貫穿始終）教師活動：在整個實驗教學(xué)過程中，反復(fù)強(qiáng)調(diào)以下安全注意事項：1.濃硫酸具有強(qiáng)腐蝕性，稀釋時必須將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并不斷攪拌，切不可將水倒入濃硫酸中。2.涉及濃硫酸的實驗應(yīng)在通風(fēng)櫥或通風(fēng)良好的環(huán)境中進(jìn)行。3.加熱時要使用酒精燈外焰，試管口不要對著自己或他人。4.銅與濃硫酸反應(yīng)的尾氣（SO?）有毒，必須進(jìn)行吸收處理（如用NaOH溶液），防止污染空氣。5.實驗結(jié)束后，廢液、廢渣要倒入指定容器，不得隨意丟棄。6.若不慎將濃硫酸沾到皮膚或衣物上，應(yīng)立即用大量水沖洗，然后涂上3%-5%的碳酸氫鈉溶液。學(xué)生活動：牢記安全操作規(guī)程，規(guī)范操作，注意自我保護(hù)和環(huán)境保護(hù)。（五）總結(jié)與反思（約5分鐘）教師活動：1.引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容：接觸法制硫酸的原理、濃硫酸的三大特性。2.梳理知識脈絡(luò)，強(qiáng)調(diào)工業(yè)制備與實驗室探究的聯(lián)系與區(qū)別。3.布置思考題：如何鑒別濃硫酸和稀硫酸？（至少列舉三種方法，并說明原理）。學(xué)生活動：1.自主總結(jié)本節(jié)課的知識要點，繪制知識結(jié)構(gòu)圖。2.思考并回答教師提出的問題，鞏固所學(xué)知識。五、作業(yè)布置1.完成實驗報告，包括實驗?zāi)康?、原理、步驟、現(xiàn)象記錄、現(xiàn)象解釋、化學(xué)方程式及實驗結(jié)論與反思。2.查閱資料，了解硫酸的其他用途及硫酸工業(yè)的發(fā)展趨勢，思考如何進(jìn)一步減少硫酸生產(chǎn)對環(huán)境的影響。3.設(shè)計一個簡單的實驗方案，區(qū)分兩瓶失去標(biāo)簽的濃硫酸和稀硫酸。六、教學(xué)反思與拓展本方案通過理論講解與實驗探究相結(jié)合的方式，力求使學(xué)生對硫酸的制備和性質(zhì)有較為全面和深入的認(rèn)識。在實際教學(xué)中，教師可根據(jù)學(xué)生的具體情況和學(xué)校的實驗條件，對實驗內(nèi)容和演示方式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。例如