5.1二氧化硫性质综合探究一体化实验 教学设计 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

二氧化硫性质综合探究一体化实验 1、 使用教材 本内容选自普通高中化学教科书·化学（人民教育出版社），高一必修二《硫及其化合物》，本内容是巩固认识物质的性质思路，构建元素及其化合物认识体系的重要内容。 2、 实验器材 器材：医用输液袋、医用注射器、橡胶塞、家用点火枪，5mL具支试管、三通阀 手持技术：朗威pH传感器、朗威二氧化硫传感器 药品：70%浓硫酸、亚硫酸钠固体、蒸馏水、30%过氧化氢、硫化钠溶液、高锰酸钾溶液、氯化钡溶液、新制氯水、氢氧化钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液 3、 实验创新要点 在满足学生认知规律、教师教学需求的基础上进行的实验改进能够激发学生学习化学的热情与兴趣，促进教学方式转变。以SO2性质探究为例，学生能够围绕其类别及硫元素价态的角度预测二氧化硫的性质，并提出相应的实验方案。 对比现行三个版本的教材SO2的相关实验发现部分值得商榷的问题：第一，教材实验仅仅验证了二氧化硫水溶液的酸性和漂白性，而SO2的氧化性、还原性实验有待补充，这是高中元素化合物专题不可或缺的部分，如果在课堂中不进行实验，不利于学生完整认识SO2的性质；第二，教材中的上述实验分开进行，操作繁琐，知识碎片化，不利于SO2性质的整体建构；第三，实验在试管中进行，没有进行密闭处理，实验过程中SO2逸出，可能危害健康，有违绿色化学的理念；第四，二氧化硫水溶液容易变质，使用起来并不方便。因此对于SO2的系列性质验证实验，有待补充与创新。 我们希望通过实验中如何引导学生真正成为实验亲身体会者、思考者，但目前提出的方案以连续型一体化实验为主，例如用一次性饭盒、U型管等改装了一体化实验装置，但这类实验大多数为连续进行的一体化实验，一旦开始实验，将会持续的进行，虽然现象产生速度很快，但复杂、多样的实验现象并不利于学生逐个观察，没有充足的思考空间；从教师教学需求来说，不利于教师循序渐进地展开引导教学，实验很可能流于形式。此外，上述创新实验中用到的玻璃仪器需要特殊改装，难以将整套装置在其他学校推广应用。而且此类连续型一体化实验并不适合大多数刚刚接触二氧化硫性质的学生。 为了解决这些问题，通过师生之间、生生之间的充分讨论，我们以充电宝为灵感，创新了一套一体化组合实验装置（见图1），发生装置又充当储气的作用，是充电宝的主体，我们希望通过连上不同的气体通道和相应反应容器，可随时实验，实现气体随取随用，同时每个实验独立进行，给足学生观察和思考的空间。 图1 “充电宝式”发生-储气-性质检验一体化组合实验装置示意图 4、 实验教学目标 (1) 基于元素价态观、分类观预测SO2性质，形成研究物质性质的一般思路，发展证据推理与模型认知能力。 (2) 基于宏观实验现象，分析SO2的转化，从价、类、特性的角度构建认识元素及其化合物的一般方法。 (3) 关注SO2对生态的影响，形成绿色化学的理念，发展科学态度与社会责任的核心素养。 5、 实验教学内容 (1) SO2的制备 (2) SO2与水的反应 (3) SO2与30%过氧化氢、高锰酸钾溶液、硫化钠溶液的反应 (4) SO2与品红的漂白性实验 (5) SO2水溶液与氯化钡溶液的后续反应 (6) 尾气处理：SO2的吸收 6、 实验教学过程 (1) 【课堂引入】 如何脱除燃煤烟气中的SO2？请基于价态和类别的角度预测SO2的性质及可能发生的反应。 (2) 【学生设计实验方案】 1、 利用亚硫酸钠与70%浓硫酸的反应，制备SO2。 2、 预测SO2是酸性氧化物，将其通入水中，检测其中酸性变化。 3、 预测SO2具有氧化性和还原性，分别通入高锰酸钾溶液、硫化钠溶液中，观察现象。 4、 查阅资料，SO2是漂白剂，可能具有漂白性，将其通入品红溶液中观察现象。 学生分组讨论、绘制实验方案（见图2）。 图2 学生提出初始方案 (3) 【师生共研，改进装置】 用以上装置进行实验，学生发现气体流速低，在后续装置中实验现象不明显，提出改进建议：1、SO2密度比空气大，改变气体流动方向为自上而下流动；2、SO2易溶于水，经过多种溶液，造成溶解损耗，可能是因为SO2经过多种溶液，造成溶解损耗，在后续装置中实验现象不明显，改用注射器从装置中吸取气体，减少气体溶解损耗3、玻璃仪器不便于改装，气密性难以保证，可改用医用输液装置，最终改进得到了以下这套一体化实验装置（见图3）。 图3 “充电宝式”二氧化硫性质综合探究一体化装置 实验一：类别线 ①SO2制备 利用注射器向Na2SO3固体中滴加70%浓硫酸。 ②SO2与水的反应 观察到下方导管口有气泡冒出，将SO2通入水中，作t-pH曲线，观察随着气体通入，pH数值逐渐降低，说明二氧化硫溶于水呈酸性。 实验二：价态线 ①SO2水溶液与30%H2O2溶液的反应 等到上述pH数值接近保持不变，利用注射器向SO2溶液中滴