第三节硫酸

作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/26 22:23:06阅读：nyq

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教学建议

教材分析
　　教材主要分成两部分：硫酸和硫酸根离子的检验。与旧教材相比，新教材中把硫酸盐作为选学内容，突出本节的重点内容。
　　由于学生在初中已经接触过硫酸，学过稀硫酸的性质。因此教材开始以旧知识引入。硫酸是强电解质，复习稀硫酸的性质。然后转而讨论硫酸除了具有酸的通性外还有一些特性。纯硫酸、浓硫酸、稀硫酸，其中溶质质量分数由大变小的量变，造成溶液中粒子的质的变化。
　　硫酸既具有酸的通性，又具有一定的特性。稀硫酸主要显示酸性；而浓硫酸还具有吸水性、脱水性和强氧化性。但是不是说只有浓硫酸才具有氧化性，稀硫酸也有氧化性，只是比较弱，体现在氢离子上。
　　浓硫酸的吸水性和脱水性是不同的两个概念。关于吸水性，学生初三已经学过。因此教材主要介绍了脱水性，并通过实验加以说明。
　　浓硫酸的氧化性是本节的重点内容，也是一个难点。教材通过实验让学生观察，然后得出结论。根据反应产生的气体能使蓝色石蕊试液变红和能使品红溶液褪色，学生可以很快推知这种气体是二氧化硫，由此说明浓硫酸跟金属反应一般不放出氢气，此反应属于氧化还原反应。然后再根据稀释后溶液为蓝色，推知此反应生成了硫酸铜。这样学生可以自己完成反应的化学方程式。分析反应前后元素化合价的变化，可以很容易得出浓硫酸具有强氧化性的结论。这样通过学生观察实验，分析实验现象，得出结论的方式获得知识。符合学生的认知规律，很好的结合了学过的知识，而且有进一步的提高。
　　关于硫酸的用途，教材通过图示的形式简单明了的给出，教师可以让学生结合硫酸的性质讨论归纳出用途。此外教师也可以适当补充我国硫酸工业发展的现状等资料，与生产实际结合起来。
　　关于硫酸根离子检验这一部分，教材采取复习已有知识、观察实验、记录现象、分析原因、得出结论。
　　本节安排了硫酸盐的选学内容。
　　本节教学重点：浓硫酸的性质和硫酸根离子的检验。
　　难点：浓硫酸的氧化性。
硫酸物理性质的教学建议
　　可以采取展示实物，让学生自己探索并总结得出物质的物理性质。例如：
　　展示：浓硫酸（半瓶）。
　　让一学生振荡试剂瓶并描述：油状液体。
　　演示：托盘天平一边放上述浓硫酸，另一边放半瓶浓盐酸（容积相同）。
　　学生描述：硫酸密度大。
　　演示：分别打开浓硫酸和浓盐酸的瓶塞，并轻微振荡。
　　学生描述：硫酸难挥发（与浓盐酸相比较得出）。
　　演示：向盛有水的烧杯中慢慢加入浓硫酸并不断搅拌。
　　学生描述：硫酸能以任意比与水混溶，并放出大量的热。
　　这样做，学生精力集中，兴趣盎然，思维积极活跃。这实际上给学生设置了“发现”的情境，即学生通过探索发现了硫酸的物理性质，其印象深刻。
关于酸的几个常见问题
　　学生从初中接触化学以来了解了很多关于酸的性质。容易在学习过程中产生问题，例如：对于酸的氧化性和氧化性酸区分不开、酸性强弱的判断不明确等。教师应该及时引导学生进行小结。本节正好结合硫酸的内容，把相关知识进行辨析。
一、氧化性酸和酸的氧化性
　　氧化性酸是指酸根具有氧化性。例如：浓硫酸（H₂SO₄）、硝酸（HNO₃）、高锰酸（HMnO₄）、重铬酸（H₂Cr₂O₇）、次氯酸（HClO）等。
　　任何酸的水溶液能电离出H^＋而具有弱氧化性，因而可溶性酸都有氧化性。
二、挥发性酸与不挥发性酸
　　挥发性酸：盐酸、氢溴酸、硝酸、氢硫酸、亚硫酸
　　不挥发性酸：硫酸、磷酸、硅酸
三、酸性强弱的判断：
　　强酸：HClO₄、HI、HNO₃、HCl、H₂SO₄中强酸：H₂SO₃> H₃PO₄>HNO₂弱酸：HF>CH₃COOH > H₂CO₃ > H₂S > HClO > HCN > H₂SiO₃四、酸酐
　　无机物中酸酐皆为酸性氧化物，如N₂O₅、SO₃等。
浓硫酸和稀硫酸
　　稀硫酸是硫酸的稀水溶液，其主要成分是、和。浓硫酸中水较少，硫酸只有部分电离，大部分仍然以硫酸分子的形式存在。
　　稀硫酸的氧化性是由所体现，呈现弱氧化性。浓硫酸的氧化性由硫酸分子中＋6价的硫元素所体现，有强氧化性。同样基于浓稀硫酸组成的不同，浓硫酸表现出稀硫酸所没有的吸水性、脱水性。
　　浓硫酸的氧化性是指硫酸分子中＋6价的硫的氧化性，而不是氢离子的氧化性。因此浓硫酸在反应中是否体现氧化性看＋6价的硫的化合价是否降低。
　　浓硫酸体现酸性是提供氢离子的性质，多数情况生成水。但不能把反应中有无水生成作为浓硫酸是否表现酸性的唯一标志。

　　该反应中尽管有水生成，但浓硫酸表现的是氧化性，而不是酸性。由于浓硫酸在反应过程中如提供氢离子，必然有生成。所以生成物中有无，可用来判断浓硫酸是否在反应中表现酸性。如：

　　反应中浓硫酸既表现酸性又表现氧化性，在下述反应中浓硫酸只表现氧化性。

铜和浓硫酸反应实验的改进
改进实验法一
　　一、实验用品：带支管的试管、铁架台、铁夹、酒精灯、试管、U形管、玻璃导管、橡皮塞、止水夹和胶头滴管。浓硫酸、细铜丝、粗铜丝、品红溶液、玻璃纤维、炭黑和消石灰。
　　二、实验步骤
　　1．取适当大小的橡皮塞一个，用粘有少量凡士林的粗钢丝穿透橡皮塞使之能在橡皮塞中上下移动、在钢丝的下端绑上适量细铜丝。
　　2．把少量玻璃丝放入U形管，再加入适量的消石灰和活性炭，继续放入玻璃丝，再放入消石灰和活性炭，如此反复直至装满U形管。注意应保持U形管中物质的疏松，便于气体流通。
　　3．按图示连接好装置，并检查装置的气密性。
　　4．在各试管中加入相应药品，连接好装置。使止水夹处于开启状态，注意不要把细铜丝伸入浓硫酸中。
　　5．加热浓硫酸至沸腾时，将粗钢丝伸入浓硫酸中，使细铜丝完全浸入浓硫酸。三分钟左右后停止加热，并将细铜丝往上提。倘若品红溶液倒流，要关闭止水夹。
　　6．待稍冷却，用胶头滴管吸去试管甲中的上层液体。向试管中加入4至5毫升水
　　三、实验现象：
　　开始时试管甲中有大量的白雾生成。这是因为二氧化硫与水结合成亚硫酸小液滴的缘故、钢丝表面变黑，随着反应的继续进行，黑色物质消失，溶液逐渐浑浊；乙试管中品红溶液逐渐褪色；停止加热后，试管甲的底部有大量白色的晶体析出，往其中加适量的蒸馏水。
　　四、心得体会：
　　1．时间短，效率高。由于采用细铜丝，反应速度较快。时间只需2—3分钟、细铜丝可以继续使用。且在以后检验生成物硫酸铜的实验中便于观察。
　　2．无污染。本实验利用了防毒面具的原理、在装置中接入U形管，内装活性炭、玻璃丝和消石灰。
　　3．反应充分，现象明显。请看如下对比实验：分别用烧瓶隔着石棉网加热和试管直接加热，结果表明，隔着石棉网加热的时间长，副反应产生的黑色固体多，在试管中加热反应时间短，黑色固体少。可见，加热温度越高，实验现象越明显、效果越好。本实验硫酸过量，在试管中加热，反应充分，生成了较多的白色硫酸铜固体，且由于副产物黑色固体少，向其中加入少量水可观察到美丽的蓝色溶液，现象明显。

改进实验法二：
　　在试管中加入一块铜片，注入少量浓硫酸，加热片刻。在试管口的湿润的蓝色石蕊试纸变红（SO₂生成），未反应完的铜表面黑色的不溶物，试管底部还有少量的灰黑色的沉淀；将试管内的溶液倒入另一支盛有水的试管中很难观察到溶液变蓝。其实那黑色的物质是CuS、Cu₂S等硫化物，灰黑色的沉淀是CuS、Cu₂S等与CuSO₄的混合物。整个反应是在非水溶液中进行的，反应过程中生成的少量的水以水蒸气释放出，生成的CuSO₄几乎没有水溶解而以白色沉淀出在试管中。反应后试管中的溶液几乎都是浓H₂SO₄ ，被倒出稀释的是H₂SO₄ 而不是CuSO₄溶液，故很难观察到溶液变蓝。为了能明显地观察到实验现象，而且再实验中不使之产生黑色物质，将此实验作了小小的改动。具体操作和现象如下：
　　1．（1）预先将一片湿润的蓝色石蕊试纸贴在玻璃棒上备用；
　　（2）将一根铜制的导线剥去塑料包皮后露出铜丝（约7—8厘米）；取一支滴管，剥去胶头将导线伸进滴管，使铜丝在尖嘴的一端露出；
　　2．在一支试管中加入少量浓H₂SO₄ ，固定在铁架台上，用酒精灯加热至接近沸腾。
　　3．实验时手持滴管，使铜丝露出的一端伸进预先加热的浓硫酸中，同时将贴有试纸的玻璃棒靠近试管口。待湿润的石蕊试纸变红时取出铜丝。静置片刻，在试管底部可以观察到有白色沉淀（即无水CuSO₄）生成。冷却后，弃掉上层液体，往试管中加入少量水，白色沉淀溶解得到蓝色溶液，效果甚好。
抓住特性讲好浓硫酸性质
　　浓硫酸是无色油状液体，密度，沸点388℃，是一难挥发性的强酸。利用浓硫酸的难挥发性，可制取硝酸和氢氟酸