高中化学-基于硫酸工业项目的不同价态硫元素的转化探究教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计教学流程设计活动设计意图课前任务卡1.硫酸工业的用途及前景2.网上查阅资料，了解含硫物质，并找到目前我国主流的工业制硫酸的生产机理3.硫酸工厂产生的污染主要形式有哪些？如何处理？4.角色扮演：如果你是硫酸工厂的厂长，你会从哪些角度使效益最大化？如何处理污染与产值之间的关系？5.任何事物都是两面性的，在日常生活中二氧化硫是否有用处？了解硫酸工业的基本知识，能够具有与本课题相关的知识储备课题引入角色扮演：现在假设你是硫酸厂的厂长，你会从哪些角度使你的硫酸厂效益最大化？培养学生将化学知识应用于实际工业生产的能力，同时培养学生的社会责任意识课题提出这节课我们一起来设计硫酸工厂的工艺流程。寻找合适的原料探究反应的机理工业产生的污染物治理工厂选址的原则以学生讨论结果为切入点，进行工业制硫酸各类条件的选择与处理问题组一1.根据所学知识预测哪些物质可以经过转化制取硫酸？2.反应的原理是什么？引导学生从二维图的角度分析物质性质，找到物质之间的转化关系，培养学生的证据推理能力投影展示【学生课前任务卡】学生自行整理的二维图【小组讨论】完成二维图中整理出的物质间的转化【教师小结】工业制硫酸的常见原料及反应机理，同时寻找到核心反应：2SO2+02=2SO3让学生充分利用二维图，了解物质性质的方法主要有类别和价态两个维度去认识物质。问题组二1.实验室中还可以通过哪些方式将SO2转化为+6价硫元素？2.通过课前任务卡中的“价-类二维图”，分析二氧化硫还具有怎样的化学性质？3.我国硫酸工业中也会选择冶炼烟气作原料，如何判断烟气中含有二氧化硫？通过硫与氧气不能直接燃烧制备SO3的现状，让学生寻找将SO2转化为+6价硫的方法，接下来给学生提供药品，让学生自主设计实验来探究SO2的性质学生实验提供药品：二氧化硫的水溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、Na2S溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液、NaOH溶液、酚酞、澄清石灰水、CaCl2溶液、紫色石蕊试液实验仪器：酒精灯、试管夹、试管、胶头滴管等任选完全放手给学生，让他们通过二维图预测SO2的性质，并自主设计实验探究SO2的性质，初步掌握SO2的性质小结小结工业制硫酸的流程和反应原理，同时给出工业装置图让学生对工业制备硫酸的原理和设备有初步的认识问题组三1.工业生产中难免会产生污染物，你作为工厂的厂长，对污染物的处理原则是什么？2.接触法制硫酸过程中会产生固体废弃物及含二氧化硫的尾气等，根据所学知识思考如何进行处理？若不加处理，可能会导致酸雨的形成，原因是什么？通过污染物的处理，培养学生的环保意识和社会责任感问题组四1.化工厂的选址原则是什么？2.你作为硫酸工厂厂长，影响你决定厂址的因素是什么？引导学生全面认识工业生产，树立正确的生产观，能够将工业生产最真实化课堂小结通过这节课的学习，你觉得在哪些方面有收获？反馈提升，初步了解工艺流程的基本思路和方法课后任务卡1.通过观看微视频，完善课前预习区5题。2.复习二氧化硫的性质，并思考如何在实验室中制备二氧化硫？3.硫酸在工业生产及生活中有哪些用途？具有怎样的性质？认识到物质的两面性，树立辩证看待问题的价值观，同时为下一课时学习硫酸性质做准备板书设计学情分析知识储备：本节课在学习含硫物质及硫单质的性质基础上进行含硫物质性质的进一步学习，此时学生已经学习了氧化还原反应、并在前面接触到了金属钠、铁及非金属氯的性质，有了从化合价角度认识物质性质的初步能力，对元素化合物的性质学习也有了较为清晰的思路。但是对于本节课设计的切入点——硫酸工业的相关内容缺乏知识储备，因此在本节课课前设计了课前任务卡，要求学生课前搜罗硫酸工厂的相关信息。信息统计表格示例如下：查阅资料，找到目前我国硫酸工业应用的反应机理、装置等，并找到其中的主反应，同时关注硫酸工厂可能的污染物。梳理示例如下：原料主要的反应原理反应装置可能的污染物共有反应思维习惯：高一学生思维比较活跃，正处于由直观思维、形象思维向逻辑思维和抽象思维的转变过程，思维具有一定的独立性，但往往会以点盖面，容易出现片面性，对形象、具体、有实验的教学模式比较感兴趣。针对高一学生的思维特点，本节课设计了从直观的找含硫物质到关注核心元素，到探究核心元素的性质，最后迁移到工业生产中，符合学生的认知发展规律。 课前任务：课前任务卡中任务集中在寻找和构建含硫物质的二维图和工业制备硫酸的知识储备背景，整体反应出，课前任务卡针对性强，指令性明显，学生能够较好的把握设计的意图。学生概括与总结的价类二维图示例如下：搜寻的硫酸工业制法示例如下：课后巩固练习区：学生在本节课后，对SO2的性质有了相当清晰的认识，能够从价态角度分析可能发生的氧化还原反应，同时也能从物质类别角度进行SO2的性质判断。同时通过实验能够让学生较为全面的认识SO2的特性，课后巩固针对性强，学生整体能够完成本节课的既定目标。教材分析本节内容选自鲁科版新教材第三章第2节《硫的转化》第二课时“实验室里研究不同价态硫元素间的转化”，是在学习完自然界中常见的含硫物质、硫单质性质后，对含硫物质的性质探究与检验，帮助学生建立以化合价为主线的硫及其化合物的知识网络，是对氧化还原反应的进一步学习与深化，也为后续元素化合物的学习做铺垫，起到了承上启下的过渡作用。在本节内容之前，教材中已经通过钠和氯的性质学习展示了研究物质性质的一般思路和方法，同时也渗透了金属元素Na、非金属元素Cl、C、N的性质学习思路，让学生能够基本上了解到元素化合物学习的一般思路。同时教材中已经涉及了氧化还原、离子反应的概念和内容，学生能够从价态角度判断和预测物质性质，同时对产物也有了初步的预判。在本节内容之后，学生会继续深入学习海水中的元素及材料家族中的元素，因此本节课内容在整体上起到承前启后的过渡作用。《硫的转化》这一节内容，内容涵盖了常见的含硫物质，包括硫单质、二氧化硫、浓硫酸的性质，并在此节内容中设计了学生必做实验“实验室里研究不同价态硫元素之间的转化”，对学生自主运用氧化还原的知识预测和进行含硫物质的性质探究起到很好的引领作用，对学生科学精神和实验探究能力有很好的培养作用。因本节课内容较多，在教学过程中分为四个课时，自然界中硫的转化及S单质的性质为第1课时；实验室中研究不同价态硫元素的转化作为2.3课时；浓硫酸性质及酸雨防治作为第4课时，而本教学片段截取的是第2课时，重点关注实验室中SO2的性质探究，因此本课时目标设定如下：知识与技能：1.借助氧化还原反应的知识，探究0价、+4价、+6价硫元素的转化，能够运用二维图梳理元素化合物的知识，能够书写正确的反应方程式；2.掌握二氧化硫的主要性质和作用；3.了解二氧化硫对空气的污染，知道硫酸型酸雨的形成原因和防治二氧化硫污染的方法；过程与方法：1.通过寻找制备硫酸的方法，设计实验探究不同含硫物质之间的转化关系，进一步学习基本的化学实验技能，并且理解硫酸型酸雨的形成过程；

2.通过工业制备硫酸的方法探究，了解工业制备过程中含硫物质的污染，能够找到正确防治二氧化硫污染的方法；3.通过对工业制备硫酸完整流程的设计，初步使学生形成工艺流程制备物质的一般思路和方法。情感态度与价值观：1.认识科学探究的意义，体会实验探究的过程和乐趣；

2.通过问题讨论和实验探究，激发勇于探索的精神，培养严谨的科学态度和合作意识；

3.形成良好的环境保护意识，树立珍惜自然、爱护环境、合理使用化学物质的观念，增强社会责任意识。学科核心素养发展点：1.宏观辨识与微观探析：依据核心元素的化合价推断物质的氧化性、还原性2.变化观念：通过氧化还原反应能够实现物质间的转化3.科学探究与创新意识：培养学生物质性质及其转化的实验设计、实验操作及实验探究能力4.科学精神与社会责任：通过硫酸工艺流程探究的主线，使学生自主的将可持续发展、绿色化学观念应用于实验探究活动和实际问题的解决中【教学重难点】教学重点：二氧化硫的性质与作用，建立环境保护意识。教学难点：设计实验探究二氧化硫的性质、含硫物质转化。【课前任务卡】请大家查阅材料完成如下任务：1.硫酸工业的用途及前景；2.网上查阅资料，了解常见的含硫物质，并以物质类别为横轴、化合价为纵轴列出找到的物质，并分析哪些可能用来制备硫酸。价-类二维图梳理示例如下：+6+6+4+400-2-2氧化物单质酸盐氢化物物质类别氧化物单质酸盐氢化物物质类别查阅资料，找到目前我国硫酸工业应用的反应机理、装置等，并找到其中的主反应，同时关注硫酸工厂可能的污染物。梳理示例如下：原料主要的反应原理反应装置可能的污染物共有反应4.角色扮演：如果你是硫酸工厂的厂长，你会从哪些角度考虑建厂？如何处理污染与产值之间的关系？5.观察超市中的葡萄酒标签、果脯标签等，尝试看能否发现二氧化硫的身影？网上搜罗二氧化硫的作用是什么？是否还有别的用途？【巩固练习区】1.导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是（）A.酸雨B.光化学烟雾C.臭氧空洞D.温室效应2.区别二氧化硫气体和二氧化碳气体的方法是（）A.通入澄清的石灰水B.根据有无毒性C.用湿润的蓝色石蕊试纸D.用品红溶液3.酸雨形成的最主要原因是（）A.森林受到了乱砍滥伐，破坏了生态平衡B.工业上燃烧了大量含硫的燃料C.大气中二氧化碳的含量增多D.汽车排放出大量尾气4.已知SO2+Cl2+2H2O=H2SO4+2HCl,若将等物质的量的这两种气体同时作用于潮湿的有色物质，可观察到有色物质（）A.立即褪色B.慢慢褪色C.先褪色后复原D.颜色不褪5.下列反应中SO2被氧化的是（）A.SO2+2NaOH=Na2SO3+H2OB.2H2S+SO2=3S↓+2H2OC.SO2+H2O+Na2SO3=2NaHSO3D.Cl2+SO2+2H2O=H2SO4+2HCl6.下列气体既具有氧化性又有还原性的是（）A．SO2B、SO3C、O2D、CO2【课后任务卡】1.通过观看微视频，完善课前预习区5题。2.复习二氧化硫的性质，并思考如何在实验室中制备二氧化硫？3.硫酸在工业生产及生活中有哪些用途？具有怎样的性质？课后反思本节教学设计是在学校与北师大合作的东风下，经过北师大王磊教授专家团队指导下的项目化教学初体验，在本教学设计之前，就已经过北师大专家团队的说课指导及试讲听课，同时也经过本组老师们的指点与评价后进行了进一步的修改，拿出了本教学设计。本教学设计以工业制硫酸为项目载体，引导学生从一个完整的硫酸厂的开建为主线，进行工业制硫酸的梳理，包括原料、原理、设备、污染物处理及硫酸厂的选址等等，都经过了学生的充分讨论与探究，但是本专题是“探究不同价态硫元素的转化”，本项目中以硫酸为载体，想让学生充分体验工业制备物质的一系列完整的流程，因此在教学设计中让学生先考虑开建工厂需要考虑的因素，再从化学的角度抓出几个重点的模块，包括“原料原理”“生产设备”“污染物产生与处理”“污染物选址”等问题，这是项目线。在知识线上，主要从原料出发，找到核心反应，将SO2氧化为SO3，只是涉及到化合价的升，没有涉及化合价的降，而由于时间的限制，又不能将二氧化硫的升和降单独拿出来探究，于是将污染物的处理也一并提到前面来，直接形成一个完整的小模块，这样学生就可以充分去探究二氧化硫的性质。实际上这一长课时的线，也为后续硫酸的性质研究做好了铺垫。在整个探究SO2性质的过程中，充分的运用了价-类二维图的形式，直接以学生搜罗到的二维图进行研究，并充分放手给学生，让学生去完成一系列SO2的性质预测、试剂选择、实验操作、现象分析、结论得出等，让学生真正体验一把科学家的乐趣。其中在这里，学生因为提前预习到了SO2的漂白性，所以对各类颜色的褪去表示疑惑，比方说SO2使NaOH酚酞褪色，是漂白还是酸性？SO2使KMnO4褪色，是漂白还是还原性？等等，这些都是学生提出来的问题，老师没有急于去解决，直接慢慢等学生去思考去解决，你会发现学生的思维还是非常活跃和到位的！最后，关于工厂的选址，之前我的思路被禁锢在“靠近原料地还是消费地”的圈子里，当时黄燕宁老师说你可以放得更开些，让学生去考虑，学生说不住可能会想到联合制备呢。结果，真心是惊喜，学生可以从原料上联想到要做联合制备，与炼铁厂一起合作！所以，真心觉得放手给学生后，学生给出的惊喜无尽！课标分析在2017版新课标中进一步明确了化学五大核心素养，同时关于非金属及其化合物的性质要求“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯、氮、硫及其重要化合物的主要性质，认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。”同时“结合实例认识金属、非金属及其化合物的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质