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關鍵詞：二氧化硫；酸性；還原性；漂白性
文章編號： 1005–6629(2012)5–0041–03 中圖分類號： G633.8 文獻標識碼： B
1 背景分析
二氧化硫的含量是空氣質量的重要指標之一。二氧化硫與人類健康和生存環境休戚相關。酸性、還原性、漂白性是二氧化硫基本的和突出的化學性質。筆者構想從學生熟悉的空氣質量指標切入，“走近”二氧化硫，“初識”二氧化硫，進而通過系列實驗設計，系統、全面、深刻地揭示二氧化硫的化學性質，完整地構建二氧化硫性質的知識網絡。以下是這一構想的教學實踐。
2 教學目標
（1）從生活經驗初步體悟二氧化硫的水溶性、酸性和刺激性。
（2）通過二氧化硫與水的反應，認識可逆反應；由亞硫酸的不完全電離和分步電離，理解二氧化硫水溶液中的組成微粒和微粒大小順序。
（3）通過設計和實施探究性和對比性實驗，認識二氧化硫的酸性、還原性和漂白性。促進觀察、分析、概括等能力的發展。
3 教學過程
3.1 “走近”二氧化硫
[情境導入] 2011年12月19日~2011年12月29日“上海市空氣質量日報”表格和變化圖。（表、圖略）
[教師提問]空氣中的二氧化硫有什么危害？
[學生觀察并回答] 二氧化硫有毒、有刺激性；二氧化硫是酸雨的主要成因。
[教師分析]酸雨的主要成因是二氧化硫，二氧化硫上升到空中，與水汽結合生成亞硫酸SO2+H2O= H2SO3，隨著雨水降落到地面。
[問題討論]某校化學興趣小組的同學采集酸雨樣品，每隔一定時間測定其pH，得到下列數據：
采集到的酸雨放置一段時間后，pH發生變化的主要原因是什么？
[學生思考并回答]亞硫酸H2SO3被空氣中的氧氣氧化，生成硫酸。
[師生總結] 亞硫酸是較弱的酸，不完全電離，而硫酸是強酸，完全電離，亞硫酸被氧化成硫酸后，溶液酸性增強，pH變小，當亞硫酸完全轉化為硫酸后，pH保持恒定。
[師生歸納]二氧化硫是酸雨的主要成因；二氧化硫與水結合生成亞硫酸：SO2+H2O=H2SO3；亞硫酸易被空氣中的氧氣氧化，生成硫酸：2SO2+2H2O+O2=2H2SO4
設計意圖：從學生的生活經驗和知識經驗出發，“走近”二氧化硫，“初識”二氧化硫，為后續深入探究作好鋪墊。
3.2 二氧化硫的性質
3.2.1 物理性質
[呈現資料]二氧化硫是無色、有刺激性氣味的氣體，有毒、易液化（mp：-10℃），易溶于水（1體積水溶解40體積二氧化硫），密度比空氣大。
3.2.2 化學性質
（1）二氧化硫的酸性
[實驗1] 將幾滴紫色石蕊試液滴加到SO2水溶液（約2 mL）中，觀察現象。（溶液顯紅色）
[教師]寫出SO2與水反應的化學方程式以及亞硫酸的電離方程式。
[學生嘗試] SO2+H2O H2SO3；
H2SO3 HSO3-+H+，HSO3- SO32-+H+
[教師講解] SO2與水反應生成H2SO3不穩定，同時分解為SO2和H2O，像這種在相同條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應，叫做可逆反應。
H2SO3作為二元弱酸，酸性主要取決于其第一步電離，第二步電離更加微弱。因此，SO2水溶液中，分子有：SO2、H2SO3、H2O；離子有：H+、HSO3-、SO32-、OH-（極少）；且：H+＞HSO3-＞ SO32-＞OH-（極少）
設計意圖：從二氧化硫與水的反應感悟并初步建立可逆反應概念。由亞硫酸的不完全電離和分步電離，理解溶液中的組成微粒和微粒大小順序。
[實驗2] 步驟及現象
[教師]寫出以上實驗步驟中發生反應的化學方程式及離子方程式。
[學生嘗試] SO2+Ba(OH)2=BaSO3+H2O
SO2+Ba2++2OH-=BaSO3+H2O
BaSO3+2H+=Ba2++SO2+H2O
[教師強調]步驟②表明，BaSO3不溶于水，但溶于稀鹽酸。
[實驗3] 步驟及現象
[教師設問]為什么步驟①中沒有生成沉淀？
[學生回答]二氧化硫水溶液與氯化鋇不反應。
[教師追問]如果二氧化硫水溶液與氯化鋇反應生成了亞硫酸鋇，反應方程式如何表示？
[學生嘗試] SO2+H2O+BaCl2=BaSO3+2HCl
[教師強調]我們知道，BaSO3不溶于水，但溶于稀鹽酸。所以，該反應不能發生。
[教師設問]為什么步驟②中出現了大量白色沉淀？請寫出發生反應的化學方程式及離子方程式。
[學生嘗試] SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O
Na2SO3+BaCl2=BaSO3+2NaCl
SO2+2OH-=SO32-+H2O
SO32-+Ba2+=BaSO3
[教師講解]在二氧化硫水溶液中，亞硫酸根是亞硫酸第二步電離產生的，其濃度很低，不足以與鋇離子結合成亞硫酸鋇沉淀。在二氧化硫水溶液中加入氫氧化鈉后，生成了大量的亞硫酸根，然后亞硫酸根與鋇離子結合成亞硫酸鋇沉淀。
設計意圖：實驗2和實驗3是一組對比實驗。實驗和教師的分析，旨在讓學生感悟到亞硫酸根與鋇離子濃度都足夠大時，才能結合成亞硫酸鋇沉淀；二氧化硫水溶液中亞硫酸根濃度很低，加入堿后，可生成大量的亞硫酸根。
（2）二氧化硫的還原性
[實驗4] 步驟及現象
[教師設問] 為什么放置一定時間的二氧化硫水溶液中滴加氯化鋇后出現了渾濁？生成了什么沉淀？
[學生思考、聯想]二氧化硫水溶液放置一定時間后，有少部分被氧化生成了硫酸，硫酸與氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀。
[教師]寫出生成硫酸鋇沉淀的有關反應化學方程式及離子方程式。
[學生嘗試] 2SO2+O2+2H2O=2H2SO4
2SO2+O2+2H2O=4H++2SO42-
SO42-+Ba2+=BaSO4
[教師設問]在實驗室里，還有哪些氧化劑可能把二氧化硫水溶液氧化生成硫酸？
[學生思考、交流]高錳酸鉀溶液、雙氧水、氯水、漂液……。
[實驗5] 步驟及現象
[教師] 寫出以上系列實驗中二氧化硫水溶液被氧化生成硫酸的離子方程式。
[學生嘗試]
5SO2+2H2O+2MnO4-=4H++5SO42-+2Mn2+
SO2+ClO-+H2O=SO42-+Cl-+2H+
SO2+H2O2=SO42-+2H+
SO2+X2+2H2O=4H++SO42-+2X-（X=Cl、Br、I）
SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
[師生歸納]二氧化硫水溶液能被O2、KMnO4、NaClO、H2O2、Cl2、Br2、I2、FeCl3等很多氧化劑氧化為硫酸。
設計意圖：實驗4和實驗3也是一組對比實驗，旨在讓學生體會到二氧化硫水溶液易被氧化，“暗示”二氧化硫的還原性。實驗5進一步強化二氧化硫的還原性，同時豐富對物質氧化還原性的認識，鞏固離子方程式的書寫和氧化還原反應方程式配平技能。
（3）二氧化硫的漂白性
[教師]在實驗1里，將幾滴紫色石蕊試液滴加到SO2水溶液中，溶液變紅色。品紅也是一種常見的酸堿指示劑，若將幾滴品紅試液滴加到SO2水溶液中，顏色會發生怎樣的變化？
[實驗6]步驟及現象
[教師講解]二氧化硫能與品紅生成不穩定的無色物質，故能漂白品紅。但這種無色物質容易分解，而又恢復原來的紅色。
[實驗7]用膠頭滴管將SO2水溶液逐滴滴入含酚酞的氫氧化鈉溶液中，至紅色完全褪去。
[教師設問]紅色褪去的原因可能是什么？如何驗證紅色褪去的原因？
[學生思考、討論]紅色褪去的原因可能有（1）H2SO3中和NaOH，溶液呈中性；（2）SO2起漂白作用使酚酞褪色；可向褪色后的溶液中再滴加少量NaOH溶液，若又顯紅色，則是原因（1）；若不再顯紅色，則是原因（2）。
[實驗8]向實驗7所得溶液中繼續滴加氫氧化鈉溶液（溶液又顯紅色）。
[教師歸納]以上實驗表明，二氧化硫能使品紅漂白但不能使顯色后的石蕊和酚酞漂白。可見二氧化硫的漂白有很強的選擇性。
[資料卡片]工業上常用二氧化硫來漂白紙漿、毛、絲、草帽辨等。二氧化硫的漂白作用是由于它能跟某些有色物質生成不穩定的無色物質。這種無色物質容易分解而使有色物質恢復原來的顏色，因此用二氧化硫漂白過的草帽辨日久又變成黃色。此外，二氧化硫還用于殺菌消毒等。二氧化硫和某些含硫化合物的漂白作用也被一些不法商販非法用來加工食品，以使食品增白等。食用這類食品，對人體的肝、腎臟等有嚴重損害，并有致癌作用。
[圖片呈現]葡萄酒標識“微量二氧化硫”作防腐劑；用硫磺“薰蒸”銀耳。
設計意圖：實驗6揭示二氧化硫的漂白性及其特點。實驗7的探究和實驗8的驗證，同時與實驗6也構成對比，旨在突出二氧化硫漂白的選擇性。“資料卡片”意在培養學生正確的和全面的化學觀。
[師生歸納] SO2的主要化學性質
①具有酸性氧化物的通性；②具有還原性；③具有漂白性
4 評價反思
（1）本課以二氧化硫水溶液代替二氧化硫氣體，使得實驗操作變得簡便易行，同時也最大限度地減少了二氧化硫對健康和環境的危害。
（2）從學科邏輯的角度來看，二氧化硫水溶液的性質不完全等同于二氧化硫的性質。但以二氧化硫水溶液為載體認識二氧化硫的性質還是合適的、科學的。
（3）重視通過實驗手段感知二氧化硫的化學性質，突出實驗的系列性、對比性和探究性，重視氧化還原反應和離子反應概念對元素化合物學習的指導作用以及在元素化合物的學習中鞏固、應用化學用語，是本教學實踐的重要特點。
（4）“教學不僅僅是一種告訴、傳授，還應當引導學生去經歷、去體驗、去感悟、去發現。”[1]本課正是努力踐行這樣的追求。
一、教學目標
1.知識與技能目標
①了解二氧化硫的物理性質；②了解硫酸型酸雨形成的原因、危害及防治的原理；③掌握二氧化硫的酸性、還原性和漂白性。
2.過程與方法目標
①通過對資料的分析，培養發現、分析、解決問題的自主學習和終身學習的意識和能力；②通過類比預測、實驗探究、理論分析、實際應用來探究二氧化硫的化學性質，體驗科學探究過程和科學思維方法，提高分析、解決問題的能力，培養小組協作能力和思維的邏輯性。
二、教材重難點
重點：二氧化硫的還原性和漂白性。
難點：探究二氧化硫性質的實驗設計，通過探究實驗，歸納二氧化硫的化學性質。
三、教學過程
【投影】歐洲建筑石雕受損，視頻展示酸雨的危害。
師：從視頻中我們能不能看出形成酸雨的物質是什么？
生：二氧化硫。
師：你所了解的二氧化硫，是怎樣的物質？二氧化硫形成酸雨，與它哪些性質有關？
【投影】二氧化硫的物理性質。
生：酸雨就是溶解了二氧化硫的雨水。
師：那如何驗證二氧化硫易溶于水？如何檢驗其水溶液的酸性？通過我們提供的實驗用品，你能解決這兩個問題嗎？
【用品】收集二氧化硫氣體的塑料瓶、燒杯、水槽、玻璃棒、pH試紙、玻璃片。
【實驗】二氧化硫與水反應。
生：快速將水注入收集有二氧化硫氣體的塑料瓶中，蓋上瓶蓋，振蕩瓶子，瓶子變癟。或者將瓶子倒扣在水槽中，瓶內液面會上升。用pH試紙測溶液，呈酸性。
師：我們測出的酸性溶液是什么成分呢？
生：亞硫酸。
師：亞硫酸是剛形成的酸雨的主要成分，那么酸雨在降落到地面之前，成分會發生變化嗎？
【演示實驗】1.將瓶中溶液倒入燒杯，攪拌并用pH探頭精確測量溶液2～3分鐘內pH的變化情況。2.將攪拌后燒杯中的液體分入試管中，分給每組學生。3.播放視頻：二氧化硫在高空氧化成三氧化硫，三氧化硫與水化合生成硫酸。4.提供氧化劑：氯水、溴水、高錳酸鉀溶液、過氧化氫溶液。
【學生實驗】向收集二氧化硫的試管中滴加酸性高錳酸鉀溶液，塞上膠塞，振蕩，觀察現象。
【問題】1.分析為何上述實驗數據會發生變化？ 2.如何證明生成硫酸？3.二氧化硫還能通過什么方式生成硫酸？4.還可以設計什么實驗證明二氧化硫有還原性？
生：1.溶液酸性增強，可能產生了硫酸。2.通過硫酸根離子的檢驗，可以證明產生了硫酸。3.通過視頻得出酸雨形成的第二條途徑，二氧化硫在高空粉塵催化作用下氧化成三氧化硫，三氧化硫與水作用生成了硫酸。4.二氧化硫還可以使高錳酸鉀和溴水退色，能證明二氧化硫有還原性。
師：我們了解了酸雨形成的過程，那如何防止二氧化硫污染空氣？從源頭杜絕二氧化硫的生成，還是做好防范措施？應從哪個環節入手進行防治？
生：可以使用無污染的新能源，如果不能杜絕二氧化硫的生成，那么就要控制它的排放，做好尾氣處理措施。
【演示實驗】針管內收集有二氧化硫氣體，抽入少量氫氧化鈉溶液，觀察活塞移動情況。
生：堿性物質可以吸收二氧化硫，工業上可以在煤燃燒的過程中加入生石灰，起到鈣劑固硫的作用，減少二氧化硫的排放。
【演示實驗】向收集有二氧化硫的試管中滴加少量品紅溶液，塞住膠塞，振蕩，觀察現象。
生：二氧化硫可以使品紅退色，有漂白性。
師：剛才實驗中我們針管里還剩下一點氣體，剩余氣體是否是二氧化硫呢？如何檢驗？
生：1.可以將其壓入到品紅溶液中，看品紅是否退色；2.可以將其壓入到高錳酸鉀溶液或者溴水中，看溶液是否退色。如果溶液退色，說明剩余氣體為二氧化硫。如果不退，則說明剩余的是空氣。
師：二氧化硫雖然對空氣造成了污染，但是二氧化硫的用途卻有很多，你能舉出一些嗎？
本節課的教材依據是人教版高一年級必修一第四章第三節，是在學生學習了氯、溴、碘、硅、鈉、鎂、鋁、鐵、銅及其化合物等元素化合物知識的基礎上，進一步介紹硫及其化合物。這是對高中化學必修階段無機化合物知識體系的進一步完善，同時也將為本專題后續章節“硫酸的制備”“硫和含硫化合物的相互轉化”等相關知識的學習打下伏筆，為“化學2”及后續選修課的學習提供必要的基礎。因此它在教材中具有承上啟下的作用，是高中階段元素化合物知識體系的一個重點，也是知識過渡的一座橋梁。
本節課的教學主要是引導學生通過自主探究、實驗操作、進行實驗現象的觀察和分析，讓學生掌握二氧化硫的性質，了解二氧化硫對空氣的污染、酸雨的防治，使學生樹立環保意識。
在上課過程中，教師要注重與學生的溝通和交流，讓課堂成為學生自主設計和自主學習、自主探究的環境。本節課主體采用“搜集相關知識―實驗操作―分析討論―得出結論”的學習方法，在實驗探究中學氧化硫的性質和應用。
【學情分析】
（1）本節課以“空氣質量日報”“食品安全”為背景，它是當今的社會熱點問題之一，也與學生的生命健康息息相關，有利于學生學習興趣的激發。
（2）前面對氧化還原反應、部分元素化合物知識體系等知識的學習，對二氧化硫知識的學習起到了鋪墊和支持的作用。
（3）學生對做實驗比較感興趣，但缺乏正確的科學探究方法。因此，必須在實驗探究活動中加以培養。
【教學目標】
1.知識與技能：
①認識二氧化硫的主要性質和作用。
②了解二氧化硫對空氣的污染，知道硫酸型酸雨的形成原因和防治二氧化硫所導致的空氣污染的方法。
2.過程與方法：
①通過對二氧化硫性質的實驗探究，進一步學習基本的化學實驗技能，培養學生的實驗探究能力、團隊協作能力和思維的邏輯性。
②借助于生產實際和環境保護等社會熱點內容，創設了促進學生改變學習方法的情景，在活動中獲取知識。
3.情感態度與價值觀：
①使學生了解二氧化硫引起酸雨等環境污染的社會問題，樹立強烈的環境保護意識和健康意識。
②使學生了解二氧化硫在食品加工等領域的廣泛應用，認識化學與人類生活的密切聯系，體驗學科價值。
③培養學生辯證認識事物兩面性的哲學觀點。
【教學重點】二氧化硫的化學性質以及硫酸型酸雨的形成過程。
【教學難點】二氧化硫的還原性，還原性與漂白性的區別。
【教學過程】創設情境引入：
1.通過多媒體網絡展示南昌市當日空氣質量日報，查查二氧化硫的指數。
2.通過記者在福建、桂林和北京的一些市場發現，一些看起來非常白而又鮮亮誘人的銀耳竟是用國家明令禁止使用的“硫黃”熏蒸而成。
二氧化硫是食物的“化妝品”，對食品有漂白和防腐作用，使用二氧化硫能夠達到使產品外觀光亮、潔白的效果，有刺激性氣味，超量食用會對人體的肝、腎臟等有嚴重損傷，并有致癌作用。
獲取信息：從以上可獲得二氧化硫的哪些物理性質？
學生歸納：一、二氧化硫物理性質
無色、有刺激性氣味的、有毒氣體
呈現資料：易液化（bp：-10℃），易溶于水（1體積水溶解40體積二氧化硫），密度比空氣大。
實驗探究一：展示用廢棄的小礦泉水瓶收集的二氧化硫氣體（瓶口朝上），向礦泉水瓶中加入五分之一的水，立即旋緊瓶蓋，振蕩。觀察現象并分析。
問題：礦泉水瓶為什么扁了？
分析原因：二氧化硫易溶于水瓶中二氧化硫溶于加入的水中瓶中氣壓下降小于外界氣壓礦泉水瓶被大氣壓壓扁了。
結論：二氧化硫密度比空氣大，易溶于水。
問題：二氧化硫溶于水后是否與水發生反應？
實驗探究二：取2ml二氧化硫水溶液于試管中，先測定pH值再滴加石蕊試液。觀察實驗現象并分析原因。
現象：二氧化硫水溶液pH值小于7。石蕊試液變紅。
結論：二氧化硫水溶液顯酸性。
問題：二氧化硫溶于水后是否與水發生反應？
討論導出：二、二氧化硫的化學性質
1.與水反應
H2SO3 HSO3-+H+
教師講解：石蕊試液變紅的原因是由于亞硫酸的電離，并寫好電離方程式說明二氧化硫是中強酸，亞硫酸不穩定同時分解出二氧化硫和水。讓學生對可逆反應的概念理解好。并要聯系到酸雨的酸性變強的原因做解釋：被氧氣氧化成硫酸（2SO2+2H2O+O2=2H2SO4）。
問題：像二氧化硫這樣能與水反應生成相應的酸的氧化物我們稱它什么氧化物？
結論：2.酸性氧化物
實驗探究三：向試管中加入2mL的二氧化硫水溶液，滴加品紅溶液，振蕩，然后加熱試管。觀察現象并分析。
討論導出：二氧化硫使品紅褪色，具有漂白性。褪色后的溶液加熱又變紅，說明其漂白不穩定、可逆。
3.漂白性
回憶思考：我們還學過哪些物質具有漂白性？
交流討論：有氯水中的次氯酸，Na2O2、H2O2、O3、活性炭等。
演示實驗：在兩份氯水中分別滴入品紅和石蕊，再加熱溶液。
現象：溶液均褪色，加熱不變紅。