运用综合化学知识，复习硫及其化合物

郭瑞春

一、设计思路

硫及其化合物知识在苏教版教材中，仅在高一的《化学1》中出现，在其他模块教材中都没有出现。那么，作为学完整个高中化学的高三学生，如何在高三化学一轮复习中用系统论的观点，整体把握和统领高中化学知识，综合运用化学知识进行系统复习，避免在高一基础上的简单机械重复或原地踏步，是本节课设计的意图所在。

1.树立整体意识

元素化合物知识研究的是物质，物质的性质由结构决定，反之，由物质的性质也可以推测物质可能有哪些结构；要运用物质就应了解或知道物质的制法；制取物质就要研究物质的收集方法；物质在制取、收集、使用等过程中自然会出现环境污染等问题……

高中化学总复习，不同于高一新授课，其主要教学目标之一就是引导学生建立起元素化合物的知识体系。

应该让学生确立如图1这样一个元素化合物知识学习框架。

2. 结构决定性质

结构决定性质，是研究物质的基本思想。化学反应的本质是原子外层电子的得失或重排，是原子的重新排列和组合。要研究物质，就必须研究物质的结构，尤其是要研究物质的原子结构、电子的排列情况、分子的结构等，从而推测或推知和预测该物质的性质，如图2。

苏教版《化学》中，介绍了有关物质结构的基本知识，如核外电子排布、原子的电子轨道表示式、外围电子排布式、杂化轨道理论、分子的空间构型、分子的极性、分子的结构式、电负性、等电子体等知识，完成高中学习任务的高三学生已经具备了讨论物质结构所需要的必备基础知识，学生完全有能力借助物质结构知识研究物质的性质。

高三一轮复习中元素化合物知识的复习，既然称之为一轮复习，就应该把相互有关联的知识，相互有因果关系的知识，相互有紧密联系的知识统领起来，并借助有关方法和手段解决在高一年级学习中由于知识限制而无法解决、不能研究的内容。

3. 编织物质转化关联网

建立物质之间的转化关联网是复习和研究物质性质的一种方法和手段。根据研究的侧重点的不同，关联网建立的方法有多种，有连线法、网络法以及坐标法。

目前使用最多的应该是网络法，如图3，还有

坐标法，（见图4）。

二、教学片段

1. 硫单质的教学片段

【教师】物质的结构决定物质的性质。硫单质的性质应该由硫原子的结构所决定。我们一起把硫原子的原子结构示意图画一下：

把硫原子的电子式画一下：■

【教师】认真观察硫原子的原子结构示意图和电子式，大家可以得出些什么想法。

【学生】硫原子为16号元素，最外层有6个电子，应该可以得到2个电子。

【教师】可以“得到2个电子”，说明硫元素显示怎样的化学性质？

【学生】氧化性。

【教师】所以，单质硫可以和氢气、金属钠、铁等具有较强还原性的单质反应，生成相应的硫化物。

从分子形状来看，在硫的氢化物中，硫原子和氢原子是否排在一条直线上？还是呈折线型？

学生开始争论，没有统一意见。

【教师】我们是否可以根据元素周期律来推测：S元素和O元素处在同一主族，S的价电子的电子排布结构与O相似，形成的氢化物H2S是否与H2O有共同或相似之处呢？

同学们恍然大悟。

【学生】对，H2O分子呈折线型，那么H2S分子也呈折线型。

【教师】为什么？

【学生】根据结构决定性质的规律，硫原子价电子的轨道表示式为：

硫原子在与H原子结合时，S原子采取sp3杂化，其中有2个杂化轨道分别与2个H原子形成σ键，还有2个杂化轨道中分别有2对孤电子对。由于S原子形成的是sp3杂化4个轨道，所以，H—S—H不可能成一直线，而是呈V型。

【教师】回答得非常准确。同样，H2O分子和H2S分子属于等电子体，通过等电子体的性质，也可以推测H2S与H2O有共同的分子形状。

2. 二氧化硫教学片段

【教师】你们知道CO2的电子式吗？它是直线型还是折线型？

学生非常轻松地就回答出来了：CO2中所有原子满足8电子结构，分子呈直线型。

【教师】那么，SO2是直线型还是折线型？

【学生】（不假思索就回答）与CO2一样，是直线型。

【教师】有什么理由可以证明SO2的分子结构与CO2一样，是直线型？

【学生】直觉，因为两者分子式类似。

【教师】化学是自然科学，要以事实为依据，不能凭直觉。我再提醒大家：根据“等电子原理”可知，当两种物质具有等电子结构时，应该具有相似的分子结构。

【学生】喔，SO2与CO2不属于等电子体，结构不会一样。

【教师】SO2分子中，S原子采用了sp2杂化，其中有2个杂化轨道分别与2个O原子形成2个σ键，余下的1个杂化轨道上有1对孤电子对与2个σ键在一个平面上。所以，分子形状为折线型。另外，S原子没有杂化的2个3p轨道上的电子与O原子2p轨道上的2个未成对电子形成大π键。

【学生】明白了。

【教师】比较一下：CO2中的C原子采用的是什么杂化？

【学生】C原子采用sp杂化，所以CO2分子呈直线型。

【教师】对。至此，大家能否理解为什么在以前的教学中，老师通常不让大家写SO2的电子式，而只要求大家写CO2电子式的原因了吧。

既然SO2与CO2两者的结构不同，那么SO2与CO2的性质应该也有不同。比如，SO2有较强的还原性，而CO2没有，这一性质上的差异，能否通过相关知识得以解释？

【学生】……

【教师】S原子上有一对孤电子对，当O原子靠近S原子的孤电子对时，由于O元素的电负性比S大（O电负性为3.5，S电负性为2.5，H电负性为2.1），容易被O原子所捕获，形成正三角形的SO3，其中S原子仍然为sp2杂化。endprint

3. 硫酸的教学片段

【教师】请同学写出硫酸的结构式。

【学生】（学生板书）

【教师】很好。从硫酸的结构式，大家能看到或想到些什么？

【学生】似乎有—OH。

【教师】对。其实，含氧酸和碱都可以看成氢氧化物。这也就解释了为什么HClO的结构式应该是H—O—Cl的形式，而不是H—Cl—O的形式。

【教师】那么，为什么在含氧酸中有—OH的结构，却显示出酸的性质呢？

【教师】原来，各类氢氧化物或含氧酸的酸碱性决定于它发生碱式（I处键断裂）还是酸式（II处键断裂）离解。

如果把R看成中心原子（离子），则若R为非金属元素，R的电负性相对较大，吸引电子能力强，使R—O键结合力增强，O原子上的负电荷向R原子方向偏移，使H原子上负电荷减弱，按II处断裂，H原子以H+的形式被释放出来，呈酸的特征。

若R为金属元素，R的电负性相对较小，吸引电子能力弱，使R—O键结合力减弱，由于O原子的电负性较大，负电荷偏向于O，致使电负性小的金属原子R以阳离子的形式离解出来，即按I处断裂，释放出OH-，呈碱的特征。

【学生】看来含氧酸和碱是同一类物质。

【学生】所以，教材上在讨论元素周期律时，用“氧化物的水化物”的表述方式来研究酸或碱，从而讨论“最高价氧化物的水化物”的酸性或碱性。

【教师】说得好。从上述键的断裂形式分析，能否说明Al（OH）3为什么显两性的原因？

【学生】能。铝元素金属性不强，非金属性也不强，所以，铝吸引电子能力不强，使Al（OH）3既可能按照酸式离解，也可能按照碱式离解。

【教师】那么，又如何解释浓硫酸具有“强”氧化性呢？而稀硫酸却没有“强”氧化性？

【学生】稀硫酸有一定的氧化性。但稀硫酸的氧化性与浓硫酸不同，浓硫酸氧化性是硫酸分子中S元素体现出来的，而稀硫酸氧化性是稀硫酸电离出来的H+所体现出的氧化性。

【教师】不错。能否从结构上讨论一下这种差别？

【学生】硫酸是共价化合物，浓硫酸中硫酸分子在没有水分子作用时，硫酸无法电离，S元素周围的O元素电负性大，吸引电子能力强，迫使具有较大电负性的S元素“强力反抗”，期望获得电子，这种强烈的获得电子能力就是氧化性，所以，浓硫酸体现出较强的氧化性。

【教师】表述合理，准确，到位。那稀硫酸为什么没有强氧化性？

【学生】稀硫酸溶液中，由于硫酸分子电离产生的■离子中，S元素以sp3杂化形式存在，且■离子带有2个单位负电荷，使S元素也部分分摊到部分负电荷，从而降低了S元素吸引电子的能力，即氧化性减弱。

【教师】稀硫酸有没有氧化性？

【学生】有。稀硫酸溶液中，H+离子的氧化性超过了■离子的氧化性，所以，稀硫酸的氧化性其实就是H+的氧化性。

【教师】非常好。

4. 环保教学片段（略）

5. 课堂结尾

【教师】同学们，这节课我们根据系统论观点，站在高三化学基础上，居高临下，把高中化学知识融会贯通地运用于元素化合物知识的复习，并紧紧抓住结构决定性质这一研究物质的有力武器进行了系统复习。

【教师】通过上述复习，大家对今后其他各章节有关元素化合物知识复习有何启发呢？

【学生】要定复习的框架。

【教师】是不是应该明确哪些是复习的重点？

【学生】应该复习各物质相互转化的化学方程式。

【学生】列出知识网络，列表总结各物质的结构、性质、制法、检验、用途、环保等。

【学生】……

【教师】很好！我想，是不是可以用几个字概括一下？

【教师】学习元素化合物知识可以概括为六个字：

“定位”——确定复习哪些物质、哪些性质、列出复习元素化合物知识的框架；

“织网”——把相互有关联的知识按照一定的方法编织成知识网，便于课后复习；

“构性”——用物质的结构决定物质的性质这一思路，系统分析、归纳相关知识。

【教师】但是，对具体的不同章节又有不同的“热点”，如本节课的热点为：

氧化性（浓硫酸）、还原性（SO2、H2SO3、H2S）、环保（SO2）、检验（SO2）、应用。

三、反思

化学新课程教学中，“课时紧”是贯穿整个高中化学课堂教学的重要特征。按理，元素化合物知识的复习，首先是各种物质性质的复习，也就是要引领学生复习、回顾乃至熟记各种物质的各类反应及化学反应方程式、制法、检验、实验操作等基础知识，但我认为让学生体验整个高中化学知识前后联系的整合方法，让学生体验复习元素化合物知识的思维方式，让学生体验用系统论观点思考和处理问题的方法，让学生体验建构知识框架的过程，让学生归纳并总结学习元素化合物知识的方法和手段等，要比简单梳理书本知识重要得多。有限的课堂教学时间，应该安排学习和研究最有价值的教学内容和探究内容。因此，有关化学方程式的复习、涉及物质间相互转化的化学反应方程式、相关实验等基础知识和内容可以让学生课后自己复习解决，不要放到有限的课堂内进行。另外，可以再配套增加两节习题课，以巩固并活学活用所学知识。endprint

3. 硫酸的教学片段

【教师】请同学写出硫酸的结构式。

【学生】（学生板书）

【教师】很好。从硫酸的结构式，大家能看到或想到些什么？

【学生】似乎有—OH。

【教师】对。其实，含氧酸和碱都可以看成氢氧化物。这也就解释了为什么HClO的结构式应该是H—O—Cl的形式，而不是H—Cl—O的形式。

【教师】那么，为什么在含氧酸中有—OH的结构，却显示出酸的性质呢？

【教师】原来，各类氢氧化物或含氧酸的酸碱性决定于它发生碱式（I处键断裂）还是酸式（II处键断裂）离解。

如果把R看成中心原子（离子），则若R为非金属元素，R的电负性相对较大，吸引电子能力强，使R—O键结合力增强，O原子上的负电荷向R原子方向偏移，使H原子上负电荷减弱，按II处断裂，H原子以H+的形式被释放出来，呈酸的特征。

若R为金属元素，R的电负性相对较小，吸引电子能力弱，使R—O键结合力减弱，由于O原子的电负性较大，负电荷偏向于O，致使电负性小的金属原子R以阳离子的形式离解出来，即按I处断裂，释放出OH-，呈碱的特征。

【学生】看来含氧酸和碱是同一类物质。

【学生】所以，教材上在讨论元素周期律时，用“氧化物的水化物”的表述方式来研究酸或碱，从而讨论“最高价氧化物的水化物”的酸性或碱性。

【教师】说得好。从上述键的断裂形式分析，能否说明Al（OH）3为什么显两性的原因？

【学生】能。铝元素金属性不强，非金属性也不强，所以，铝吸引电子能力不强，使Al（OH）3既可能按照酸式离解，也可能按照碱式离解。

【教师】那么，又如何解释浓硫酸具有“强”氧化性呢？而稀硫酸却没有“强”氧化性？

【学生】稀硫酸有一定的氧化性。但稀硫酸的氧化性与浓硫酸不同，浓硫酸氧化性是硫酸分子中S元素体现出来的，而稀硫酸氧化性是稀硫酸电离出来的H+所体现出的氧化性。

【教师】不错。能否从结构上讨论一下这种差别？

【学生】硫酸是共价化合物，浓硫酸中硫酸分子在没有水分子作用时，硫酸无法电离，S元素周围的O元素电负性大，吸引电子能力强，迫使具有较大电负性的S元素“强力反抗”，期望获得电子，这种强烈的获得电子能力就是氧化性，所以，浓硫酸体现出较强的氧化性。

【教师】表述合理，准确，到位。那稀硫酸为什么没有强氧化性？

【学生】稀硫酸溶液中，由于硫酸分子电离产生的■离子中，S元素以sp3杂化形式存在，且■离子带有2个单位负电荷，使S元素也部分分摊到部分负电荷，从而降低了S元素吸引电子的能力，即氧化性减弱。

【教师】稀硫酸有没有氧化性？

【学生】有。稀硫酸溶液中，H+离子的氧化性超过了■离子的氧化性，所以，稀硫酸的氧化性其实就是H+的氧化性。

【教师】非常好。

4. 环保教学片段（略）

5. 课堂结尾

【教师】同学们，这节课我们根据系统论观点，站在高三化学基础上，居高临下，把高中化学知识融会贯通地运用于元素化合物知识的复习，并紧紧抓住结构决定性质这一研究物质的有力武器进行了系统复习。

【教师】通过上述复习，大家对今后其他各章节有关元素化合物知识复习有何启发呢？

【学生】要定复习的框架。

【教师】是不是应该明确哪些是复习的重点？

【学生】应该复习各物质相互转化的化学方程式。

【学生】列出知识网络，列表总结各物质的结构、性质、制法、检验、用途、环保等。

【学生】……

【教师】很好！我想，是不是可以用几个字概括一下？

【教师】学习元素化合物知识可以概括为六个字：

“定位”——确定复习哪些物质、哪些性质、列出复习元素化合物知识的框架；

“织网”——把相互有关联的知识按照一定的方法编织成知识网，便于课后复习；

“构性”——用物质的结构决定物质的性质这一思路，系统分析、归纳相关知识。

【教师】但是，对具体的不同章节又有不同的“热点”，如本节课的热点为：

氧化性（浓硫酸）、还原性（SO2、H2SO3、H2S）、环保（SO2）、检验（SO2）、应用。

三、反思

化学新课程教学中，“课时紧”是贯穿整个高中化学课堂教学的重要特征。按理，元素化合物知识的复习，首先是各种物质性质的复习，也就是要引领学生复习、回顾乃至熟记各种物质的各类反应及化学反应方程式、制法、检验、实验操作等基础知识，但我认为让学生体验整个高中化学知识前后联系的整合方法，让学生体验复习元素化合物知识的思维方式，让学生体验用系统论观点思考和处理问题的方法，让学生体验建构知识框架的过程，让学生归纳并总结学习元素化合物知识的方法和手段等，要比简单梳理书本知识重要得多。有限的课堂教学时间，应该安排学习和研究最有价值的教学内容和探究内容。因此，有关化学方程式的复习、涉及物质间相互转化的化学反应方程式、相关实验等基础知识和内容可以让学生课后自己复习解决，不要放到有限的课堂内进行。另外，可以再配套增加两节习题课，以巩固并活学活用所学知识。endprint

3. 硫酸的教学片段

【教师】请同学写出硫酸的结构式。

【学生】（学生板书）

【教师】很好。从硫酸的结构式，大家能看到或想到些什么？

【学生】似乎有—OH。

【教师】对。其实，含氧酸和碱都可以看成氢氧化物。这也就解释了为什么HClO的结构式应该是H—O—Cl的形式，而不是H—Cl—O的形式。

【教师】那么，为什么在含氧酸中有—OH的结构，却显示出酸的性质呢？

【教师】原来，各类氢氧化物或含氧酸的酸碱性决定于它发生碱式（I处键断裂）还是酸式（II处键断裂）离解。

如果把R看成中心原子（离子），则若R为非金属元素，R的电负性相对较大，吸引电子能力强，使R—O键结合力增强，O原子上的负电荷向R原子方向偏移，使H原子上负电荷减弱，按II处断裂，H原子以H+的形式被释放出来，呈酸的特征。

若R为金属元素，R的电负性相对较小，吸引电子能力弱，使R—O键结合力减弱，由于O原子的电负性较大，负电荷偏向于O，致使电负性小的金属原子R以阳离子的形式离解出来，即按I处断裂，释放出OH-，呈碱的特征。

【学生】看来含氧酸和碱是同一类物质。

【学生】所以，教材上在讨论元素周期律时，用“氧化物的水化物”的表述方式来研究酸或碱，从而讨论“最高价氧化物的水化物”的酸性或碱性。

【教师】说得好。从上述键的断裂形式分析，能否说明Al（OH）3为什么显两性的原因？

【学生】能。铝元素金属性不强，非金属性也不强，所以，铝吸引电子能力不强，使Al（OH）3既可能按照酸式离解，也可能按照碱式离解。

【教师】那么，又如何解释浓硫酸具有“强”氧化性呢？而稀硫酸却没有“强”氧化性？

【学生】稀硫酸有一定的氧化性。但稀硫酸的氧化性与浓硫酸不同，浓硫酸氧化性是硫酸分子中S元素体现出来的，而稀硫酸氧化性是稀硫酸电离出来的H+所体现出的氧化性。

【教师】不错。能否从结构上讨论一下这种差别？

【学生】硫酸是共价化合物，浓硫酸中硫酸分子在没有水分子作用时，硫酸无法电离，S元素周围的O元素电负性大，吸引电子能力强，迫使具有较大电负性的S元素“强力反抗”，期望获得电子，这种强烈的获得电子能力就是氧化性，所以，浓硫酸体现出较强的氧化性。

【教师】表述合理，准确，到位。那稀硫酸为什么没有强氧化性？

【学生】稀硫酸溶液中，由于硫酸分子电离产生的■离子中，S元素以sp3杂化形式存在，且■离子带有2个单位负电荷，使S元素也部分分摊到部分负电荷，从而降低了S元素吸引电子的能力，即氧化性减弱。

【教师】稀硫酸有没有氧化性？

【学生】有。稀硫酸溶液中，H+离子的氧化性超过了■离子的氧化性，所以，稀硫酸的氧化性其实就是H+的氧化性。

【教师】非常好。

4. 环保教学片段（略）

5. 课堂结尾

【教师】同学们，这节课我们根据系统论观点，站在高三化学基础上，居高临下，把高中化学知识融会贯通地运用于元素化合物知识的复习，并紧紧抓住结构决定性质这一研究物质的有力武器进行了系统复习。

【教师】通过上述复习，大家对今后其他各章节有关元素化合物知识复习有何启发呢？

【学生】要定复习的框架。

【教师】是不是应该明确哪些是复习的重点？

【学生】应该复习各物质相互转化的化学方程式。

【学生】列出知识网络，列表总结各物质的结构、性质、制法、检验、用途、环保等。

【学生】……

【教师】很好！我想，是不是可以用几个字概括一下？

【教师】学习元素化合物知识可以概括为六个字：

“定位”——确定复习哪些物质、哪些性质、列出复习元素化合物知识的框架；

“织网”——把相互有关联的知识按照一定的方法编织成知识网，便于课后复习；

“构性”——用物质的结构决定物质的性质这一思路，系统分析、归纳相关知识。

【教师】但是，对具体的不同章节又有不同的“热点”，如本节课的热点为：

氧化性（浓硫酸）、还原性（SO2、H2SO3、H2S）、环保（SO2）、检验（SO2）、应用。

三、反思

化学新课程教学中，“课时紧”是贯穿整个高中化学课堂教学的重要特征。按理，元素化合物知识的复习，首先是各种物质性质的复习，也就是要引领学生复习、回顾乃至熟记各种物质的各类反应及化学反应方程式、制法、检验、实验操作等基础知识，但我认为让学生体验整个高中化学知识前后联系的整合方法，让学生体验复习元素化合物知识的思维方式，让学生体验用系统论观点思考和处理问题的方法，让学生体验建构知识框架的过程，让学生归纳并总结学习元素化合物知识的方法和手段等，要比简单梳理书本知识重要得多。有限的课堂教学时间，应该安排学习和研究最有价值的教学内容和探究内容。因此，有关化学方程式的复习、涉及物质间相互转化的化学反应方程式、相关实验等基础知识和内容可以让学生课后自己复习解决，不要放到有限的课堂内进行。另外，可以再配套增加两节习题课，以巩固并活学活用所学知识。endprint