吳健華

摘要：為順應(yīng)高考新形勢(shì)，將發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)落實(shí)到課程中，實(shí)現(xiàn)“知識(shí)、能力、素養(yǎng)”相統(tǒng)一的教學(xué)價(jià)值，選擇以工業(yè)脫硫?yàn)檎鎸?shí)情境的教學(xué)素材進(jìn)行高三化學(xué)反應(yīng)原理的主題式復(fù)習(xí)。本主題通過(guò)開(kāi)展“脫硫路線的設(shè)計(jì)”“反應(yīng)歷程的研究”“反應(yīng)條件的選擇與優(yōu)化”“反應(yīng)限度的計(jì)算”“電解法工藝的研究”等活動(dòng)，將抽象的化學(xué)原理問(wèn)題鏈結(jié)合真實(shí)情境呈現(xiàn)，引領(lǐng)學(xué)生問(wèn)題解決能力的培養(yǎng)，診斷并發(fā)展學(xué)生關(guān)于化學(xué)反應(yīng)原理主題的認(rèn)識(shí)水平。

關(guān)鍵詞：真實(shí)情境;核心素養(yǎng);主題式復(fù)習(xí);認(rèn)識(shí)水平;工業(yè)脫硫

文章編號(hào)：1008-0546（2022）04-0070-07

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.04.015

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、教學(xué)主題內(nèi)容分析

1.學(xué)科認(rèn)識(shí)水平分析

本課例為《化學(xué)反應(yīng)原理》高三二輪復(fù)習(xí)課，王磊等研制出該主題的能力水平[1]，學(xué)生需要能夠達(dá)到基于多認(rèn)識(shí)角度或多變量關(guān)系進(jìn)行邏輯推理、解決綜合復(fù)雜問(wèn)題的能力水平。

學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)水平為進(jìn)階式發(fā)展的。高二授課階段，教材中所呈現(xiàn)的問(wèn)題情境，學(xué)生能基于某認(rèn)識(shí)角度進(jìn)行思考，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析解釋、推論預(yù)測(cè)，認(rèn)識(shí)發(fā)展水平處于2～3;經(jīng)過(guò)高三系統(tǒng)復(fù)習(xí)，學(xué)生的認(rèn)識(shí)水平需發(fā)展至4～5，進(jìn)一步發(fā)展問(wèn)題解決、遷移創(chuàng)新能力。

《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出，可利用調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的成功案例（如石油開(kāi)采中H2S的處理）等情境素材進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，基于真實(shí)情境實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)原理的進(jìn)階式復(fù)習(xí)，落實(shí)化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

2.學(xué)情分析

該課例授課對(duì)象為某重點(diǎn)高中的學(xué)生。在高二階段時(shí)，學(xué)生對(duì)化學(xué)原理概念能基本達(dá)到理解、熟悉的認(rèn)識(shí)水平，但難以建立起邏輯性更強(qiáng)的知識(shí)體系;高三二輪復(fù)習(xí)以前，學(xué)生對(duì)抽象復(fù)雜的化學(xué)原理已具有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，正處于知識(shí)體系的建構(gòu)過(guò)程中，但對(duì)陌生的真實(shí)情境，仍未形成主動(dòng)地基于多認(rèn)識(shí)角度或多變量關(guān)系進(jìn)行邏輯推理的能力等。因此在二輪教學(xué)中，通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)陌生的問(wèn)題情境、設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈等教學(xué)策略，幫助學(xué)生培養(yǎng)問(wèn)題解決能力[2]。

3.教學(xué)策略

創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：設(shè)置工業(yè)脫硫的問(wèn)題鏈活動(dòng)，感受科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。

運(yùn)用價(jià)類二維圖：形成物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系的研究方法，落實(shí)證據(jù)推理的素養(yǎng)建構(gòu)。

處理圖表數(shù)據(jù)：培養(yǎng)信息獲取、分析及綜合應(yīng)用能力，加深變化觀念的認(rèn)識(shí)。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)

本課例的學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)包括：利用硫元素的價(jià)類二維圖，設(shè)計(jì)硫化氫的轉(zhuǎn)化路線，建立基于物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)多角度的物質(zhì)認(rèn)識(shí)角度，發(fā)展學(xué)生證據(jù)推理與認(rèn)知模型的素養(yǎng)能力;通過(guò)繪制脫硫反應(yīng)歷程與能量變化圖、脫硫反應(yīng)中條件的選擇與優(yōu)化等活動(dòng)，診斷并發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡原理知識(shí)的掌握，培養(yǎng)變化觀念與平衡思想、宏觀辨析與微觀探析的核心素養(yǎng);通過(guò)解決工業(yè)脫硫的真實(shí)情境問(wèn)題，感受化學(xué)物質(zhì)及其變化的價(jià)值，進(jìn)一步形成正確的科學(xué)態(tài)度及社會(huì)責(zé)任;通過(guò)閱讀資料、處理信息及平衡常數(shù)的計(jì)算，提高獲取分析信息能力與計(jì)算能力。

三、主題教學(xué)思維框架

?根據(jù)主題內(nèi)容的結(jié)構(gòu)性、進(jìn)階性及問(wèn)題設(shè)計(jì)的梯度，本課例教學(xué)安排為2課時(shí);基于課堂學(xué)習(xí)活動(dòng)的層層推進(jìn)及教學(xué)目標(biāo)與評(píng)價(jià)的實(shí)施，結(jié)合學(xué)科核心素養(yǎng)的落實(shí)，設(shè)計(jì)本課例教學(xué)思維框架如圖1及圖2所示。

四、主題教學(xué)實(shí)施過(guò)程

第一課時(shí)走進(jìn)工業(yè)脫硫研究之路

環(huán)節(jié)一：設(shè)計(jì)H2S的轉(zhuǎn)化方案

[學(xué)習(xí)任務(wù)]繪制價(jià)類二維圖，設(shè)計(jì)H2S轉(zhuǎn)化路線

[情境]黨的十九大報(bào)告提出建設(shè)美麗中國(guó)，推進(jìn)工業(yè)綠色發(fā)展。石油開(kāi)采的過(guò)程中會(huì)釋放H2S等有害氣體，脫硫技術(shù)的研究與應(yīng)用，對(duì)環(huán)境保護(hù)及生態(tài)建設(shè)尤為重要。

[問(wèn)題]繪制硫的價(jià)類二維圖，搭建元素化合物知識(shí)的復(fù)習(xí)工具，設(shè)計(jì)H2S的轉(zhuǎn)化路線。

[師生活動(dòng)]

教師：展示硫的價(jià)類二維圖（圖3），引導(dǎo)學(xué)生從不同角度認(rèn)識(shí)H2S性質(zhì)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化路線。學(xué)生：從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)兩個(gè)角度，H2S屬于酸性氣體、具有較強(qiáng)的還原性。根據(jù)硫化氫的性質(zhì)，小組討論并提出其轉(zhuǎn)化方案（表1）。

教師：同學(xué)們所設(shè)計(jì)的H2S轉(zhuǎn)化路線均較為合理。結(jié)合常溫下部分物質(zhì)的化學(xué)平衡常數(shù)[3]（見(jiàn)表2），利用已知化學(xué)原理，判斷下列轉(zhuǎn)化方案的可行性：

解答②：CuS04吸收HS轉(zhuǎn)化為CuS所發(fā)生的反應(yīng)：Cu2+HS三CuS↓+2H+。通過(guò)計(jì)算平衡常數(shù)K，判斷反的進(jìn)行程度：K=K（H2S）a·K（H2S）/Kp（CuS）=2.27×105》1.0×10;該反應(yīng)正向進(jìn)行程度很大，因此CuS04溶液可用于吸收HS;

同理，對(duì)于FeS04溶液，反應(yīng)Fe2+HS=FeS↓+2H*K'=K（H2S）K（H2S）2/K（FeS）=2.27X10<1.0x10;該反應(yīng)正向進(jìn)行程度很小，因此難以用于吸收HS。逆反應(yīng)進(jìn)行程度較大，因此實(shí)驗(yàn)室中常用FS固體與硫酸的反應(yīng)來(lái)制備少量HS：FeS+H2S04====FeS04+HS↑。

教師評(píng)價(jià)：可利用平衡常數(shù)，判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向及程度，為工業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)意義。

設(shè)計(jì)意圖：搭建元素化合物價(jià)類二維圖的學(xué)習(xí)工具，基于多角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)，發(fā)展并診斷學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)性質(zhì)及轉(zhuǎn)化關(guān)系的水平，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知素養(yǎng)。通過(guò)平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用，發(fā)展學(xué)生的變化觀念與平衡思想，提高邏輯分析能力。

環(huán)節(jié)二：克勞斯法脫硫反應(yīng)歷程研究

[學(xué)習(xí)任務(wù)]繪制反應(yīng)歷程與能量變化圖

[情境]工業(yè)上常利用克勞斯法處理H2S廢氣[4]，其脫硫原理分為兩步：首先，部分H2S在空氣中燃燒生成SO2，再使生成的SO2與第一步剩余的H2S反應(yīng)，生成S2蒸氣，冷凝可獲得化工產(chǎn)品硫黃固體：

[問(wèn)題]根據(jù)給出的兩步反應(yīng)，請(qǐng)寫(xiě)出克勞斯法脫硫的總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式，并畫(huà)出其反應(yīng)歷程與能量的變化圖，并說(shuō)明作圖的依據(jù)。

[師生活動(dòng)]教師：根據(jù)情境素材，分析克勞斯法脫硫反應(yīng)的特點(diǎn)，畫(huà)出其反應(yīng)歷程與能量變化圖。學(xué)生：依據(jù)“蓋斯定律”，易判斷熱反應(yīng)方程式為△H=-409.4kJ·mol-1。兩步反應(yīng)1、2及總反應(yīng)均放熱;反應(yīng)1快速達(dá)至平衡，反應(yīng)2緩慢平衡，兩步反應(yīng)的活化能Ea1<Ea2。根據(jù)上述分析，繪制出反應(yīng)歷程與能量的變化圖（圖4）。教師：可通過(guò)反應(yīng)歷程與能量變化圖理解反應(yīng)機(jī)理及特點(diǎn)，注意對(duì)反應(yīng)活化能、中間產(chǎn)物、速控步等概念的認(rèn)識(shí)。其中反應(yīng)2需要較高活化能，為反應(yīng)的“速控步”;反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的SO2對(duì)于脫硫總反應(yīng)而言，屬于中間產(chǎn)物。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)克勞斯法脫硫反應(yīng)研究，發(fā)展學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)歷程的深層認(rèn)識(shí)，強(qiáng)化變化觀念與平衡思想的培養(yǎng)。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手繪制反應(yīng)歷程與能量變化圖，化抽象概念為具體圖象，有利于從不同維度加深對(duì)化學(xué)反應(yīng)原理的認(rèn)識(shí)與理解。

環(huán)節(jié)三：克勞斯法脫硫條件的選擇與優(yōu)化

[學(xué)習(xí)任務(wù)]脫硫條件的選擇與優(yōu)化

[情境]利用克勞斯法脫硫反應(yīng)，可將H2S廢氣轉(zhuǎn)化為S（2g），分離S（2g）從而獲取產(chǎn)品硫黃。工業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)控制不同的工藝條件，以實(shí)現(xiàn)“多、快、好、省”的工業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)。

[師生活動(dòng)]教師：在工業(yè)上可采取哪些措施，提高克勞斯法反應(yīng)中H2S的去除率（轉(zhuǎn)化率），獲得更多純凈的產(chǎn)品S2？學(xué)生交流討論，得出結(jié)論：可從反應(yīng)物濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等因素考慮，尋找適宜的脫硫反應(yīng)條件，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)最大效益。

教師歸納：結(jié)合化學(xué)原理知識(shí)，化工生產(chǎn)中條件的控制與選擇，一般從反應(yīng)速率、化學(xué)平衡（反應(yīng)限度）兩個(gè)角度思考，具體問(wèn)題需根據(jù)具體的情境進(jìn)行分析。

項(xiàng)目1：脫硫條件的選擇——投料比對(duì)反應(yīng)的影響

[情境]對(duì)于克勞斯脫硫反應(yīng)，某溫度下，不同投料比c（H2S）：c（O2）對(duì)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率的影響（圖5）。按化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)投料通入H2S與O2，可保持H2S較高的轉(zhuǎn)化率。

[問(wèn)題]若進(jìn)料濃度比c（H2S）：c（O2）過(guò)低或過(guò)高，請(qǐng)分析其產(chǎn)生的不利影響及原因。

[師生活動(dòng)]教師：引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合脫硫反應(yīng)的特點(diǎn)及圖象含義，分析問(wèn)題。

學(xué)生：若濃度比c（H2S）：c（O2）過(guò)高，H2S未能夠充分轉(zhuǎn)化，平衡轉(zhuǎn)化率降低;若濃度比c（H2S）：c（O2）過(guò)低，則可能出現(xiàn)以下情況：

1H2S的轉(zhuǎn)化率變化不大，但O2的利用率低;

2過(guò)量的O2在較高溫度下可與S2發(fā)生副反應(yīng)生成SO2，消耗產(chǎn)物;

綜合分析可知，若濃度比c（H2S）：c（O2）過(guò)低，導(dǎo)致O2的利用率低，且過(guò)量的O2在較高溫度下可與S2蒸汽發(fā)生副反應(yīng)，消耗產(chǎn)物。因此需要優(yōu)化氣體投料比，提高H2S轉(zhuǎn)化效率。

師生小結(jié)：當(dāng)某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物不止一種時(shí)，其它條件不變，改變反應(yīng)物之間的投料比（投料量）可改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率?？紤]實(shí)現(xiàn)工業(yè)效益與環(huán)境防護(hù)，可選擇合適的投料比。

項(xiàng)目2：脫硫條件的選擇——溫度

[情境]活性氧化鋁可作該脫硫反應(yīng)的催化劑。

在一定壓強(qiáng)下，將c（H2S）∶c（O2）=2∶1的混合氣體，勻速通入裝有催化劑的反應(yīng)器中反應(yīng)（見(jiàn)圖6），測(cè)得反應(yīng)相同時(shí)間內(nèi)H2S的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化曲線（見(jiàn)圖7）。

[問(wèn)題]分析當(dāng)溫度高于T2時(shí)，H2S的轉(zhuǎn)化率迅速下降的原因;溫度在0～T2范圍內(nèi)，先迅速上升后上升緩慢的主要原因。

[師生活動(dòng)]學(xué)生：分組討論，加入催化劑的化學(xué)反應(yīng)中，需考慮溫度對(duì)催化劑的影響。教師：注意溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響要從反應(yīng)速率、平衡移動(dòng)兩個(gè)角度考慮。學(xué)生：分析該反應(yīng)過(guò)程，“在催化劑作用下，反應(yīng)物勻速通過(guò)反應(yīng)器反應(yīng)一段時(shí)間”，根據(jù)關(guān)鍵詞可判斷該反應(yīng)并未達(dá)至平衡狀態(tài)（考慮實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中大部分真實(shí)情況下反應(yīng)并未達(dá)至平衡），因此該圖象中所指代的H2S轉(zhuǎn)化率為“過(guò)程轉(zhuǎn)化率”，而非“平衡轉(zhuǎn)化率”，本情境應(yīng)由溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響角度出發(fā)研究。

教師：結(jié)合溫度——轉(zhuǎn)化率變化圖象，分析溫度如何影響反應(yīng)的進(jìn)程？

學(xué)生：升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快;同時(shí)考慮到加入催化劑進(jìn)行反應(yīng)，催化劑在不同溫度范圍呈現(xiàn)不同的催化活性。因此可得出結(jié)論：

1在0～T1時(shí)，溫度升高和催化劑的高活性共同作用使得反應(yīng)速率加快，H2S的轉(zhuǎn)化率迅速上升;T1～T2時(shí)，催化劑已到達(dá)適宜溫度范圍，H2S的轉(zhuǎn)化率升高主要因?yàn)榉磻?yīng)溫度升高。

2溫度高于T2時(shí)，催化劑高溫失活，反應(yīng)速率減小，導(dǎo)致H2S的轉(zhuǎn)化率迅速下降。

師生小結(jié)：對(duì)于加入催化劑的反應(yīng)，判斷溫度對(duì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響時(shí)，要注意圖象中“轉(zhuǎn)化率”所指代的意義，分析圖象變化趨勢(shì)，結(jié)合化學(xué)原理知識(shí)分析變化的原因。

項(xiàng)目3脫硫條件的選擇——?dú)怏w流速

[情境]將c（H2S）∶c（O2）=2∶1的混合氣，以一定流速通入含活性Al2O3催化劑的反應(yīng)器中恒溫反應(yīng)，測(cè)得H2S的轉(zhuǎn)化率隨著混合氣流速的變化（見(jiàn)圖8所示）。結(jié)合實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)效益分析，混合氣流速適宜范圍是多少？若混合氣流速過(guò)低或過(guò)高，對(duì)生產(chǎn)造成什么影響？

[師生活動(dòng)]

學(xué)生：根據(jù)圖象判斷，在2×100m3/h～10×100m3/h

的氣體流速范圍內(nèi)，H2S能保持在較高的轉(zhuǎn)化率;而當(dāng)混合氣流速大于10×100m3/h時(shí)，H2S轉(zhuǎn)化率明顯降低。

師生共同得到結(jié)論：流速過(guò)慢，H2S轉(zhuǎn)化率較高，但單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)總量較低，不符合生產(chǎn)效益;流速過(guò)快，H2S的轉(zhuǎn)化率較低，未能夠充分脫硫。因此在8～10×100m3/h的氣體流速下，能有效提高工業(yè)生產(chǎn)效益。

師生小結(jié)：脫硫反應(yīng)中條件的選擇（氣體投料比、溫度、氣體流速、壓強(qiáng)、催化劑種類等），影響實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)效益，需選擇適宜的反應(yīng)條件。但具體實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)還需要考慮更多因素。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合已學(xué)知識(shí)，發(fā)展學(xué)生從變化觀念與平衡思想角度出發(fā)，優(yōu)化脫硫反應(yīng)中條件的控制與選擇;發(fā)展學(xué)生基于多認(rèn)識(shí)角度或多變量關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)、解釋、推理的邏輯素養(yǎng)，提高綜合復(fù)雜問(wèn)題的解決能力。

第二課時(shí)工業(yè)脫硫的再認(rèn)識(shí)

環(huán)節(jié)一：知識(shí)回顧

[學(xué)習(xí)任務(wù)]歸納工業(yè)脫硫條件的優(yōu)化的概念模型設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)回顧上節(jié)課的知識(shí)，基于多角度、多變量歸納工業(yè)脫硫條件的優(yōu)化的概念模型，加深對(duì)工業(yè)脫硫的全局認(rèn)識(shí)，構(gòu)建科學(xué)本質(zhì)觀。

環(huán)節(jié)二：脫硫反應(yīng)限度的計(jì)算

[學(xué)習(xí)任務(wù)]平衡常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用

[情境]克勞斯法備受工業(yè)上的青睞，源于其原理簡(jiǎn)單且反應(yīng)程度較為徹底。除物質(zhì)轉(zhuǎn)化率可判斷反應(yīng)進(jìn)行程度以外，常用平衡常數(shù)衡量反應(yīng)限度的大小。

已知在氣體參與的化學(xué)反應(yīng)中，可用壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp來(lái)衡量該反應(yīng)進(jìn)行程度。為消除氣壓因采用不同單位而對(duì)計(jì)算結(jié)果所造成的影響，可利用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?，計(jì)算克勞斯脫硫反應(yīng)的平衡常數(shù)。已其中p?為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)（1×105Pa）分的平衡分壓，如pS2=xS2·p，其中p為平衡體系總壓為平衡體系中S2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

[問(wèn)題]若H2S和O2起始物質(zhì)的量之比為2∶1，反應(yīng)在恒定溫度和p1壓強(qiáng)下進(jìn)行，測(cè)得O（2g）平衡轉(zhuǎn)化率為ω，請(qǐng)計(jì)算此溫度下的平衡常數(shù)Kp、K?（用含ω的最簡(jiǎn)式表示）。

[師生活動(dòng)]教師：引導(dǎo)學(xué)生理解平衡常數(shù)的意義，掌握平衡常數(shù)的計(jì)算方法。學(xué)生：獨(dú)立計(jì)算給定情境下克勞斯法脫硫反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù);小組交流討論并理解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?與平衡常數(shù)Kc、Kp的意義：K?可消除氣體壓強(qiáng)采用不同單位時(shí)由于數(shù)值的變化所引起的變化，使用更加科學(xué)、直觀。

當(dāng)在同一條件下進(jìn)行某反應(yīng)時(shí)，若反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)相等，則壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K?在數(shù)值上相同。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)平衡常數(shù)的計(jì)算，引導(dǎo)學(xué)生理解各種平衡常數(shù)的意義，多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)，發(fā)展學(xué)生的計(jì)算能力，落實(shí)變化觀念與平衡思想的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

環(huán)節(jié)三：電解法脫硫的工藝研究

[學(xué)習(xí)任務(wù)]理解、評(píng)價(jià)電化學(xué)脫硫方案

[情境]電化學(xué)裝置在工業(yè)上用途廣泛，可實(shí)現(xiàn)許多物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與生產(chǎn)。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)可利用電解法處理H2S并轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的工業(yè)產(chǎn)品，可通過(guò)直接電解法或間接電解法進(jìn)行[5]：

方法1：直接電解法

將燒堿吸收H2S后的溶液加入電解池的陽(yáng)極區(qū)進(jìn)

方法2：間接電解法

間接電解法也可進(jìn)行H2S的轉(zhuǎn)化處理（裝置見(jiàn)圖11），其中H2S的吸收液為FeCl3溶液，可通過(guò)電解裝置實(shí)現(xiàn)循環(huán)再生。

[問(wèn)題]1理解直接電解法的工作原理。2分析間接電解法處理H2S工藝，寫(xiě)出吸收反應(yīng)器、電解反應(yīng)器中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式;針對(duì)電解再生吸收液需要消耗電能的缺點(diǎn)，提出改進(jìn)吸收液再生的方案;

3綜合比較直接電解法與間接電解法處理H2S方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出改進(jìn)方案。

[師生活動(dòng)]教師：電化學(xué)裝置在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛、效率顯著，可綜合利用電化學(xué)的認(rèn)知模型理解脫硫的原理，解決綜合性問(wèn)題。

學(xué)生：交流討論，共同得出結(jié)論。直接電解法中，H2S通過(guò)堿液吸收后得到Na2S溶液，利用S2-的還原性，在電解池陽(yáng)極放電生成S，再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為多硫化從而實(shí)現(xiàn)H2S的脫除。

教師：電解后陽(yáng)極區(qū)的溶液用稀HS04酸化，可重新獲得化工產(chǎn)品硫黃，請(qǐng)思考原因。

硫黃，但同時(shí)有部分H2S產(chǎn)生，需考慮后續(xù)吸收處理。

教師：間接電解法中，H2S氣體在吸收反應(yīng)器中通過(guò)氧化劑（FeCl3溶液）反應(yīng)吸收;在電解反應(yīng)器陽(yáng)極實(shí)現(xiàn)FeCl3溶液的再生，利用再生FeCl3溶液循環(huán)吸收H2S氣體。寫(xiě)出在吸收反應(yīng)器、電解反應(yīng)器中，分別發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式。

學(xué)生：根據(jù)情境信息，理解其吸收原理，書(shū)寫(xiě)離子方程式。

師生討論：間接電解法中，除了通過(guò)電解實(shí)現(xiàn)FeCl3溶液的再生以外，也可以考慮直接往吸收液中通入空氣，將Fe2+氧化為Fe3+實(shí)現(xiàn)再生。此法不需要消耗過(guò)多電能，但需注意通入空氣的速率、環(huán)境溫度、溶液酸堿性等控制條件，提高轉(zhuǎn)化效率。

直接電解法、間接電解法均能有效吸收硫化氫氣體，但需注意廢氣的轉(zhuǎn)化效率，避免一次吸收后仍有較高濃度的H2S直接排放于大氣、水體中，實(shí)現(xiàn)“吸收—轉(zhuǎn)化—循環(huán)吸收—再轉(zhuǎn)化”的處理手段。在生產(chǎn)過(guò)程中落實(shí)綠色化學(xué)觀念，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)再生使用。

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合情境素材，加深學(xué)生電化學(xué)知識(shí)的理解，落實(shí)電化學(xué)裝置的模型認(rèn)知，培養(yǎng)遷移創(chuàng)新能力。從轉(zhuǎn)化效率、能源利用、環(huán)境保護(hù)等角度評(píng)價(jià)并改進(jìn)化工方案，科學(xué)辯證審視化學(xué)事物對(duì)人類生產(chǎn)生活的影響，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度及社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。

五、教學(xué)反思

新高考改革要求發(fā)展學(xué)生的學(xué)科能力認(rèn)識(shí)水平，落實(shí)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)立德樹(shù)人的根本任務(wù)。在高三專題復(fù)習(xí)階段，并不是對(duì)舊知識(shí)重復(fù)性地機(jī)械復(fù)習(xí)，需要依據(jù)不同階段學(xué)生的能力發(fā)展水平，對(duì)專題內(nèi)容知識(shí)進(jìn)行重整、建構(gòu)，以達(dá)到學(xué)科知識(shí)的進(jìn)階式復(fù)習(xí)、關(guān)鍵能力的進(jìn)一步培養(yǎng)。教師需要發(fā)揮積極性、創(chuàng)新性，以課程標(biāo)準(zhǔn)、新教材及高考評(píng)價(jià)體系為基本指導(dǎo)深入研究，基于學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)、邏輯思維及問(wèn)題解決關(guān)鍵能力“三到位”下，融入真實(shí)且富有啟發(fā)性的問(wèn)題情境進(jìn)行創(chuàng)造性教學(xué)。本課題以工藝脫硫?yàn)檎鎸?shí)情境素材，激發(fā)學(xué)生的自主、合作探究的學(xué)科興趣，主動(dòng)形成知識(shí)體系的邏輯建構(gòu);在真實(shí)問(wèn)題的解決過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

參考文獻(xiàn)

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[2]江合佩.基于真實(shí)情境的項(xiàng)目式化學(xué)教學(xué)[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

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