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摘要：在元素及其化合物教学中，必须努力渗透科学素质的养育，体现化学学科的育人价值；要抓住重点，以有关的化学知识技能、过程方法等基础要素和化学学科观念等作为课堂中科学素质养育的核心内容。用问题驱动学生化学主动学习，避免简单的知识灌输；在真实的情境中教学，让学生理解学习的意义和价值；积极地实行师生互动、促进生生互动等，是有效的渗透学科核心素质养育的教学策略。
关键词：科学素质；学科核心素质养育；元素化合物教学；二氧化硫；课例研究
文章编号：1005–6629（2016）3–0055–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
2015年11月20日，笔者以“二氧化硫”为例探索如何基于学科素养、学科观念进行元素化合物的教学。该课作为江苏省“教学新时空·名师课堂”研讨案例，由江苏省教研室进行网上直播，得到了专家和同行的一致好评。近日，笔者进一步对该课的设计和实践进行反思，深化了有关认识，现交流讨论如下。
1 提升学生的科学素质，体现化学学科的育人价值
科学是一种文化，是人类文化的重要组成部分，科学素质是科学文化品性的核心内容，也是建设科学文化的基础。科学教育要培养人的科学文化品性，要为科学文化建设服务，就必须着眼于科学素质的养育。化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学，化学教学自然是科学教育的一部分。因此，化学教学要服从科学教育的整体规定，要着眼于科学素质的养育。什么是科学素质呢？科学素质是指人在先天遗传素质的基础上，经过教育与实践养成和发展的认识自然、利用自然和保护自然的内在、稳定、能长期发挥作用的基本品质。这种广义的素质有着多方面的内容，包括智力、身体生理、活动技能、审美、思想品德、社会交往等方面，影响着人的思维、意识、行为、体质、文化品性、修养和成熟程度等等，能够作为人进一步发展的基础，蕴含着人发展的潜在可能性（潜能）[1]。以学生发展为本，是新课程改革的基本理念，为了促进学生发展，化学教学要努力提升学生的科学素质。只有这样，才能体现化学学科的育人价值，才能全面地体现科学的社会功能和精神功能[2]。
2 抓住重点，以学科素养、学科观念作为化学教学的核心内容
科学教育的内容包括不同的层次：在科学教育内容“金字塔”中，低层次的分科的科学活动、科学事实、科学概念、科学方法、科学理论和实践技能既是目标内容的一部分，又是较高层次内容的承载体，是科学教育不可忽视的基础；从结构、本质、过程、方法等角度认识科学是科学教育内容的中间层次；科学精神、科学思想、科学态度、科学伦理等因素是科学教育内容的“上层建筑”。科学素质对应着科学教育内容中那些影响人的内在的基本品质的成分，其核心要素是科学的精神、观念和态度等[3]。
元素及其化合物知识是高中化学的重要内容，是化学学科观念的载体，能具体地体现化学的学科价值和育人价值，必须给于充分的重视。另一方面，只有在科学精神、科学观念的指导和科学态度的支撑下，学生才能真正学习好元素及其化合物知识。因此，在元素及其化合物教学中，必须努力渗透化学学科素质核心要素（简称化学学科核心素质）的养育。
在人教版必修一第四章第3节“硫和氮的氧化物”第一课时中，涉及二氧化硫的组成、结构、变化、性质和应用，在此基础上可以、也应该开展科学探究活动，进行科学过程、科学方法以及物质“构-性-用关联”、资源合理开发利用、积极作为和绿色化学等观念的养育。
3 用问题驱动学生主动学习，避免简单的知识灌输
上述基础知识和观念等多属于知识/认识范畴，简单地用直接灌输的方法似乎很快就能够让学生了解和记住它们。然而许多事实证明这样做的效果只是暂时的、虚假的、不可靠和脱离实践的：学生理解不深，难于应用，也很难长期保持记忆，需要另找有效的方法。哪些方法是有效的方法？在实践中不难发现，若干年后，学生很可能会忘了具体的化学知识，但他们却可能依旧记得一些化学事实，再现内化的化学基本观念以及用化学思想方法认识事物、处理问题的意识或思维习惯。这个事实表明，让学生有机会亲历亲为化学探究的科学过程可能取得更好的、有效的教学效果。然而这只是一种“可能”，要使可能变成现实，笔者认为，首先需要教师不做简单的知识灌输、不越俎代庖学生的思维活动。为此，笔者以“二氧化硫是怎么产生的？”“空气中二氧化硫产生哪些危害？”“如何防治二氧化硫污染空气？”“如何治理已经进入尾气中的二氧化硫？”“如何综合利用吸收二氧化硫产生的生成物？”5个问题作为新课内容各个环节的标题，以它们构成的问题链作为本节课的基本逻辑主线，引导学生逐步深入地展开思考、探究和讨论活动。
4 在真实的情境中教学，让学生理解学习的意义和价值
为了驱动学生主动学习，取得更好的、有效的教学效果，还要在真实的情境中教学，让学生理解学习的意义和价值。为此，要精心选择情境题材。经过搜索，笔者决定利用一家金属冶炼企业副产硫酸和二氧化硫设置情境，因为以该企业的副产品为切入口，可以引起学生的好奇心和学习兴趣，可以联系关于大气中二氧化硫的污染问题，涉及二氧化硫的组成、结构、变化、性质和回收利用，让学生体会到知识的价值，也有利于进行资源合理开发利用、积极作为和绿色化学等观念的养育，将学生带入我国目前所面临的能源问题、环境问题、资源和可持续发展问题的研究挑战中，并且经受发现问题、解决问题的科学过程熏陶。
5 积极地实行师生互动、促进生生互动
为了驱动学生主动学习，取得更好的、有效的教学效果，还要积极地实行师生互动、促进生生互动。
本节课的授课班级是我校高一创新人才培养实验班，该班执行的是独立的课程计划，其中化学必修课程模块与部分选修模块的内容进行了重新组合。该班学生学习能力较强，化学学科基础较扎实。在本节课学习之前，学生已从物质分类角度认识到二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性；从结构的角度能分析S元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性；同样也认识到“二氧化硫是大气污染物”。通过本节课的学习，学生可以清晰地了解到二氧化硫的产生、用途、对环境的危害和防治及资源综合利用等，既能从更高层次辩证地认识二氧化硫，又能掌握认识元素及其化合物的化学方法。在该班有望通过师-生互动促进生-生互动，引导学生通过对二氧化硫的研究感受系统思维方式，体验如何解决实际问题，同时认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想，让学生形成社会责任感、参与意识和决策能力。有关知识的支撑和路径的选择都有关键的作用。 概而言之，引导学生通过自主学习、探究学习获取二氧化硫的结构化知识，培养具有化学特征的思维方式，在真实问题解决中认同和应用有关的化学学科观念，是本节课的主要目标。
5 附录：教学过程实录及效果检测
[阅读思考]山东恒邦冶炼股份创建于1988年，以焙烧氰化法冶炼生产黄金，副产硫酸。近十年来逐渐发展成国家重点黄金冶炼企业公司，目前年产黄金8吨、白银40吨、电解铜2000吨、硫酸40万吨、液体二氧化硫15000吨……冶炼金属为主的工厂，为什么产品中会有硫酸和二氧化硫？
[交流讨论]因为很多金属矿物中含硫及硫的化合物，因此燃烧或冶炼时，往往会生成二氧化硫，二氧化硫进一步转化为硫酸。
[教师]二氧化硫是一种应用广泛的化工原料，但如果二氧化硫进入大气就成了污染物。我国重点城市近年来已发布的“空气质量日报”中，二氧化硫都被列入首要污染物之一。那么二氧化硫是如何产生的？大气中的二氧化硫有什么危害？我们应该如何防治二氧化硫污染？这些是我们今天需要讨论的问题。
[问题解决1]二氧化硫是怎么产生的？
[学生1]煤燃烧时放出二氧化硫。
[学生2]火山喷发时产生二氧化硫。
[学生3]燃放烟花爆竹时产生二氧化硫。
[教师]概括起来说，二氧化硫的产生主要有两个途径：（1）天然污染源：如火山喷发、陆地和海洋生物残体的腐败分解等；（2）人为污染源：硫燃料（主要是由煤和石油等）的燃烧产生的废气；冶金工业和硫酸厂等排放的尾气。
[问题解决2]空气中二氧化硫产生哪些危害？
[教师]二氧化硫是大气首要污染物之一，那么空气中二氧化硫会产生哪些危害呢，请大家讨论，并进行交流汇报。
[学生4]二氧化硫刺激人的呼吸道。
[学生5]形成酸雨。
[学生6]酸雨影响农作物生长。
[教师]进入大气的二氧化硫的危害主要有两个方面：（1）二氧化硫是一种有毒气体，对动植物的生长和健康造成危害，特别是患有心脏病和呼吸道疾病的人群对二氧化硫更为敏感。（2）空气中二氧化硫形成酸雨，酸雨对农作物、森林生态、土壤、水体、钢结构建筑以及历史文物古迹带来众多不利的影响，对社会造成巨大的经济损失。
由二氧化硫形成的酸雨为硫酸型酸雨，二氧化硫形成的酸雨的途径主要有两种：
（1）二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸与氧气作用生成硫酸。
[教师]我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，二氧化硫的排放量居高不下，二氧化硫污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素。面对二氧化硫产生的如此严重的危害，我们该怎么办？
[问题解决3]如何防治二氧化硫污染空气？
[教师]防治二氧化硫污染空气，我们可以从两方面考虑，首先是考虑不让二氧化硫进入需要排放的尾气中，二是治理已经进入尾气中的二氧化硫。对于“不让二氧化硫进入需要排放的尾气”，大家有什么好的建议？
[问题解决3-1]如何不让二氧化硫进入需要排放的尾气中？
[学生7]可以开发清洁能源，避免产生二氧化硫。
[学生8]可以用氢氧化钠吸收二氧化硫。
[教师]同学们提出了很好的思路，总结如下：
（1）利用清洁能源。调整能源结构，发展清洁能源，如太阳能、风能、地热、氢能等。
（2）煤炭燃烧前脱硫。我国目前仍然是以煤为主要能源的国家，并且大概70%～80%的煤直接燃烧，将煤气化、液化后再使用，可有效避免生成二氧化硫。
（3）煤炭燃烧过程中“锁住”二氧化硫。不让其直接排空。煤炭燃烧中“锁住”二氧化硫，工业中叫做钙基固硫。其基本原理是将生石灰和含硫的煤混合后燃烧，氧化钙吸收二氧化硫并被氧气氧化为硫酸钙2CaO 2SO2 O2=2CaSO4。其脱硫率高达87%。
[教师]在生产和生活中，二氧化硫进入需要排放的尾气中是不可避免的。如冶金工业和硫酸厂等排放的尾气中含有大量的二氧化硫，煤炭燃烧产生的烟气中也含有大量的二氧化硫。这就需要我们对尾气中的二氧化硫进行治理。所谓“治理尾气中的二氧化硫”就是将产生的二氧化硫想办法吸收掉。充分利用二氧化硫的化学性质能有效吸收二氧化硫。
[问题解决3-2]如何治理已经进入尾气中的二氧化硫？
[教师]大家知道二氧化硫是酸性氧化物，首先考虑用碱液吸收。大家想一下，我们可用哪些碱？
[教师]在实际生产中这些碱液都能用于吸收尾气和烟气中的二氧化硫，常会得到亚硫酸氢盐，如SO2 Na2SO3 H2O=2NaHSO3，大家想想为什么？
[学生11]生成亚硫酸氢盐，可以充分利用吸收剂。
[教师]太棒了，我们可以从总方程式（SO2 NaOH=NaHSO3）的化学计量数中观察到刚才同学的结论。
[教师]从二氧化硫中硫元素的化合价看，二氧化硫中硫为 4价，处于中间价态既有还原性，又有氧化性，以还原性为主。通过恰当的氧化剂也可以氧化吸收二氧化硫。下面，我们通过实验模拟二氧化硫的氧化吸收。
[演示实验1]二氧化硫和酸性高锰酸钾溶液的反应。 5SO2 2KMnO4 2H2O=2H2SO4 K2SO4 2MnSO4
[教师]实际工业中常选用更经济的氧化剂如氧气、臭氧、低品位的软锰矿（MnO2）做氧化剂。通常是氧化、碱液吸收联合使用[5]，如氨水-氧气氧化吸收：
2SO2 4NH3·H2O O2=2（NH4）2SO4 2H2O
[教师]通过刚才的讨论，我们了解了吸收尾气和烟气中二氧化硫的主要化学方法。无论是碱液吸收，还是氧化-碱液吸收，都存在吸收后的生成物的综合利用的问题。
[问题解决4]如何综合利用吸收二氧化硫产生的生成物？
[教师]合理利用吸收得到的副产品，可以产生良好的经济效益，也符合国家倡导的循环经济理念，科研部门和相关企业都非常关注并着力解决这一问题。氧化-碱液吸收二氧化硫得到的硫酸盐，如CaSO4、Na2SO4、（NH4）2SO4可以直接使用；亚硫酸盐及亚硫酸氢盐既可以直接作为化学原料利用，也可以转化后再利用。
以亚硫酸氢钠为例分析：
（1）NaHSO3可以加酸放出二氧化硫。二氧化硫可直接作为化学原料利用，也可以用于生产硫酸。
（2）二氧化硫具有漂白性，能漂白某些有色物质。
[演示实验2] SO2与品红的反应及花瓣的褪色实验。
[教师]二氧化硫的漂白是由于它和水反应，H2SO3和某些有色物质生成不稳定的无色物质。从刚才的实验中同学们观察到这种无色物质容易分解而使无色物质恢复原来的颜色。所以这种漂白容易“返黄”。
其实造纸厂、印染厂中对纸浆、毛、麻、丝等是直接将亚硫酸氢钠溶液调节到一定的pH漂白的。
（3）二氧化硫可以杀菌消毒。
[教师]我们怎么经常看到新闻报道里都是有关二氧化硫在食品安全中的负面新闻，其实食品工业中应用亚硫酸盐历史悠久，比如，二氧化硫是葡萄酒中的“护花使者”。世界上绝大多数的葡萄酒在酿造时都会使用二氧化硫来进行防腐和保鲜。有了它，葡萄酒才能长期存放，保持鲜美怡人的口感。
但是不法厂商利用二氧化硫的漂白和杀菌消毒作用，在食品加工过程中过量使用二氧化硫或亚硫酸盐，食用这类产品对人体的肝脏、肾脏有严重损害，并有致癌作用，曝光的毒银耳、毒蜜饯事件不胜枚举。所以人们才会对二氧化硫闻而色变，退避三舍。其实食品加工过程中，在合理范围内使用二氧化硫是安全的。我国《食品添加剂使用卫生标准》严格规定了各类食品中亚硫酸盐的允许用量，国际食品添加剂联合专家委员会（JECFA）制定的二氧化硫安全摄入限量是每天每公斤体重0.7毫克[6]。
[巩固提升]本节课，我们研究了二氧化硫的性质、用途和空气中二氧化硫的防治及脱硫产物资源再利用，体会了化学知识在社会生产与环境保护的和谐发展中的重要应用。
请大家课后完成两个任务：
（1）讨论中涉及到SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO3、CaSO4、NH4HSO3等物质，请以SO2为中心整理这些物质之间相关转化的途径，并用化学方程式表示。
（2）结合研究性学习，调研我国或本地区酸雨的分布、影响、危害和采取了哪些防治措施，形成科普小论文或调研报告提交。
[训练与检测]
一、基础部分
1.判断下列说法的正误，并在选项后的括号内打“√”或“×”
①由于地壳的岩层里含硫及其化合物，因此火山喷出物中含有H2S、SO2等硫的化合物（ ）
②化石燃料直接燃烧会产生对大气有严重污染的SO2气体（ ）
③CaO能与SO2反应，可作工业废气的脱硫剂（ ）
④SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆（ ）
⑤除去干燥CO2中混有的少量SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶（ ）
2.将SO2分别通入：①石蕊试液，②澄清石灰水，③溴水，④品红溶液中，填写下表：
参考文献：
[1][2][3]吴俊明.化学教学与科学素质教育[J].化学教学，2009，（8）：29.
[4]吴俊明等.科学教育基础[M].北京：科学出版社，2008：44～60.
[5]王荣杰等.化石能源转换过程中硫资源的综合利用与开发[J].河北化工，2012，（7）：63.
[6]黄镁.食品中二氧化硫残留量的控制及检测[J].中国高新技术企业，2010，（25）：38～39.
关键词：科学素质；学科核心素质养育；元素化合物教学；二氧化硫；课例研究
文章编号：1005–6629（2016）3–0055–06 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
2015年11月20日，笔者以“二氧化硫”为例探索如何基于学科素养、学科观念进行元素化合物的教学。该课作为江苏省“教学新时空·名师课堂”研讨案例，由江苏省教研室进行网上直播，得到了专家和同行的一致好评。近日，笔者进一步对该课的设计和实践进行反思，深化了有关认识，现交流讨论如下。
1 提升学生的科学素质，体现化学学科的育人价值
科学是一种文化，是人类文化的重要组成部分，科学素质是科学文化品性的核心内容，也是建设科学文化的基础。科学教育要培养人的科学文化品性，要为科学文化建设服务，就必须着眼于科学素质的养育。化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学，化学教学自然是科学教育的一部分。因此，化学教学要服从科学教育的整体规定，要着眼于科学素质的养育。什么是科学素质呢？科学素质是指人在先天遗传素质的基础上，经过教育与实践养成和发展的认识自然、利用自然和保护自然的内在、稳定、能长期发挥作用的基本品质。这种广义的素质有着多方面的内容，包括智力、身体生理、活动技能、审美、思想品德、社会交往等方面，影响着人的思维、意识、行为、体质、文化品性、修养和成熟程度等等，能够作为人进一步发展的基础，蕴含着人发展的潜在可能性（潜能）[1]。以学生发展为本，是新课程改革的基本理念，为了促进学生发展，化学教学要努力提升学生的科学素质。只有这样，才能体现化学学科的育人价值，才能全面地体现科学的社会功能和精神功能[2]。
2 抓住重点，以学科素养、学科观念作为化学教学的核心内容
科学教育的内容包括不同的层次：在科学教育内容“金字塔”中，低层次的分科的科学活动、科学事实、科学概念、科学方法、科学理论和实践技能既是目标内容的一部分，又是较高层次内容的承载体，是科学教育不可忽视的基础；从结构、本质、过程、方法等角度认识科学是科学教育内容的中间层次；科学精神、科学思想、科学态度、科学伦理等因素是科学教育内容的“上层建筑”。科学素质对应着科学教育内容中那些影响人的内在的基本品质的成分，其核心要素是科学的精神、观念和态度等[3]。
元素及其化合物知识是高中化学的重要内容，是化学学科观念的载体，能具体地体现化学的学科价值和育人价值，必须给于充分的重视。另一方面，只有在科学精神、科学观念的指导和科学态度的支撑下，学生才能真正学习好元素及其化合物知识。因此，在元素及其化合物教学中，必须努力渗透化学学科素质核心要素（简称化学学科核心素质）的养育。
在人教版必修一第四章第3节“硫和氮的氧化物”第一课时中，涉及二氧化硫的组成、结构、变化、性质和应用，在此基础上可以、也应该开展科学探究活动，进行科学过程、科学方法以及物质“构-性-用关联”、资源合理开发利用、积极作为和绿色化学等观念的养育。
3 用问题驱动学生主动学习，避免简单的知识灌输
上述基础知识和观念等多属于知识/认识范畴，简单地用直接灌输的方法似乎很快就能够让学生了解和记住它们。然而许多事实证明这样做的效果只是暂时的、虚假的、不可靠和脱离实践的：学生理解不深，难于应用，也很难长期保持记忆，需要另找有效的方法。哪些方法是有效的方法？在实践中不难发现，若干年后，学生很可能会忘了具体的化学知识，但他们却可能依旧记得一些化学事实，再现内化的化学基本观念以及用化学思想方法认识事物、处理问题的意识或思维习惯。这个事实表明，让学生有机会亲历亲为化学探究的科学过程可能取得更好的、有效的教学效果。然而这只是一种“可能”，要使可能变成现实，笔者认为，首先需要教师不做简单的知识灌输、不越俎代庖学生的思维活动。为此，笔者以“二氧化硫是怎么产生的？”“空气中二氧化硫产生哪些危害？”“如何防治二氧化硫污染空气？”“如何治理已经进入尾气中的二氧化硫？”“如何综合利用吸收二氧化硫产生的生成物？”5个问题作为新课内容各个环节的标题，以它们构成的问题链作为本节课的基本逻辑主线，引导学生逐步深入地展开思考、探究和讨论活动。
4 在真实的情境中教学，让学生理解学习的意义和价值
为了驱动学生主动学习，取得更好的、有效的教学效果，还要在真实的情境中教学，让学生理解学习的意义和价值。为此，要精心选择情境题材。经过搜索，笔者决定利用一家金属冶炼企业副产硫酸和二氧化硫设置情境，因为以该企业的副产品为切入口，可以引起学生的好奇心和学习兴趣，可以联系关于大气中二氧化硫的污染问题，涉及二氧化硫的组成、结构、变化、性质和回收利用，让学生体会到知识的价值，也有利于进行资源合理开发利用、积极作为和绿色化学等观念的养育，将学生带入我国目前所面临的能源问题、环境问题、资源和可持续发展问题的研究挑战中，并且经受发现问题、解决问题的科学过程熏陶。
5 积极地实行师生互动、促进生生互动
为了驱动学生主动学习，取得更好的、有效的教学效果，还要积极地实行师生互动、促进生生互动。
本节课的授课班级是我校高一创新人才培养实验班，该班执行的是独立的课程计划，其中化学必修课程模块与部分选修模块的内容进行了重新组合。该班学生学习能力较强，化学学科基础较扎实。在本节课学习之前，学生已从物质分类角度认识到二氧化硫是酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性；从结构的角度能分析S元素处于中间价态，既有氧化性又有还原性；同样也认识到“二氧化硫是大气污染物”。通过本节课的学习，学生可以清晰地了解到二氧化硫的产生、用途、对环境的危害和防治及资源综合利用等，既能从更高层次辩证地认识二氧化硫，又能掌握认识元素及其化合物的化学方法。在该班有望通过师-生互动促进生-生互动，引导学生通过对二氧化硫的研究感受系统思维方式，体验如何解决实际问题，同时认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想，让学生形成社会责任感、参与意识和决策能力。有关知识的支撑和路径的选择都有关键的作用。 概而言之，引导学生通过自主学习、探究学习获取二氧化硫的结构化知识，培养具有化学特征的思维方式，在真实问题解决中认同和应用有关的化学学科观念，是本节课的主要目标。
5 附录：教学过程实录及效果检测
[阅读思考]山东恒邦冶炼股份创建于1988年，以焙烧氰化法冶炼生产黄金，副产硫酸。近十年来逐渐发展成国家重点黄金冶炼企业公司，目前年产黄金8吨、白银40吨、电解铜2000吨、硫酸40万吨、液体二氧化硫15000吨……冶炼金属为主的工厂，为什么产品中会有硫酸和二氧化硫？
[交流讨论]因为很多金属矿物中含硫及硫的化合物，因此燃烧或冶炼时，往往会生成二氧化硫，二氧化硫进一步转化为硫酸。
[教师]二氧化硫是一种应用广泛的化工原料，但如果二氧化硫进入大气就成了污染物。我国重点城市近年来已发布的“空气质量日报”中，二氧化硫都被列入首要污染物之一。那么二氧化硫是如何产生的？大气中的二氧化硫有什么危害？我们应该如何防治二氧化硫污染？这些是我们今天需要讨论的问题。
[问题解决1]二氧化硫是怎么产生的？
[学生1]煤燃烧时放出二氧化硫。
[学生2]火山喷发时产生二氧化硫。
[学生3]燃放烟花爆竹时产生二氧化硫。
[教师]概括起来说，二氧化硫的产生主要有两个途径：（1）天然污染源：如火山喷发、陆地和海洋生物残体的腐败分解等；（2）人为污染源：硫燃料（主要是由煤和石油等）的燃烧产生的废气；冶金工业和硫酸厂等排放的尾气。
[问题解决2]空气中二氧化硫产生哪些危害？
[教师]二氧化硫是大气首要污染物之一，那么空气中二氧化硫会产生哪些危害呢，请大家讨论，并进行交流汇报。
[学生4]二氧化硫刺激人的呼吸道。
[学生5]形成酸雨。
[学生6]酸雨影响农作物生长。
[教师]进入大气的二氧化硫的危害主要有两个方面：（1）二氧化硫是一种有毒气体，对动植物的生长和健康造成危害，特别是患有心脏病和呼吸道疾病的人群对二氧化硫更为敏感。（2）空气中二氧化硫形成酸雨，酸雨对农作物、森林生态、土壤、水体、钢结构建筑以及历史文物古迹带来众多不利的影响，对社会造成巨大的经济损失。
由二氧化硫形成的酸雨为硫酸型酸雨，二氧化硫形成的酸雨的途径主要有两种：
（1）二氧化硫与水反应生成亚硫酸，亚硫酸与氧气作用生成硫酸。
[教师]我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，二氧化硫的排放量居高不下，二氧化硫污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素。面对二氧化硫产生的如此严重的危害，我们该怎么办？
[问题解决3]如何防治二氧化硫污染空气？
[教师]防治二氧化硫污染空气，我们可以从两方面考虑，首先是考虑不让二氧化硫进入需要排放的尾气中，二是治理已经进入尾气中的二氧化硫。对于“不让二氧化硫进入需要排放的尾气”，大家有什么好的建议？
[问题解决3-1]如何不让二氧化硫进入需要排放的尾气中？
[学生7]可以开发清洁能源，避免产生二氧化硫。
[学生8]可以用氢氧化钠吸收二氧化硫。
[教师]同学们提出了很好的思路，总结如下：
（1）利用清洁能源。调整能源结构，发展清洁能源，如太阳能、风能、地热、氢能等。
（2）煤炭燃烧前脱硫。我国目前仍然是以煤为主要能源的国家，并且大概70%～80%的煤直接燃烧，将煤气化、液化后再使用，可有效避免生成二氧化硫。
（3）煤炭燃烧过程中“锁住”二氧化硫。不让其直接排空。煤炭燃烧中“锁住”二氧化硫，工业中叫做钙基固硫。其基本原理是将生石灰和含硫的煤混合后燃烧，氧化钙吸收二氧化硫并被氧气氧化为硫酸钙2CaO 2SO2 O2=2CaSO4。其脱硫率高达87%。
[教师]在生产和生活中，二氧化硫进入需要排放的尾气中是不可避免的。如冶金工业和硫酸厂等排放的尾气中含有大量的二氧化硫，煤炭燃烧产生的烟气中也含有大量的二氧化硫。这就需要我们对尾气中的二氧化硫进行治理。所谓“治理尾气中的二氧化硫”就是将产生的二氧化硫想办法吸收掉。充分利用二氧化硫的化学性质能有效吸收二氧化硫。
[问题解决3-2]如何治理已经进入尾气中的二氧化硫？
[教师]大家知道二氧化硫是酸性氧化物，首先考虑用碱液吸收。大家想一下，我们可用哪些碱？
[教师]在实际生产中这些碱液都能用于吸收尾气和烟气中的二氧化硫，常会得到亚硫酸氢盐，如SO2 Na2SO3 H2O=2NaHSO3，大家想想为什么？
[学生11]生成亚硫酸氢盐，可以充分利用吸收剂。
[教师]太棒了，我们可以从总方程式（SO2 NaOH=NaHSO3）的化学计量数中观察到刚才同学的结论。
[教师]从二氧化硫中硫元素的化合价看，二氧化硫中硫为 4价，处于中间价态既有还原性，又有氧化性，以还原性为主。通过恰当的氧化剂也可以氧化吸收二氧化硫。下面，我们通过实验模拟二氧化硫的氧化吸收。
[演示实验1]二氧化硫和酸性高锰酸钾溶液的反应。 5SO2 2KMnO4 2H2O=2H2SO4 K2SO4 2MnSO4
[教师]实际工业中常选用更经济的氧化剂如氧气、臭氧、低品位的软锰矿（MnO2）做氧化剂。通常是氧化、碱液吸收联合使用[5]，如氨水-氧气氧化吸收：
2SO2 4NH3·H2O O2=2（NH4）2SO4 2H2O
[教师]通过刚才的讨论，我们了解了吸收尾气和烟气中二氧化硫的主要化学方法。无论是碱液吸收，还是氧化-碱液吸收，都存在吸收后的生成物的综合利用的问题。
[问题解决4]如何综合利用吸收二氧化硫产生的生成物？
[教师]合理利用吸收得到的副产品，可以产生良好的经济效益，也符合国家倡导的循环经济理念，科研部门和相关企业都非常关注并着力解决这一问题。氧化-碱液吸收二氧化硫得到的硫酸盐，如CaSO4、Na2SO4、（NH4）2SO4可以直接使用；亚硫酸盐及亚硫酸氢盐既可以直接作为化学原料利用，也可以转化后再利用。
以亚硫酸氢钠为例分析：
（1）NaHSO3可以加酸放出二氧化硫。二氧化硫可直接作为化学原料利用，也可以用于生产硫酸。
（2）二氧化硫具有漂白性，能漂白某些有色物质。
[演示实验2] SO2与品红的反应及花瓣的褪色实验。
[教师]二氧化硫的漂白是由于它和水反应，H2SO3和某些有色物质生成不稳定的无色物质。从刚才的实验中同学们观察到这种无色物质容易分解而使无色物质恢复原来的颜色。所以这种漂白容易“返黄”。
其实造纸厂、印染厂中对纸浆、毛、麻、丝等是直接将亚硫酸氢钠溶液调节到一定的pH漂白的。
（3）二氧化硫可以杀菌消毒。
[教师]我们怎么经常看到新闻报道里都是有关二氧化硫在食品安全中的负面新闻，其实食品工业中应用亚硫酸盐历史悠久，比如，二氧化硫是葡萄酒中的“护花使者”。世界上绝大多数的葡萄酒在酿造时都会使用二氧化硫来进行防腐和保鲜。有了它，葡萄酒才能长期存放，保持鲜美怡人的口感。
但是不法厂商利用二氧化硫的漂白和杀菌消毒作用，在食品加工过程中过量使用二氧化硫或亚硫酸盐，食用这类产品对人体的肝脏、肾脏有严重损害，并有致癌作用，曝光的毒银耳、毒蜜饯事件不胜枚举。所以人们才会对二氧化硫闻而色变，退避三舍。其实食品加工过程中，在合理范围内使用二氧化硫是安全的。我国《食品添加剂使用卫生标准》严格规定了各类食品中亚硫酸盐的允许用量，国际食品添加剂联合专家委员会（JECFA）制定的二氧化硫安全摄入限量是每天每公斤体重0.7毫克[6]。
[巩固提升]本节课，我们研究了二氧化硫的性质、用途和空气中二氧化硫的防治及脱硫产物资源再利用，体会了化学知识在社会生产与环境保护的和谐发展中的重要应用。
请大家课后完成两个任务：
（1）讨论中涉及到SO2、SO3、H2SO3、H2SO4、Na2SO3、CaSO4、NH4HSO3等物质，请以SO2为中心整理这些物质之间相关转化的途径，并用化学方程式表示。
（2）结合研究性学习，调研我国或本地区酸雨的分布、影响、危害和采取了哪些防治措施，形成科普小论文或调研报告提交。
[训练与检测]
一、基础部分
1.判断下列说法的正误，并在选项后的括号内打“√”或“×”
①由于地壳的岩层里含硫及其化合物，因此火山喷出物中含有H2S、SO2等硫的化合物（ ）
②化石燃料直接燃烧会产生对大气有严重污染的SO2气体（ ）
③CaO能与SO2反应，可作工业废气的脱硫剂（ ）
④SO2具有氧化性，可用于漂白纸浆（ ）
⑤除去干燥CO2中混有的少量SO2，可将混合气体依次通过盛有酸性KMnO4溶液、浓硫酸的洗气瓶（ ）
2.将SO2分别通入：①石蕊试液，②澄清石灰水，③溴水，④品红溶液中，填写下表：
参考文献：
[1][2][3]吴俊明.化学教学与科学素质教育[J].化学教学，2009，（8）：29.
[4]吴俊明等.科学教育基础[M].北京：科学出版社，2008：44～60.
[5]王荣杰等.化石能源转换过程中硫资源的综合利用与开发[J].河北化工，2012，（7）：63.
[6]黄镁.食品中二氧化硫残留量的控制及检测[J].中国高新技术企业，2010，（25）：38～39.