《第三節(jié) 環(huán)境保護與綠色化學》示范課教案【高中化學】

2/8第三節(jié)環(huán)境保護與綠色化學一、教學目標1.能列舉常見的大氣、水體和土壤的污染物及其危害，說明常見污染的成因和防治措施的化學原理，樹立“青山綠水就是金山銀山”的理念。2.以酸雨防治和污水處理為例，設(shè)計簡單的防治方案，體會化學原理的應(yīng)用對環(huán)境保護的作用，說明化學科學在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用價值。3.通過討論環(huán)氧乙烷的兩種制備方法，樹立“綠色化學”的觀念，并能運用“綠色化學”思想分析和討論化工生產(chǎn)的相關(guān)問題，形成節(jié)約和循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展。二、教學重難點重點：SO2等污染物的控制、消除和回收利用；污水處理的流程、方法及原理。難點：綠色化學理念的形成和綠色化學思想的運用。三、教學準備教學PPT及相關(guān)視頻。四、教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設(shè)計意圖環(huán)節(jié)一創(chuàng)設(shè)情境，引入新課【展示】展示圖片?！局v述】新鮮的空氣、迷人的自然美景讓人心曠神怡?！具^渡】然而現(xiàn)代的社會環(huán)境問題卻日益嚴重，在我們的生活中都存在哪些環(huán)境問題，在化工生產(chǎn)中有沒有不產(chǎn)生污染的工藝？如何避免有關(guān)的化學污染。今天這節(jié)課我們就來學習這方面的知識。思考并回答問題。創(chuàng)設(shè)生活情境，激發(fā)學生的學習興趣，使學生產(chǎn)生強烈的求知欲。環(huán)節(jié)二新課講解任務(wù)1：化學與環(huán)境保護【展示】展示PPT第4頁。【講述】環(huán)境問題主要有以下兩個方面的含義：1.開發(fā)和利用自然資源造成的生態(tài)環(huán)境破壞；2.工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活造成的環(huán)境污染?！窘涣饔懻摗楷F(xiàn)在請同學們說一說你所知道的環(huán)境問題都有哪些？【總結(jié)】剛才通過同學們的討論，我們發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染按環(huán)境污染要素分為：大氣污染、水污染和土壤污染。大氣污染的主要污染物是一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、碳氫化物、粉塵等。來源是：煤、石油的燃燒；汽車尾氣；工業(yè)廢氣；地面揚塵、燃煤排放的粉塵等。它帶來的危害是：嚴重損害人體的健康；影響作物的生長；破壞生態(tài)平衡；導致全球氣候變暖、臭氧層破壞和酸雨等。我們可以通過以下措施防治空氣污染：工廠廢氣經(jīng)過除塵、處理后達到國家排放標準后排放；植樹種草，增加綠化面積，大力改善周圍環(huán)境；大力發(fā)展水利、核電等，改善能源結(jié)構(gòu)，減少使用化石燃料。【提問】老師請一名同學按照老師剛才的思路回答一下水污染的來源、危害與治理措施?！究偨Y(jié)】通過剛才的回答，我們知道了水污染的來源是三廢（廢水、廢氣、廢渣）。它的危害是影響工農(nóng)業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)；加劇水資源危機；造成水體富營養(yǎng)化，危害人體健康等。可以從以下3個方面防治和治理水污染：農(nóng)業(yè)上，合理使用化肥、農(nóng)藥，提倡使用農(nóng)家肥；生活上，生活污水處理后排放，禁止使用含磷洗滌劑；工業(yè)上，1.工業(yè)廢水處理后排放；2.應(yīng)用新技術(shù)、新工藝等?！具^渡】我們來看一下土壤的污染物、危害及防治措施，以下是老師查閱資料之后總結(jié)的?！菊故尽空故綪PT第9、10頁?！局v述】主要污染物：有機污染物（揮發(fā)性和半揮發(fā)性）和無機污染物（以重金屬為主，如鉻、鎳等）。它的來源是城市污染、工業(yè)廢水的污染及危害；垃圾及工礦企業(yè)固體廢棄物的污染及危害；化肥農(nóng)藥的污染及其危害。危害：導致農(nóng)作物減產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)降低；污染地下水和地表水；危害人體健康等。我們可以從以下四個方面防治和治理土壤污染：1.利用礦物廢料做道路工程材料、填墊材料及冶金等輕工業(yè)；2.從含碳、油或其他有機物的廢物中回收固體燃料等；3.利用含有植物所需的營養(yǎng)元素的廢物做土壤改良劑和肥料；4.土壤保護、植樹造林等生物措施對已污染土壤的治理等?！菊故尽空故綪PT第11頁?！局v述】要研究污染物的存在、分布和轉(zhuǎn)化規(guī)律，就要對污染物的存在形態(tài)、含量進行分析和測定，為控制和消除污染提供可靠的數(shù)據(jù)。化學工作者所承擔的環(huán)境質(zhì)量檢測工作是進行環(huán)境質(zhì)量評價和污染的的基礎(chǔ)。同時，化學在預(yù)防和治理環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用?！具^渡】化學在“三廢”治理方面發(fā)揮著重要的作用。如治理廢水方面，工業(yè)生產(chǎn)和生活中的污水往往含有復(fù)雜的成分，必須經(jīng)過處理才能排放?！局v述】污水的處理方法有很多，常見的有物理法、化學法和生物法。化學法，如向水中加入硫酸亞鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁等混凝劑使細小的懸浮顆粒聚集成較大的顆粒，然后經(jīng)沉淀、過濾除去，對其他溶解在水中的污染物，要根據(jù)其化學形式采取中和法、氧化還原法和沉淀法處理?！静贾萌蝿?wù)】請同學們閱讀課本P118頁污水處理流程示意圖，了解污水處理流程?！窘M織活動】老師這里有一瓶污水，現(xiàn)在請同學們分組模擬污水處理實驗：按照下面的步驟進行：小組內(nèi)設(shè)計方案→交流方案→確定方案→小組實驗→展示成果?！究偨Y(jié)】通過剛才同學們的實驗，同學們都在不同程度使水得到了凈化。污水凈化的大致步驟是靜置沉降、吸附沉降、過濾、吸附等?！具^渡】剛才我們講了化學在處理水污染方面的作用，下面我們再來看化學治理大氣污染方面的作用。【講述】污染物在太陽的照射等因素下，經(jīng)過復(fù)雜的變化形成次生污染物，在一定的天氣條件下會造成酸雨，霧霾、光化學煙霧等污染現(xiàn)象。其中酸雨的危害很大，它會危害建筑物、危害人體健康及破壞農(nóng)作物生長等?！静贾萌蝿?wù)】含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。工業(yè)上常利用它們與一些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)加以控制、消除和回收利用。請舉例說明這些方法所依據(jù)的化學反應(yīng)和反應(yīng)類型。【提示】從物質(zhì)類別考慮，二氧化硫?qū)儆谒嵝匝趸?，具有酸的通性；從元素價態(tài)考慮，二氧化硫處于中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性?！菊故尽空故綪PT第16頁?！究偨Y(jié)】剛才同學們都設(shè)計了各種各樣的方案。這是老師想到的幾種方案，可供同學們參考。傾聽并理解。根據(jù)已有知識回答問題。一名同學回答問題，其他同學傾聽。閱讀PPT。傾聽、理解。傾聽理解。閱讀課本。按照要求分組設(shè)計實驗方案。按照提示分組討論并設(shè)計流程圖，寫出化學方程式和反應(yīng)類型。通過講述讓學生明確環(huán)境問題的含義。通過探討交流培養(yǎng)學生的合作意識和表達能力，激發(fā)學生的學習興趣。給學生展示的機會，有利于學生掌握知識。幫助學生梳理土壤污染的主要污染物、危害及治理措施。滲透化學在治理環(huán)境中的作用。培養(yǎng)學生建立解決復(fù)雜化學問題的思維框架能力。培養(yǎng)學生科學探究的能力與創(chuàng)新意識、運用化學原理解決實際問題的能力。通過讓學生考慮，充分調(diào)動學生的積極性，激發(fā)學生的興趣，啟發(fā)學生的思維，培養(yǎng)學生設(shè)計實驗的能力。同時為綠色化學打下基礎(chǔ)。任務(wù)2：綠色化學【過渡】化學不但在治理環(huán)境污染方面起著重要作用，在防治環(huán)境污染方面也起著重要的作用?！局v述】綠色化學的理論和實踐為人類解決環(huán)境問題提供了全新的思路。綠色化學也稱環(huán)境友好化學，其核心思想就是改變“先污染后治理”的觀念和做法，利用化學原理和技術(shù)手段，減少或消除產(chǎn)品在生產(chǎn)和應(yīng)用中涉及的有害化學物質(zhì)，從源頭上減少或消除環(huán)境污染。【展示】展示PPT第18頁?！局v述】下面是乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的兩種方法，請同學們仔細觀察，然后思考下面的問題：試計算兩種生產(chǎn)工藝的原子利用率。你還能舉出其他原子利用率為100%的化學反應(yīng)類型和實際例子嗎？原子利用率與產(chǎn)率相同嗎？請仔細分析和體會綠色化學對化學研究和化工生產(chǎn)提出了哪些新的挑戰(zhàn)?！究偨Y(jié)】通過計算我們發(fā)現(xiàn)，第一種方法原子的利用率為25.2%，而第二種達到了100%。剛才同學們也舉了原子利用率100%的例子。加成、加聚、化合反應(yīng)都能使原子的利用率達到百分之百。反應(yīng)物中原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物?！菊故尽空故驹永寐屎彤a(chǎn)率的計算公式?！局v述】剛才同學們回答了原子的利用率和產(chǎn)率不同。原子的利用率等于期望產(chǎn)物的總質(zhì)量除以生成物的總質(zhì)量乘以百分之百，而產(chǎn)率等于產(chǎn)品的實際質(zhì)量除以產(chǎn)品的理論產(chǎn)量乘以百分之百，同學們要注意區(qū)分這兩個概念?！窘涣饔懻摗楷F(xiàn)在老師請一名同學回答綠色化學的要求?！究偨Y(jié)】通過同學們剛才的討論，我將綠色化學的要求整理為以下四點：1.在原料、溶劑的選擇上提出了新要求。原料、溶劑要求無毒、無害，應(yīng)致力于開發(fā)無溶劑存在下的反應(yīng)；在起始端就采用實現(xiàn)污染防治的科學手段。2.在反應(yīng)的路線上提出了新要求。開發(fā)應(yīng)用“原子經(jīng)濟性”的反應(yīng)路線，最大限度地利用反應(yīng)物分子中的每一個原子，充分利用資源，實現(xiàn)廢物的零排放。3.在反應(yīng)條件的選擇上提出了新要求。生產(chǎn)過程盡量在溫和的溫度和壓力下進行，節(jié)約能源，尋找新型、高效、對環(huán)境友好、可回收、高效催化劑。4.在資源和能源的選擇上提出了新要求。綠色化學要求充分利用可再生資源，合理利用資源和能源，降低生產(chǎn)成本，使之符合可持續(xù)發(fā)展的理念。傾聽、理解。觀察兩種方法，計算原子利用率、并分析和體會綠色化學對化學生產(chǎn)和研究帶來的新挑戰(zhàn)。回答問題。傾聽并理解。讓學生明確綠色化學的核心。通過讓學生討論，幫助學生樹立“綠色化學”的觀念，并能運用“綠色化學”思想分析和討論化工生產(chǎn)相關(guān)問題，形成節(jié)約和循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展的意識。給學生展示的機會，活躍課堂氣氛的同時，有助于學生對知識的掌握。幫助學生梳理綠色化學的要求。環(huán)節(jié)三拓展延伸【展示】世界環(huán)境日閱讀PPT。作為教材知識補充，拓展學生視野。隨堂作業(yè)PPT展示做題通過習題鞏固本節(jié)所學知識。環(huán)節(jié)四課堂小結(jié)展示PPT25頁。傾聽并理解。幫助學生梳理本節(jié)