专题硫氮和可持续发展.ppt

专题4 硫、氮和可持续发展 浙江省普通高中新课程骨干教师培训 高中化学（必修1） 一、课程标准中本专题内容的解 读 内容标标准活动动与建议议 高中化学 1、通过实验了解硫、氮及其重要 化合物的主要性质；认识其 在生产中的作用和对生态环 境的影响；初步树立社会可 持续发展的思想。 2、能通过查阅资料和运用所学知 识讨论：向大气中排放氮的 氧化物、二氧化硫的措施， 自然界氮循环对维持生态平 衡的作用。 3、以酸雨的防治为例，体会化 学对环境保护的意义。 查阅资料讨论：减少向大 气中排放氮氧化物、二氧 化硫的措施。 讨论：自然界碳、氮循环 对维持生态平衡的作用。 主题3 常见无机物及其应用 二、本专题教材基本内容 1、教材的知识 框架 硫、氮与可 持续发展 生产生活中的 含氮化合物 含硫化合物的 性质和应用 二氧化硫的性质和作用 硫和含硫化合物的相互转化 硫酸的制备和性质 硝酸的性质 氮肥的生产和使用 氮氧化物的产生及转化 2、教材的编写思路和 特点 在学生学习了氯、溴、碘、硅、钠、镁、铝、铁、 铜及其化合物的基础上，本专题进一步介绍另外两种 重要的元素硫和氮，通过对硫、氮及其化合物的性质 和应用的介绍，使学生全面、系统地了解元素化合物 知识，形成元素化合物的知识网络(典型的金属和非金属的性 质)。 教材以空气资源的利用和空气污染问题作为切入 点，让学生认识到化学物质在造福人类、促进人类物 质文明的同时，不当使用也可能引起环境污染等社会 问题，只有掌握物质的性质并加以合理应用，方可避 免出现某些负面现象，帮助学生树立社会可持续发展 的科学发展观。 第一单元 含硫化合物的性质和应用 第二单元 生活中的含氮化合物 1、从探讨硫酸型酸雨的形成 和防治入手，介绍二氧化硫 、亚硫酸、硫酸的有关知识 ，帮助学生了解酸雨的形成 、危害和防治的原理，培养 学生的环境保护意识，形成 与自然友好相处、促进可持 续发展的正确认识。 2、介绍硫酸的生产原理、浓 硫酸的特性、重要硫酸盐（ 硫酸钙、硫酸钡、硫酸亚铁 ）的知识，使学生通过 1、从俗话“雷雨发庄稼”引 入氮氧化物（NO、NO2）的相 互转化，介绍了氮氧化物的 性质、氮氧化物对环境的污 染（硝酸型酸雨的危害、光 化学污染、氮氧化物对臭氧 层的破坏），预防和控制氮 氧化物对空气污染的方法， 培养学生的环境保护意识， 形成与自然友好相处、促进 可持续发展的正确认识。 3、各单元的基本内容 第一单元 含硫化合物的性质和应用 第二单元 生活中的含氮化合物 “资料卡”，感受科学地使 用化学物质的意义，通过浓 硫酸特性的学习，让学生初 步认识特殊和一般的关系； 通过几种重要的硫酸盐的探 究，进一步了解硫酸的应用 。 3、通过硫和含硫化合物的 相互转化，帮助学生构建有 关硫元素及其化合物的知识 网络，了解学习元素及其化 合物知识的方法。 2、从成功开发合成氨工艺 ，人类为植物的生长提供足 够的氮肥，缓解了地球上有 限耕地资源与庞大的粮食需 求间的矛盾入手，介绍了氨 、氨水、铵盐的性质，氮肥 的保存和使用；全面认识生 物固氮、自然固氮和工业固 氮。 3、介绍硝酸的性质和用途 ；工业制硝酸的原理和基本 的生产流程。 两单元的共同任务： 巩固离子反应、氧化还原反应、物质的量等基本概念。 三、课程标准与教学大纲 对本专题要求的比较及 思考 课程标准与教学大纲： 1、教学大纲的重点是对教学工作者作出规定。主要由 “教学目的”、“课程安排”、“教学内容和教学要求”、 “教学设备和设施”、“教学中应该注意的几个问题”、“ 教学评价”等组成。 2、课程标准简单地说是对课程的编制、实施、检查、评 价、管理等进行原则性说明和规定的文件，其实质是体现既 定课程观念的规则集合体。具体地说是国家对学生接受一定 教育阶段之后的结果所作出的具体描述，是国家教育质量在 特定教育阶段应达到的具体指标，它具有法定的性质。主要 由“课程目标”、“内容标准”、“实施建议-教学建议 评价建议、教科书编写建议、课程资源的开发和利用建议” 等组成。 1、课程标准与教学大纲对本专题要求的比较 第一单元 含硫化合物的性质和应用 内容标准（课程标准 ） 教学内容（教学大纲） 1、通过实验了解硫、氮及 其重要化合物的主要性质； 认识其在生产中的作用和对 生态环境的影响；初步树立 社会可持续发展的思想。 2、能通过查阅资料和运用 所学知识讨论：向大气中排 放氮的氧化物、二氧化硫的 措施，自然界氮循环对维持 生态平衡的作用。 3、以酸雨的防治为例，体 会化学对环境保护的意义。 氧族元素简介-B 同素异形体-B 臭氧、过氧化氢-A 二氧化硫的化学性质（跟氧气、 水的反应，漂白作用）-C 二氧化硫对空气的污染和防止污 染-B 常见的生活环境污染和防止-A 浓硫酸的性质（吸水性、脱水性 、氧化性）-C 硫酸盐（硫酸钙、硫酸钡）的性 质-选学 硫酸根离子的检验-D 硫化氢-选学 第二单元 生活中的含氮化合 物 内容标准（课程标准 ） 教学内容（教学大纲） 1、通过实验了解硫、氮及 其重要化合物的主要性质； 认识其在生产中的作用和对 生态环境的影响；初步树立 社会可持续发展的思想。 2、能通过查阅资料和运用 所学知识讨论：向大气中排 放氮的氧化物、二氧化硫的 措施，自然界氮循环对维持 生态平衡的作用。 3、以酸雨的防治为例，体 会化学对环境保护的意义。 氮族元素简介-B 氮气的化学性质（跟氢气、 氧气反应）-C 氨气的物理蛋白质-B 氨气的化学性质（跟水、氯 化氢、氧气反应）-C 氨气的用途-A 氨气的实验室制法-C 铵盐-B 铵离子检验-D 硝酸的化学性质（酸性、不 稳定性、氧化性）-C 亚硝酸盐-选学 2、思考 （1）课程标准中对元素化合物的处理，突破了传统的物质 中心模式，不再追求从结构、性质、存在、制法、用途 等方面全面系统地学习和研究物质 。 （2）没有明确给出和限定要学习这些元素的哪些具体的化 合物，给教材编写和实际教学多一些选择的空间。 （3）弱化了按照元素自然族来介绍元素化合物知识的传统 做法 。 （4）打破了将元素化合物知识与概念原理知识学习截然分 开的传统做法，有利于学生实现知识的整合。 四、新课程与原教材的 编写方法的比较 1、新课程教材的编写 方法： 你知道吗观察与思考 调查研究 1、酸雨与二氧化硫为何常 联系在一起？ 2、空气中的二氧化硫主要 有哪些来源 3个有关二氧化硫 溶解、与品红溶液 作用、氧化的实验 当地雨水的酸度 ，产生的原因及 防治方法 2、原教材的编写 方法： 一、二氧化硫的性质 1、二氧化硫与 水的反应 2、二氧化硫与氧 气反应 3、二氧化硫的 漂白性 二、二氧化硫对环境的 污染 酸雨 酸雨的危害 酸雨的产生与防治 3、新课程与原教材编写方法 的比较 （1）提倡“从生活走进化学，从化学走向社会” （2）引导学生从综合的观点去学习和认识有关物质 （3）运用丰富的图表、数据提供学习素材和信息，激发学习 兴趣，提高感知、获取信息能力，体现教科书的工具性。 （4）运用不同栏目组织丰富的学习活动来建构知识内容，突 出学习方法指导。 (5) 教材让学生在实际情景中建构知识内容 （6）教材通过各种资料性栏目拓展学生的视野，丰富学生的 认识。 五、初中相关知识介绍 内容标准 （初中课标 ） 活动与建议 二、身边边的化学物质质 (一)地球周围围的空气。 2.知道氧气、二氧化碳的主要性 质和用途，认识 氧气能跟许多物 质发 生氧化反应。 3.初步学习在实验 室制取氧气。 (四)生活中常见见的化合物 1. 知道常见酸碱的主要性质和 用途，认识 酸碱的腐蚀性。 三、物质质构成的奥秘 (三)认识认识 化学元素 1. 认识氢 、碳、氧、氮等与人 类关系密切的常见元素。 3.知道元素的简单 分类。 (四)物质组质组 成的表示 3. 利用相对原子质量、相对分子 质量进行物质组 成的简单计 算 。4. 能看懂某些商品标签 上标示 的物质成分及其含量。 实验实验 探究空气中氧气的体积积 分数。 实验实验 探究氧气和二氧 化碳的性质质。 调查调查 或收集有关酸雨对对生态态 环环境和建筑物危害的资资料。 查查找常见见食品的元素组组成， 并列表说说明。 收集有关人体 新陈陈代谢谢必需的微量元素的资资料 。 根据某种氮肥包装袋或产产品说说明 书标书标 示的含氮量推算它的纯纯度。 内容标准 （初中课标 ） 活动与建议 四、物质质的化学变变化 (二)认识认识 几种化学反应应 1. 初步认识 常见的化合反应、分 解反应、置换反应和复分解反应 ，并能解释与日常生活相关的一 些现象。 五、化学与社会发发展 (四)保护好我们的环境 1. 认识 “三废“（废水、废气和废 渣）处理的必要性以及处理的一 般原则。2.了解典型的大气、水 、土壤污染物的来源及危害。 3.认识 合理使用化肥、农药对 保 护环 境的重要意义。 用实验证实验证 明：铁铁粉和硫粉 混合加热热生成了新的物质质。 参观观本地的“三废废“处处理设设施 （或观观看有关的影像资资料），组组 织讨论织讨论 。 设计实验设计实验 ，探究农农 药药、化肥对农对农 作物或水生生物生 长长的影响。 六、三套必修教材中关于硫、 氮元素及化合物内容的处理 三套必修教材中关于硫、氮元素及化 合物 内容的处理 七、本专题知识体系的解读 编排 线索 ： 社会问题性质探究社会应用 硫酸型酸雨 二氧化硫 硫酸 硫酸盐 生产和生活等领 域的应用 氮氧化物污染 氮氧化物 硝酸 氨 铵盐 生产和生活等领 域的应用 本专题核心知识 元素化合物知识 从海水中获 得化学物质 从矿物到 基础材料 硫、氮与可 持续发展 背景元素具体物质 氯、钠 铝、铁、铜 硅 硫、氮 硫、二氧化硫、三氧化硫 、亚硫酸、浓硫酸、硫酸 盐 氮气、一氧化氮、二氧化 氮、氨、铵盐、硝酸 本专题切入点：空气资源的利用与环境保护 1、“二氧化硫的性质和应用”知识 体系 二氧化硫 酸性氧化的通性 （物质类别的角度 ） 中间价态 （氧化还原的角度 ） 特殊性 （漂白性、毒性） 对环境的污染酸雨 硫酸型酸 雨的形成 酸雨的 危害 酸雨的 防治 物理性质 第一单元 含硫化合物的性质和应用知识体系 2、“硫酸的制备和性质”知识体 系 硫酸FeS2（或S）SO2SO3 稀硫酸的通性 浓硫酸 的特性 吸水性 脱水性 氧化性 工业制硫酸的原理 硫酸的性质及应用 3、“硫及其化合物之间的相互转化”知识 体系 Na2SO4 H2SO4 BaSO4 SO3SO2 SH2S FeS HgS H2SO3 Na2SO3 不同价态硫元素之间的转化 1、“氮氧化合物的产生及转化”知识 体系 雷电（自然固氮） NO NO2HNO3 空气中N2 化工、汽车尾气 雷雨发庄稼 光化学烟雾 第二单元 生产生活中的含氮化合物 2、“氮肥的生产和使用”知识体 系 空气中N2 NH3 溶解性 NH4+ 弱碱性 氯化铵的热分解 铵盐与碱反应 空气 合成氨的意义 铵态氮肥使用 性质探究 铵态氮肥 3、“硝酸”知识体系 NH3NONO2HNO3 物理性质 不稳定性、强酸性 强氧化性（浓、稀硝酸 与铜反应，浓硝酸与炭 反应，钝化） 硝酸工业制法 硝酸的性质及应用 八、本专题教学指导意见的说明 （深广度的把握） 课标对元素化合物知识的学习提出了如下的理 性认识要求和思路方法要求： 要求学生能够运用物质分类的观点、利用氧 化还原反应和离子反应的基本原理和思想方法指 导对元素化合物性质的认识，并运用所学知识解 决有关问题。 内容标准指出了元素化合物知 识的基本学习要求： 首先是结合生产、生活、自然现象和环境问 题的实际学习和应用元素化合物知识；另外，要 通过多样化的实验活动和丰富直观的实验现象学 习和应用元素化合物知识。 教学要求(见下页) 基 本 要 求 了解硫的重要性质，认识 二氧化硫的主要性质和作用 。 实验探究硫酸型酸雨的形 成过程，了解二氧化硫对空 气的污染，知道硫酸型酸雨 的形成原因和防治办法，形 成良好的环境保护意识。 知道工业生产硫酸的基本 原理，认识浓硫酸的特性， 了解硫酸的应用。 知道硫及其化合物之间的 转化关系。 解读读： 从非金属单质、酸性氧化物的通性 及元素化合价的角度认识硫和二氧化 硫的性质。 通过三个实验在认识二氧化硫性质 的同时，知道硫酸型酸雨的形成原因 ，了解二氧化硫对空气的污染及防治 的方法。 知道工业制硫酸的化学反应原理， 不要求介绍具体的生产工艺和设备。 浓硫酸的特性要认识吸水性、脱水性 的区别，强氧化性要知道与不活泼金 属反应的规律。 重点从单质、氧化物、酸、盐的通 性知道硫及其化合物之间相互转化的 化学反应原理。 第一单元 含硫化合物的性质和应用 发 展 要 求 了解几种重要硫酸盐的用途 解读读： 了解硫酸钙、硫酸钡、硫酸亚铁的用 途。 第一单元 含硫化合物的性质和应用 基 本 要 求 认识氮的氧化物的性质， 了解氨、铵盐、硝酸的性质 和用途，知道含氮化合物的 应用对社会生产的积极作用 和对人类环境的影响。 通过对含氮化合物性质 实验的探究，让学生体验实 验探究的过程和乐趣。 了解氨的合成对氮肥生 产的促进作用，知道氮肥的 性质，认识科学使用氮肥的 意义。 解读读： 氮的氧化物主要认识NO、NO2间的 相互转化；氨从溶解性和氨水的弱碱性 去认识；铵盐从弱碱盐的性质去认识； 硝酸氧化性要认识与不活泼金属反应的 规律，硝酸的要业制法仅从氮化合物的 相互转化来认识反应原理。 有关“观察与思考”、“活动与探究”要多 给学生探究体验的机会。 认识合理使用化学物质的重要性，激 发学生学习化学的兴趣。 第二单元 生活中的含氮化合物 发 展 要 求 形成氮及其化合物相互转 化的知识网络。 了解工业上制备硝酸的主 要设备和流程。 解读读： 重点从单质、氧化物、氢化物、酸 、盐的通性，氧化还原反应的知识， 知道氮及其化合物之间相互转化的化 学反应原理。 主要设备：转化器、热交换器、吸 收塔。流程：三设备中从反应物到生 成物的基本生产过程。 第二单元 生活中的含氮化合物 课时分配 建议： 单 元 名 称内 容课时建议 第一单元 含硫化合物的 性质和应用 二氧化硫的性质和作用 1 硫酸的制备和性质 1 硫和含硫化合物的相互转化 1 第二单元 生产生活中的 含氮化合物 氮氧化物的产生及转化 1 氮肥的生产和使用 1 硝酸的性质 1 专题回顾与小结 1 1.单质硫没有专门成节学习，而是分散在本单 元中 硫元素在自然界中的存在形态，单质硫的颜色 状态、硫与金属（主要是汞）和非金属（主要 是氧气）反应属于基本要求，从硫的非金属性 和硫元素的化合价认识单质硫的化学性质。 硫与碱溶液反应不作要求。 具体物质深广度的处理意见: 2二氧化硫性质与作用 酸性氧化物的通性：从物质分类的角度认识二氧化硫 的化学性质。 还原性和氧化性：从硫元素化合价认识二氧化硫的氧 化性和还原性。 “资料卡”栏目中“燃煤烟气脱硫”方法可以作为学 生的课外读物来处理。 “调查研究”栏目中内容可以作为研究性学习的课题 。 3硫酸的制备和性质 硫酸的制备重点是让学生形成不同价态的硫元素的转化 ，知道理论上的化学反应与实际工业生产的不同。 对于硫酸制备的流程图，“交流与讨论”栏目所要达到 的目标是：不同价态硫元素的转化S（FeS2） SO2SO3H2SO4(三个反应原理)； 每一步反应所涉及的设备名称。 硫铁矿在沸腾炉中燃烧生成二氧化硫的反应方程式不要 求学生掌握配平方法，但要求知道铁、硫元素的价态， 以及被氧化的事实。 重要硫酸盐（硫酸钙、硫酸钡、硫酸亚铁）的知识，只 简单介绍其应用，目的是使学生感受科学地使用化学物 质的意义 4硫和含硫化合物的相互转化 二氧化硫、硫化氢的实验室制备只要求知道反 应原理，具体实验不作要求。 H2S S的转化，只要求硫化氢溶液与氯水反应 的转化关系，而硫化氢与充足或不充足氧气的 燃烧反应及其计算不作要求。 5氮氧化物的产生与转化 教材中没有专门设置“氮气”一节内容，但“有关 氮气的性质和应用”分散应属于基本要求。 NO2和N2O4的相互转化不作要求。 NOx、O2溶于水的计算只要求简单计算，涉及范围 、函数的计算不作要求。 6氮肥的生产和使用 N2和O2的反应需“放电”的条件，N2和H2的反应需 要“高温、高压、催化剂”的条件，说明氮气的稳 定的事实，但不宜用氮气分子结构来解释。 氨和铵盐的教学不宜在知识层面上作拓展（如不要 介绍铵盐的分解规律）。 “拓展视野”栏目中“自然界氮的循环”可以作为 学生的课外读物来处理 7硝酸的性质 硝酸氧化性的重点是浓、稀硝酸与铜的反应，以及浓 硝酸与炭的反应，活泼金属与不同浓度的硝酸反应规 律不作要求。 不易过多拓展铜与浓、稀硝酸反应的有关较复杂的定 量计算。 硝酸工业制法的教学要求与硫酸工业制法的要求相同 。 九、本专题教学建 议 1. 突出元素化合物知识的内在联系 ，建立新的知识体系。 在过去的教材中，元素化合物的知识从元素族 的角度来研究，形成的是同一族中不同元素间的知 识体系。在必修1中元素化合物的知识体系侧重体现 含有同种元素不同物质的知识结构，是通过核心元 素将大量的单质及化合物知识组织起来，形成知识 网络。 2.创设以探究为核心的多样化教学活 动 在教学过程中，教师要根据实际情况开 展不同的探究活动，提高学生的探究技能， 培养学生的过程和方法；在探究过程中，培 养学生看待自然与世界的科学态度，对科学 过程、科学活动的实质与价值的理解和认识 ，对科学与技术、社会、环境的密切关系的 理解和认识，以及运用科学知识、科学方法 解决社会和个人生活中的问题的能力，实现 知识与技能、过程与方法、情感态度与价值 观三维目标的同步发展。 3.重视化学 实验 本专题共有实验 l第一单元“观察与思考”实验共：6个 l第二单元“观察与思考”实验共：6个；“活动与探究 ”实验共2个。 运用实验探究时要注意： l明确实验探究的目的，理解实验设计的原理； l学会通过对实验现象的分析去认识物质的性质； l体验实验探究的过程，实现过程与方法教学目标 。 4. 充分发挥各栏目的教学 价值 栏 目-活动性栏目、资料性栏目和 工具性栏目 活动性栏目-活动与探究、交流与讨论、观察与思考、调查研究等 资料性栏目 -资料卡、化学史话、拓展视野等 工具性栏目-信息提示等 5. 教学活动 建议 硫和氮的氧化物: (1).要注意激发学生求知的欲望，提高学生学习化学 知识的能力，体现以学生为主体的教学思想。 (2).以问题情景为先导，以实验为主进行探究教学。 (3).辅助教学手段的设计和使用应成为教学过程中不 可缺少的组成部分，这样可以充分体现化学新教材 的特色。 (4).对有关SO2和NO2污染的教学，可以指导学生阅读 课文，并且引导学生讨论如何评价SO2、NO2。 教学片断：二氧化硫性质与作用 核心问题 l硫酸型酸雨的形成原因 lSO2的化学性质 l恰如其分地评价SO2对人类的影响 二氧化硫 酸性氧化的通性 （物质类别的角度 ） 中间价态 （氧化还原的角度 ） 特殊性 （漂白性、毒性 ） 对环境的污染 酸雨 硫酸型酸 雨的形成 酸雨的 危害 酸雨的 防治 物理性质 水中溶解性等 教学思路 l以“酸雨”为背景，“探究硫酸型酸雨形成的原因”为 主线，涉及系列探究活动，激发学生探究热情， 拓展学生的视野，让学生在“发现问题提出问 题解决问题归纳知识、提炼方法再 解决问题”的过程中体会科学探究的一般方法。 测定于雨 水的pH 设想形成酸雨 的可能因素 实验探究硫酸型 酸雨的形成过程 归纳总结酸 雨的形成 讨论防止硫酸 型酸雨对环境 产生的危害 讨论、归纳SO2 的化学性质 硫酸、硝酸、氨和 铵盐 (1).突出实验的作用 (2).注意归纳总结 (3).注意教学方式的多样性 (4).培养学生的思维能力 情景1 常见酸雨的成分 创设创设 情境 1.介绍绍：酸雨是英国化学家R.A.Smith于1872年提出，一般指 pH小于5.6的雨、雪、雾雾等大气降水、数值值5.6的来源是蒸馏馏 水于大气中CO2达到平衡时时的酸度。酸雨被称为为“空中死神” 。 2.结结合地图图指出全球三大酸雨区 3.学生采集一些雨水样样品 提出 问题问题 1.我们们当地的雨水是否是酸雨？主要含有什么成分？ 学生 活动动 1.测测定雨水的pH 2.联联系常见见的酸，猜测测雨水中可能含有的成分 3.实验检验实验检验 自己的猜测测是否正确，如测测定SO42-的存在 学习习 反馈馈 1.本地区的酸雨可能主要是硫酸型酸雨 2.惊讶讶于测测定出于水的成分，从酸雨的腐蚀蚀性联联想到酸雨的危 害。 3.疑惑于雨水中硫元素的由来。 情景2 硫酸型酸雨的形成 创创 设设情 境 1.展示图图片或播放录录像，我国含煤燃料的燃烧烧、寒流金属矿矿石的冶 炼炼、硫酸的生产产。 2.演示：SO2水溶液pH的测测定，SO2水溶液与过过氧化氢氢溶液反应应。 3.提供信息:某校科技小组组同学在某城市采集了雨水样样品，每隔一段 时间测时间测 定pH，发现发现 随着时间时间 的推移样样品pH下降。 提出 问问 题题 1.硫酸型酸雨中硫元素是从哪里来的？ 2.燃烧产烧产 生的SO2是怎样转变样转变 成酸性物质质的？ 学生 活动动 1.观观察、讨论矿讨论矿 物燃烧过烧过 程中硫元素的变变化。 2.分析SO2水溶液pH，思考硫酸型酸雨是否只是SO2溶于水而已？ 3.讨论讨论 SO2水溶液与过过氧化氢氢反应产应产 物的检验检验 方法，并讨论实验结讨论实验结 果。 4.测测定久置SO2水溶液pH，探讨讨酸雨样样品长长久放置其pH下降的原因 。 5.总结归纳总结归纳 硫酸型酸雨的形成过过程。 学习习 反馈馈 1.工业业生产产中大量含硫矿矿物燃料的使用，使空气中SO2气体较较多 2.SO2