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化学与生活 内容分析与教学建议 华东师范大学化学系张新宇 1 教材体系特点2 专题1内容分析与教学建议3 专题2内容分析与教学建议4 专题3内容分析与教学建议 教材体系特点 教材体系特点 空气质量的改善 水资源的合理利用 生活垃圾的分类处理 化学品的安全使用 摄取人体必需的元素 提供能量和营养的食物 优化食品品质的添加剂 造福人类健康的药物 应用广泛的金属材料 功能各异的无机材料 高分子材料和复合材料 满足人类由低级至高级的生活需要 洁净安全的生存环境 营养均衡与人体健康 丰富多彩的生活材料 帮助学生健康地 高质量地生活 源于生活现象 应用化学知识 解决生活问题 大气污染 已有的化学知识 补充的化学知识 二氧化硫 甲醛 污染治理 知识类栏目 拓展视野 资料卡 检索咨询 信息提示 P12 化学平衡移动原理 P3 空气污染指数的确定 理解生活现象所必需的基础知识 教学重点 帮助学生更好地理解知识 一般要求 P5 石灰石脱硫 介绍一些生活现象 拓展学生的生活视野 P6 清洁的汽车燃料 可作为教学资源 但不要求掌握 教材中涉及的化学平衡移动问题 P11 明矾的净水作用 水解 P12 氯气与水的反应 浓度对平衡移动的影响 P13 碳酸氢镁的受热分解 双水解 温度对水解平衡移动的影响 P45 血红蛋白运送氧气和二氧化碳的原理 浓度对化学平衡移动的影响 P46 造成龋齿的原因 浓度对沉淀溶解平衡移动的影响 P64 碳酸氢铝的水解 双水解 P65 苯甲酸的电离 浓度对电离平衡移动的影响 关于化学平衡移动的原理 分析以上案例可知 教材中涉及的平衡的范围较广 有电离平衡 水解平衡 沉淀溶解平衡等 但涉及影响平衡移动的因素主要为浓度和温度 既未涉及压强变化对平衡移动的影响 也未涉及稀释和浓缩对溶液中的化学平衡移动的影响 由于全书多处涉及平衡移动原理 因此可以选择一段时间进行较为全面的讲解 在教学过程中应注意把握教学难度 控制在能解决本教材中的问题为宜 不宜对化学平衡原理进行全面系统的讲解 宜从定性的角度理解 不宜上升到定量的高度 生活类栏目 请你决策 各抒已见 生活向导 新闻链接 P15 河水起火 P8 居室绿色化 引入生活知识 揭示化学内涵 作为引入素材 结合化学原理 提出生活建议 作为阅读材料 P22 填埋垃圾中的水分 设置开放问题 引导学生作出正确判断 P20 垃圾无害化处理 引导学生进行交流与讨论 调查研究 P8 废旧干电池处理 参与生活实践 解决生活问题 合理安排课外活动 专题1内容分析与教学建议 第1单元空气质量的改善 P2 了解空气质量 室外空气质量 改善室外空气质量 室内空气质量 改善室内空气质量 避免温室效应加剧 防止大气污染 空气质量报告 1 为什么引入室内空气质量问题 2 为什么将避免温室效应加剧与防止大气污染并列 有关空气质量的几个概念的辨析 P2 列入空气质量报告的物质 大气污染物 影响空气质量的物质 二氧化碳 二氧化硫 二氧化氮 可吸入颗粒 氟氯烃 关于大气污染的治理途径 P5 大气污染的产生 尾气处理 使用过程中处理 使用不产生污染的物质 反映了环境问题解决一般思路 体现了绿色化学的思想 二氧化硫 氮氧化物 吸收二氧化硫 石灰石脱硫 使用清洁燃料 教学过程 1 进行P5 问题解决 2 提出问题 如何防止二氧化硫产生的污染 3 学生回答 用氢氧化钠溶液吸收 4 引导比较 氢氧化钠 石灰乳 哪个更好 5 学生分析 石灰乳好一些 从来源角度 6 提出问题 如何制得石灰乳 7 学生分析 碳酸钙高温分解后 氧化钙溶于水 8 提出问题 直接将碳酸钙混在煤中 发生何反应 9 学生分析 碳酸钙分解 进而生成亚硫酸钙 10 提出问题 如何使亚硫钙有用 11 学生分析 转化为石膏 发展设计能力 原料易得 过程简单 产物有用 第2单元水资源的合理利用 P10 水源 一般用水 特殊用水 污水 水质分析 达标的水 净化 软化 呈现问题 对某城市自来水的水源水进行水质分析 得到数据 浑浊度18 有异味 pH7 5 细菌总数150 1mL水 1 请对照附表1 生活饮用水水质标准 分析该水源水的这几项指标是否符合要求 2 若该水源水的其他指标均符合要求 你认为将该水源水经过哪些工序处理后可得到自来水 自来水生产的教学设计 P12 讨论 分析 1 浑浊度为18 说明悬浮颗粒物超标 应将悬浮颗粒物沉降 并过滤 2 有异味 应选有吸附性的物质 如活性炭 将异味除去 3 pH7 5 符合水质标准 4 细菌总数偏高 应进行杀菌处理 讲解用明矾进行净水 降低水体浑浊度的原理 并书写以氯化铁作净水剂净水的离子方程式 以加深对净水原理的理解 引导学生分析氯气漂白的原理 然后应用平衡移动原理分析余氯消毒的原理 讲解去除异味的主要方法与途径 活性炭吸附 说明 在输送自来水的过程中 由于管道老化等原因 自来水在进入家庭之前又受到污染 这种污染称为二次污染 因此 现在提倡终端净水 即在家中的出水点安装净水设备 呈现问题 某工厂废水中含Cu2 Fe3 请设计方案进行废水处理 污水处理的教学设计 关注技术思想 P16 方案1 加入足量氢氧化钠溶液 过滤 即可实现污水的处理 方案2 加入足量铁粉 过滤 可得铜 再向处理过的废水中加入氢氧化钠溶液 过滤沉淀 即可实现污水的处理 分析 方案2虽然比方案1复杂 但体现了一个思想 即回收有用原料的思想 而方案1中只除去了杂质 生成了氢氧化铁与氢氧化铜的分离较难 因而不易获取有用的原料 但两种方案均未从定量角度考虑问题 方案1改进 用控制pH的方式 使铁离子和铜离子分步沉淀 方案2 加入适量铁粉 将得到的氢氧化铁回收 用以制造铁红或含三价铁离子的溶液 第3单元 生活垃圾的分类处理 P18 生活垃圾分类 无害化处理 资源化处理 为了处理 处理的基本原则 处理的最佳方式 有害化处理 应杜绝的处理方式 将垃圾当成放错地方的资源 充分体现了循环经济的思想 垃圾分类国家标准 P18 呈现讨论题 生活垃圾带来的污染已经日益严重 处理生活垃圾十分必要 现对某垃圾的主要成分进行分析 测得其中主要含有如下元素 C H O N 另外还含有少量的S Cl Pb Cd 针对该垃圾的处理方法 有些人提出进行露天焚烧处理 有些人提出直接进行填埋处理 你认为这两种方案是否合理 请说明你的理由 垃圾处理教学过程 P20 直接焚烧不合理 因为垃圾中含有S Cl等元素 燃烧后会产生含硫 含氯的化合物 造成大气污染 另外 焚烧时产生的一氧化碳 二氧化碳进入空气中也会影响空气质量 直接填埋也不合理 一是因为其中含有Pb Cd这样的重金属元素 进入土壤或流入水体会造成重金属污染 二是因为该垃圾的主要成分为有机物 填埋后会发生腐败 产生环境污染物 垃圾焚烧处理多在垃圾焚烧炉中进行 垃圾焚烧产生大量的热量 如何处理 垃圾中有机成分腐败后会产生大量污染环境的物质 其中沼气甚至可能会引发火灾及爆炸事故 如何处理 可以直接利用热能 例如 通过管道输入城市 提供城市供暖所需的热量 也可以建立配套设施 用这些热量来发电或进行生产 垃圾沼气具有较高热值 可以作为能源进行利用 例如可以通过管道输入用户作为燃料 也可以输入发电厂用于发电 总结 在处理垃圾的过程中 首先要保证垃圾经过处理后对环境无害 对人体健康无害 在此基础上需充分考虑垃圾处理过程中产生的热量及产物 即将垃圾资源化 第4单元化学品的安全使用 P26 化学品无处不在 突出使用方法 关注基本原理 洗涤剂 安全问题不容忽视 消毒剂 染发剂 化肥 农药 漂白粉与洁厕剂混合 硝酸铵受撞爆炸 农药中毒 染发剂的危害 洗涤剂的变迁与教学设计 皂角 天然 数量少 肥皂 硬脂酸钠 碱性 沉降 块状 烷基苯磺酸钠 洗衣粉 加酶洗衣粉 酶 助剂 干洗剂 四氯乙烯 石油醚 不易除油脂 蛋白质 有些衣服无法水洗 洗涤剂在生活中应用十分广泛 实际上古代人们就会利用天然物质协助洗涤 皂角就是其中之一 后来 人们制造了肥皂作为洗涤剂 肥皂是由硬脂酸甘油酯与氢氧化钠溶液反应得到的 请写出相应的化学方程式 并据此判断肥皂的主要成分 并分析肥皂的作用原理 教学过程 由于肥皂的性质 其使用受到了很多限制 例如 在硬水中 酸性水中使用肥皂效果都很差 用肥皂洗涤丝绸 毛织物等会使衣物变形 你认为主要是什么原因 肥皂溶于水后 产生RCOO 其中的 COO 属于亲水基团 而R 属于亲油基团 因此 在RCOO 的作用下 油进入水中 从而将衣物洗涤干净 肥皂中的RCOO 属于弱酸根 其水解显碱性 具有腐蚀性 因而在酸性水中作用效果下降 易腐蚀丝绸 毛织物等 同时由于RCOO 能与钙离子反应生成沉淀 因而在硬水中作用效果也会下降 由于肥皂的缺陷 使洗衣粉等洗涤剂的发展非常迅速 请大家思考 洗衣粉的主要成分中肯定具有什么样的结构特征 洗衣粉的主要成分为烷基苯磺酸钠 其中的磺酸根属于亲水基团 而烷基则属于亲油基团 用洗衣粉洗衣时会遇到同样的问题 如遇硬水会影响洗涤效果 因此 在洗衣粉中还常加入适量助剂 肯定具有作为亲水基团的酸根以及作为亲油基团的烃基 三聚磷酸钠 Na5P3010 是一种很好的助剂 在水中形成带负电的胶体极易吸附在带电荷的金属氧化物等污垢和织物表面上增加了污垢与物体表面的排斥力 有利于污垢在水中的分散并防止污垢的再沉积 在衣用洗涤剂中三聚磷酸钠的含量一般在20 50 左右 但三聚磷酸钠易带来较为严重的环境问题 主要表现为引起水体的富营养化 因此 目前无磷洗衣粉的使用越来越广泛 温度既不能太高 也不能太低 但是 使用洗衣粉并不能除去衣物上的所有杂质 如油脂 蛋白质污迹就不容易被除去 于是人们就想到加入适量酶除去这些杂质 加酶洗衣粉应运而生 根据酶的特性 你认为在使用加酶洗衣粉时应注意什么问题 那么 不同的衣物的性质不同 其洗涤方法也不同 请查阅资料 了解化纤 棉布 毛料类织物的洗涤方式 有些物质易发生缩水现象 故宜进行干洗 干洗的主要溶剂为石油醚 四氯乙烯及三氯乙烯等 你觉得干洗后的衣服能否直接穿呢 由于这些有机物可能有毒 因此应等干洗剂充分挥发后才能穿 敌敌畏和甲胺磷中毒的处理 1 解毒原理分别是什么 2 如何进行教学设计 专题2内容分析与教学建议 第1单元摄取人体必需的化学元素 P42 人体的必需元素 常量元素 H C N O P Cl 微量元素 I Fe F Zn 问题1 为什么选择这4种元素 问题2 如何处理其他元素 强调合理摄取 查阅资料基础上讨论交流 通过实验证明一氧化碳中毒的原理 P46 新鲜血液1 新鲜血液2 新鲜血液3 新鲜血液4 在学生完成P45 问题解决 的基础上 引导学生设计方案证明有关一氧化碳中毒的原理 对照用 通CO2 暗红色 通O2 鲜红色 通CO 暗红色 通O2 暗红色 通O2 鲜红色 第2单元 提供能量和营养的食物 P49 糖类 蛋白质 微生素 油脂 糖类 蛋白质 油脂 化学2 生活 关注本教材内容及编排思路与化学2的差别 在此基础上通过一定的组织方式复习相关内容 不宜直接复习化学2的相应知识 也不宜直接讲解本部分的知识 本部分主要内容 淀粉的水解 葡萄糖的检验 葡萄糖的氧化 与 化学2 类似 但本部分更为关注糖类在人体内的变化 也关注血糖 尿糖测定等生活相关的内容 因此 可依据人体对糖类的摄入和利用进行教学设计 糖类 P50 米 面 水解产物检验 在体内的变化 成分检验 银镜反应 菲林反应 热化学方程式的计算 甜味 水解 维生素 P57 维生素的种类与作用 摄取 维生素A 维生素C 结构决定性质 性质决定使用 1 呈现维生素A和维生素C的结构 学生分析两者之间结构的差异 并推导在性质上可能存在的差异 2 提出维生素C可能存在的性质 虽然醇和双键具有不同的性质 但均具有还原性 可以由学生设计实验方案验证其还原性 3 学生根据维生素C的性质提出烹饪注意点 教学设计 第3单元优化食品品质的添加剂 P60 色质 口感 保存 着色剂 发色剂 疏松剂 防腐剂 口味 调味剂 调味剂 P62 进行此部分内容教学时 不必介绍食醋和味精等调味剂在哪些条件下可以使用 因为范围太广 既无很必要也无意义 可以提出几个与化学有关的问题 引导学生从化学角度认识这些物质 问题2 但在加入少量食醋后 一般不能再加入味精 这又是什么原因呢 问题1 为什么炖骨头 主要成分为羟基磷酸钙 汤时 需要加入少量食醋 问题3 味精同样不能用于烹调碱性物质 为什么 疏松剂 P63 有关疏松剂碳酸氢钠 明矾 碳酸氢铵的知识 学生均比较熟悉 因此在进行此部分内容教学时 其核心不是讲解这些物质的知识 而是利用这些知识解决生活中的问题 2 学生观察 面包 油条 油饼中均比较疏松 1 呈现面条 面包 油条 油饼等食品 由学生观察这些食品之间的差异 3 这些空隙中存在的可能是什么气体 从何而来 4 学生分析 应该是二氧化碳吧 可能是碳酸氢钠在加热条件下分解而来 书写化学方程式 5 使用碳酸氢钠有什么缺点 8 学生分析1 可以用碳酸氢铵 学生分析2 可以加酸性物质使其完全反应 6 产物碳酸钠显碱性 碳酸氢根利用效率不高 9 使用前一种方法发生何种反应 可能产生什么问题 10 产生难闻的氨气 7 那么 该如何提高碳酸氢根的利用效率呢 11 人们采用发酵粉实现第二种途径 请指明发生的反应 12 使用发酵粉又有什么问题 13 铝的含量偏高 14 结论 不宜过多食用油条等食品 第4单元造福人类健康的化学药物 P67 常见药物 合理用药 抗酸药 解热镇痛药 抗菌药 抗生素 胃舒平 阿斯匹林 诺氟沙星 青霉素 通过对生活中常见药物的介绍 帮助学生了解生活中的一些术语 初步认识药品使用的化学原理 理解遵医嘱合理用药的必要性 常用药物术语 复方 主要成分加补充成分 治标 与 治本 糖衣片 肠溶片 胶囊饭前服药与饭后服药OTC overthecounter 胃舒平教学设计 提出问题 请说明治疗胃酸过多的药剂中是否可能含有如下成分 氢氧化钠 碳酸钙 氧化钙 氢氧化铝 硅酸镁 碳酸氢钠 学生分析 氢氧化钠 氧化钙腐蚀性太强 碳酸氢钠和碳酸钙与胃酸反应会产生气体 氢氧化铝 硅酸镁应该可以使用 提出问题 一种常见抗酸药胃舒平的主要成分为氢氧化铝 此外还有少量三硅酸镁 如何证明其中含有铝元素和镁元素 提出问题 假如某病人肚子疼痛 知道是胃酸过多 是该去医院还是该去药店呢 学生分析 去药店 因为属于非处方药OTC 患者及卖药者可自行作出判断 学生分析 加酸 过滤后加碱 观察现象 提出问题 那么 是在饭前服用还是在饭后服用比较好呢 学生分析 饭前服用比较好 因为需要与胃粘膜充分作用 提出问题 你觉得是嚼服还是吞服比较恰当呢 学生分析 嚼服 因为需要与胃粘膜充分接触 提问 作为胃舒平这样的药物 大家觉得有没有必要制成糖衣片或胶囊呢 讨论分析 没有必要 本身并无明显的苦味和刺激性 阿斯匹林的发展与教学设计 水杨酸 乙酰水杨酸钠 缓释阿斯匹林 酯化反应 乙酰水杨酸 中和反应 水解反应 水解反应 酯化反应 水解反应 专题3内容分析与教学建议 第1单元用途广泛的金属材料 P84 金属材料的应用 金属的性质 性能不足 制造合金 防止金属腐蚀 决定 易受腐蚀 开发新型金属 铝的性质及应用 P85 本部分涉及较多的铝及其化合物的性质 包括 1 铝与氧气反应 铝与硫酸铜的反应 铝的钝化 2 氧化铝与醋酸反应 氧化铝与氢氧化钠溶液反应 引用这些性质的主要目的并不在于简单复习化学1所学习的知识 而在于解释铝制容器的应用 突出性质决定用途的思想 在教学过程中不宜简单全面地回顾铝的性质 最好以铝的应用为研究起点 通过探究确定铝比较耐腐蚀的原因 学生分析 那是因为铝的表面覆盖了一层氧化膜 提出新问题 对于这两种炊具而言 哪种更耐腐蚀呢 学生分析 铝 铁特别容易生锈 引发冲突 事实上 铝比铁要活泼 反而不易生锈 其原因可能是什么呢 提出问题 金属在生活中有广泛应用 其中最为常用的是哪两种金属 举例说明它们的用途 讨论分析 最常用的金属是铝和铁 其中两者有共同的用途 那就是用作炊具 提出新问题 如何证明铝的表面有一层氧化膜 阻止了内部铝发生反应呢 学生设计方案 要验证表面存在氧化膜 就需要分别用打磨过的铝和未打磨过的铝进行实验 可以分别加入硫酸铜溶液 醋酸溶液及氢氧化钠溶液 学生进行实验 观察现象并得出结论 为了方便老师和同学们的操作 教材中的实验基本上都提供了较为明确的程序 而在教学的过程中 可以在分析教材中设置实验的作用的基础上 对实验操作方式及顺序作出合理的调整 引导学生通过探究得出相应的结论 铁的腐蚀与防护 P88 铁的常用防腐方法 镀塑 涂油漆 镀锡 镀锌 镀铬 不锈钢 烤蓝 通电 学生只是记住了各种方法 无法深入认识防护原理 分类 覆盖 电化学防腐 改变组成 直接介绍 学生能认识基本原理 仍属于理解基础上的接受 排序 覆盖 牺牲阳极 外加电流 学生在自主构建的基础上不断认识各种方法的优缺点 有利于学生在真实生活情景中的应用 有利于探究能力发展 第2单