《第三节 环境保护与绿色化学》示范课教案【高中化学】

2/8第三节环境保护与绿色化学一、教学目标1.能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害，说明常见污染的成因和防治措施的化学原理，树立“青山绿水就是金山银山”的理念。2.以酸雨防治和污水处理为例，设计简单的防治方案，体会化学原理的应用对环境保护的作用，说明化学科学在生产、生活中的应用价值。3.通过讨论环氧乙烷的两种制备方法，树立“绿色化学”的观念，并能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产的相关问题，形成节约和循环利用的可持续发展。二、教学重难点重点：SO2等污染物的控制、消除和回收利用；污水处理的流程、方法及原理。难点：绿色化学理念的形成和绿色化学思想的运用。三、教学准备教学PPT及相关视频。四、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图环节一创设情境，引入新课【展示】展示图片。【讲述】新鲜的空气、迷人的自然美景让人心旷神怡。【过渡】然而现代的社会环境问题却日益严重，在我们的生活中都存在哪些环境问题，在化工生产中有没有不产生污染的工艺？如何避免有关的化学污染。今天这节课我们就来学习这方面的知识。思考并回答问题。创设生活情境，激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的求知欲。环节二新课讲解任务1：化学与环境保护【展示】展示PPT第4页。【讲述】环境问题主要有以下两个方面的含义：1.开发和利用自然资源造成的生态环境破坏；2.工农业生产和人类生活造成的环境污染。【交流讨论】现在请同学们说一说你所知道的环境问题都有哪些？【总结】刚才通过同学们的讨论，我们发现环境污染按环境污染要素分为：大气污染、水污染和土壤污染。大气污染的主要污染物是一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、碳氢化物、粉尘等。来源是：煤、石油的燃烧；汽车尾气；工业废气；地面扬尘、燃煤排放的粉尘等。它带来的危害是：严重损害人体的健康；影响作物的生长；破坏生态平衡；导致全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等。我们可以通过以下措施防治空气污染：工厂废气经过除尘、处理后达到国家排放标准后排放；植树种草，增加绿化面积，大力改善周围环境；大力发展水利、核电等，改善能源结构，减少使用化石燃料。【提问】老师请一名同学按照老师刚才的思路回答一下水污染的来源、危害与治理措施。【总结】通过刚才的回答，我们知道了水污染的来源是三废（废水、废气、废渣）。它的危害是影响工农业、渔业生产；加剧水资源危机；造成水体富营养化，危害人体健康等。可以从以下3个方面防治和治理水污染：农业上，合理使用化肥、农药，提倡使用农家肥；生活上，生活污水处理后排放，禁止使用含磷洗涤剂；工业上，1.工业废水处理后排放；2.应用新技术、新工艺等。【过渡】我们来看一下土壤的污染物、危害及防治措施，以下是老师查阅资料之后总结的。【展示】展示PPT第9、10页。【讲述】主要污染物：有机污染物（挥发性和半挥发性）和无机污染物（以重金属为主，如铬、镍等）。它的来源是城市污染、工业废水的污染及危害；垃圾及工矿企业固体废弃物的污染及危害；化肥农药的污染及其危害。危害：导致农作物减产和农产品品质降低；污染地下水和地表水；危害人体健康等。我们可以从以下四个方面防治和治理土壤污染：1.利用矿物废料做道路工程材料、填垫材料及冶金等轻工业；2.从含碳、油或其他有机物的废物中回收固体燃料等；3.利用含有植物所需的营养元素的废物做土壤改良剂和肥料；4.土壤保护、植树造林等生物措施对已污染土壤的治理等。【展示】展示PPT第11页。【讲述】要研究污染物的存在、分布和转化规律，就要对污染物的存在形态、含量进行分析和测定，为控制和消除污染提供可靠的数据。化学工作者所承担的环境质量检测工作是进行环境质量评价和污染的的基础。同时，化学在预防和治理环境中发挥着重要的作用。【过渡】化学在“三废”治理方面发挥着重要的作用。如治理废水方面，工业生产和生活中的污水往往含有复杂的成分，必须经过处理才能排放。【讲述】污水的处理方法有很多，常见的有物理法、化学法和生物法。化学法，如向水中加入硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂使细小的悬浮颗粒聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去，对其他溶解在水中的污染物，要根据其化学形式采取中和法、氧化还原法和沉淀法处理。【布置任务】请同学们阅读课本P118页污水处理流程示意图，了解污水处理流程。【组织活动】老师这里有一瓶污水，现在请同学们分组模拟污水处理实验：按照下面的步骤进行：小组内设计方案→交流方案→确定方案→小组实验→展示成果。【总结】通过刚才同学们的实验，同学们都在不同程度使水得到了净化。污水净化的大致步骤是静置沉降、吸附沉降、过滤、吸附等。【过渡】刚才我们讲了化学在处理水污染方面的作用，下面我们再来看化学治理大气污染方面的作用。【讲述】污染物在太阳的照射等因素下，经过复杂的变化形成次生污染物，在一定的天气条件下会造成酸雨，雾霾、光化学烟雾等污染现象。其中酸雨的危害很大，它会危害建筑物、危害人体健康及破坏农作物生长等。【布置任务】含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一些物质发生反应加以控制、消除和回收利用。请举例说明这些方法所依据的化学反应和反应类型。【提示】从物质类别考虑，二氧化硫属于酸性氧化物，具有酸的通性；从元素价态考虑，二氧化硫处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。【展示】展示PPT第16页。【总结】刚才同学们都设计了各种各样的方案。这是老师想到的几种方案，可供同学们参考。倾听并理解。根据已有知识回答问题。一名同学回答问题，其他同学倾听。阅读PPT。倾听、理解。倾听理解。阅读课本。按照要求分组设计实验方案。按照提示分组讨论并设计流程图，写出化学方程式和反应类型。通过讲述让学生明确环境问题的含义。通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生的学习兴趣。给学生展示的机会，有利于学生掌握知识。帮助学生梳理土壤污染的主要污染物、危害及治理措施。渗透化学在治理环境中的作用。培养学生建立解决复杂化学问题的思维框架能力。培养学生科学探究的能力与创新意识、运用化学原理解决实际问题的能力。通过让学生考虑，充分调动学生的积极性，激发学生的兴趣，启发学生的思维，培养学生设计实验的能力。同时为绿色化学打下基础。任务2：绿色化学【过渡】化学不但在治理环境污染方面起着重要作用，在防治环境污染方面也起着重要的作用。【讲述】绿色化学的理论和实践为人类解决环境问题提供了全新的思路。绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法，利用化学原理和技术手段，减少或消除产品在生产和应用中涉及的有害化学物质，从源头上减少或消除环境污染。【展示】展示PPT第18页。【讲述】下面是乙烯为原料生产环氧乙烷的两种方法，请同学们仔细观察，然后思考下面的问题：试计算两种生产工艺的原子利用率。你还能举出其他原子利用率为100%的化学反应类型和实际例子吗？原子利用率与产率相同吗？请仔细分析和体会绿色化学对化学研究和化工生产提出了哪些新的挑战。【总结】通过计算我们发现，第一种方法原子的利用率为25.2%，而第二种达到了100%。刚才同学们也举了原子利用率100%的例子。加成、加聚、化合反应都能使原子的利用率达到百分之百。反应物中原子全部转化为期望的最终产物。【展示】展示原子利用率和产率的计算公式。【讲述】刚才同学们回答了原子的利用率和产率不同。原子的利用率等于期望产物的总质量除以生成物的总质量乘以百分之百，而产率等于产品的实际质量除以产品的理论产量乘以百分之百，同学们要注意区分这两个概念。【交流讨论】现在老师请一名同学回答绿色化学的要求。【总结】通过同学们刚才的讨论，我将绿色化学的要求整理为以下四点：1.在原料、溶剂的选择上提出了新要求。原料、溶剂要求无毒、无害，应致力于开发无溶剂存在下的反应；在起始端就采用实现污染防治的科学手段。2.在反应的路线上提出了新要求。开发应用“原子经济性”的反应路线，最大限度地利用反应物分子中的每一个原子，充分利用资源，实现废物的零排放。3.在反应条件的选择上提出了新要求。生产过程尽量在温和的温度和压力下进行，节约能源，寻找新型、高效、对环境友好、可回收、高效催化剂。4.在资源和能源的选择上提出了新要求。绿色化学要求充分利用可再生资源，合理利用资源和能源，降低生产成本，使之符合可持续发展的理念。倾听、理解。观察两种方法，计算原子利用率、并分析和体会绿色化学对化学生产和研究带来的新挑战。回答问题。倾听并理解。让学生明确绿色化学的核心。通过让学生讨论，帮助学生树立“绿色化学”的观念，并能运用“绿色化学”思想分析和讨论化工生产相关问题，形成节约和循环利用的可持续发展的意识。给学生展示的机会，活跃课堂气氛的同时，有助于学生对知识的掌握。帮助学生梳理绿色化学的要求。环节三拓展延伸【展示】世界环境日阅读PPT。作为教材知识补充，拓展学生视野。随堂作业PPT展示做题通过习题巩固本节所学知识。环节四课堂小结展示PPT25页。倾听并理解。帮助学生梳理本节