《环境保护与绿色化学》教案

《环境保护与绿色化学》教案一、教材分析本节教材主要使学生了解化学在环境保护工作中发挥作用的三个主要领域，即环境监测、“三废”治理和绿色化学及原子经济原则的应用。通过一些思考与交流活动，使学生认识硫酸型酸雨的形成及其化学控制原理，讨论在化学实验室中应该注意的环境保护问题，等等。在化学品设计和生产中，从反应物到产物的全过程按照“原子经济性反应”原则做到物尽其用；在化工行业规划和研究中，按照“循环经济”原则做到可持续发展，同时兼顾物美价廉的传统性标准。教材介绍了生物质炼油、以生物质资源替代化石燃料的生产路线、人工光合作用研究等内容，使绿色化学的思想观念得到了重视和提倡。本节内容还凸显了时代性的要求，增加了诸如次生污染物（如酸雨、雾霾和光化学烟雾等）的形成、污水的处理等内容，也增加了“化学与职业”栏目介绍环境保护工程师，以增强学生珍惜资源、珍爱生命、爱护地球等现代公民应该具有的意识，提高他们爱护环境“从我做起、从身边做起”的自觉性和行动能力。二、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“绿水青山就是金山银山”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．通过环氧乙烷两种制备方法的讨论，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意识。三、教学重难点教学重点：SO2等污染物的控制、消除和回收利用；污水处理的流程、方法、原理。教学难点：绿色化学观念的形成和绿色化学思想的运用。四、教学方法讲授法、练习法、讨论法五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课【情境导入】展示身边优美的自然风景图片，让人赏心悦目的同时，通过“世界环境日”话题互动，引入本节课的意义。介绍我国的环保态度与行动，也是思想价值观与责任担当的教育。伴奏剪辑的音乐《天堂》，让学生沉浸美中而静下心来。音乐与图片吸引学生兴趣，也能吸引学生的注意力，激发学习兴趣。学习新课学习新课环境污染在生活中无处不在，请同学们谈谈哪些环境问题与化学密不可分?【讲解】什么是环境问题？“三废”指什么？环境污染包含哪些方面？【化学与职业介绍】一名合格的环境保护工程师的要求。【阅读总结】阅读课本P117-118页。了解环境问题、“三废”、环境污染及其防治。提高学生阅读提取信息的能力。培养科学态度和社会责任感核心素养第一层次：感性认识。【提问】我们是如何知道环境恶劣，破坏或者说被污染很严重呢？【讲解】环境监测。要完成环境监测离不开化学。环保工作者的重要任务。“三废”解释及其治理。【边看边听】在老师讲解下，学生要当堂了解环境监测，明白环境监测工作离不开化学，以及环保工作者的重要任务。学生已经了解了两大类环境问题，“三废”和环境污染较易于总结，学生思考并阅读课本可以直接得出答案，通过填空的形式使学生明确关键词，并加深印象。学习新课学习新课学习新课学习新课【提问1】我们已经知道酸雨有硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，分别是硫氧化物和氮氧化物造成的。那么，试着思考在工业上，如何治理酸雨呢？【讲解】酸雨的治理，如：CaO+SO2=CaSO32CaSO3+O2=CaSO4【提问2】农村和城市的水体污染有什么特点？【讲解】工业废水和生活污水。排放到污水处理厂的污水及工业废水，可利用多种分离和转化方法进行无害化处理，其基本方法可分为物理法、化学法、和生物法等。废水按水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度。废水处理程度可分为一级、二级和三级处理。【提问3】化学实验中如何防止室内和室外的环境污染？【讲解】①气体用通风槽(橱)，中学实验中一般的情况下都是进行尾气处理。例如，尾气是二氧化硫，就将尾气通入碱性溶液吸收清除。②液体有废液厢，收集后集中处理达标再排放。③固体废弃物放置专门回收箱。学生在讨论的基础上形成共识写出相关反应的化学方程式【思考讨论】思考教材119页的“思考与讨论”（1）、（2）题。小组讨论，派代表发言，大胆开口交流。与学生连麦。让学生体会化学在解决环境问题中的重要作用。让学生从化学反应原理上领悟选择SO2吸收剂的思路和方法。培养科学态度和社会责任感核心素养第二层次———理性分析和简单应用。通过“思考与讨论”，培养学生保护环境、防治污染的习惯和理念。【讲解】固体废弃物的处理应遵循无害化、减量化和资源化的原则，达到减少环境污染和资源回收利用这两个重要目的。【评价反馈】（PPT展示）用连线、表格的形式展示环境污染（大气污染，水污染、土壤污染）的来源、危害及防治。【观看聆听】初步对环境污染的危害和防治有一个了解，增强对环境问题的认识。展示环境污染的危害和治理，感受环保的重要性，拓展学生的知识面，更好地感受化学在环境治理中的重要作用。同时，可以增强学生的环保观念。【过渡】所谓生态环境问题，归根到底是资源过度开发、粗放利用、奢侈消费造成的。如何协调资源开发利用与环境保护的关系，实现人类社会的可持续发展？【聆听、思考】以学过的旧知识为生长点，过渡到绿色化学及原子利用率的教学，集体评价。培养科学态度和社会责任感核心素养第三层次——提升环境保护与绿色化学理念。【讲解】疫情期间我们防治传染病是隔离传染源，治好病人。那么治理环境问题的根本途径是控制或消除污染源。介绍绿色化学的含义、核心、特征。绿色化学对化学反应的要求。原子经济性反应。【聆听】听绿色化学的讲解。边听边识记绿色化学、原子经济性概念。学习新课原子利用率＝eq\f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%绿色化学示意图【例题】判断哪个反应的原子利用率为100%？②CH4＋Cl2eq\o(――→,\s\up15(光))CH3Cl＋HCl【边想边听】思考、理解。边讲边练。体会解决问题的过程。学习新课学习新课【练习】让学生们根据自己的理解，做教材120页的“思考与讨论”。【板书】原理利用率分别为：①m（环氧乙烷）/【m（环氧乙烷）+m（CaCl2）+m(H2O)】=44/173=0.254=25.4%②100%【提问】什么样的反应原子利用率为100%？原子利用率和产率相同吗？绿色化学是对传统化学思维方式的更新和发展，在原料、反应路线、反应条件和资源及能源的选择上提出了新要求。开发和利用自然资源，必须遵循的3R原则：减量化、再利用、再循环。【计算】学生动笔计算。训练学生理解能力、计算能力。【评价反馈】1.将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多,如:以上反应中,最节能的是_________,原子利用率最高的是_________。2.“绿色化学实验”已走进课堂,下列做法符合“绿色化学”的是()①实验室收集氨气采用图1所示装置②实验室做氯气与钠的反应实验时采用图2所示装置③实验室采用图3所示装置进行铜与稀硝酸的反应④实验室采用图4用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸生成铵盐的实验A.②③④ B.①②③ C.①②④ D.①③④学生3分钟时间做练习，在互动面板给出答案。检测学生本节课的学习情况。【小结】让学生总结本节课主要要掌握什么？一、化学与环境保护二、绿色化学回顾本节课的内容，总结发言，并作简单的交流。锻炼学生自己的总结能力。【讨论】作为一名中学生，能为环保做些什么？【小结】1．能说明常见污染的成因和防治措施的化学原理，能利用化学原理设计简单的防治方案。2．树立“绿水青山就是金山银山”的理念，形成节约和循环利用的可持续发展意识。学生讨论，自行发言。环保就在我们身边，通过讨论，使学生进一步认识化学在现代生活的作用，从而达到培养和发展学生科学态度的核心素养。【作业】教材121—122页的“练习与应用”。通过针对性课堂练习，测试重、难点掌握情况，让学生在练习过程中进一步明晰环境问题的相关知识，正确应用环境保护和绿色化学的知识。在课堂练习和作业布置的同时，以习主席的话结束本课:“一代人有一代人的使命。建设生态文明，功在当代，利在千秋。让我们从自己、从现在做起，把接力棒一棒一棒传下去。”我们要要努力学习，建设祖国，为建设美丽家园发挥化学科学的重要价值。培养学生科学表达观点的同时，进一步体会环境保护的重要性及化学在环境保护中发挥的重要作用。用习主席的话作为点睛之笔结尾，使学生印象更为深刻。六、板书设计七、课堂测评1、下列做法不值得提倡的是()A．选用回收废纸制造的纸箱B．选用一次性筷子、纸杯和塑料袋C．将生活垃圾进行分类处理D．选乘公共交通工具出行2、化学与生产、生活密切相关。下列说法不正确的是（）A．PM2.5是指直径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物B．用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，减少白色污染C．光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关D．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放3、某市拟投资建设一个工业酒精厂，目的是用工业酒精与汽油混合制成“乙醇汽油”。已知制酒精的方法有三种：①CH2CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))CH3CH2OH②CH3CH2Br＋H2Oeq\o(→,\s\up11(NaOH),\s\do4(△))CH3CH2OH＋HBr③(C6H10O5)n(淀粉)＋nH2Oeq\o(→,\s\up7(淀粉酶))nC6H12O6(葡萄糖)C6H12O6(葡萄糖)eq\o(→,\s\up7(酒化酶))2C2H5OH＋2CO2↑从绿色化学(“原子利用率”最大化)的角度看，制酒精最好的方法是()A．①B．③C．①③D．①②③4、不仅化工生产应遵循绿色化学的原则，化学实验也应遵循绿色化学的原则，实现原料和过程的绿色化。下列实验或实验过程遵循绿色化学原则的是()A．用过量的氯气进行性质实验B．用双氧水代替高锰酸钾制取氧气C．用溴水代替碘水进行萃取实验D．用铜粉代替铜丝进行Cu与浓硝酸的反应5、“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是()A．Mgeq\o(→,\s\up7(HNO3))Mg(NO3)2B．Mgeq\o(→,\s\up7(Cl2))MgCl2eq\o(→,\s\up7(NaOH溶液))Mg(OH)2eq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2C．Mgeq\o(→,\s\up7(O2))MgOeq\o(→,\s\up7(稀硝酸))Mg(NO3)2D．Mgeq\o(→,\s\up7(浓硫酸))MgSO4eq\o(→,\s\up7(BaNO32溶液))Mg(NO3)2《环境保护与绿色化学》作业一、单项选择题：1．报告中提出“我们要建设的现代化是人与自然和谐共生的现代化”，下列说法正确的是()A．在田间焚烧秸秆，以增加草木灰肥料从而减少化肥的使用B．推广使用可降解塑料及布袋购物，以减少“白色污染”C．用氯气处理水中的Cu2＋、Hg2＋等重金属离子D．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放2．下列有关环境保护与绿色化学的叙述不正确的是()A．形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物B．大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气C．绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理D．燃煤烟气脱硫的石灰石—石膏法，可将烟气中的二氧化硫转化为硫酸钙3．“绿色化学“是指从源头上消除或减少对环境的污染。下列实验或实验过程符合化学实验“绿色化学”原则的是()A．用过氧化氢溶液代替高锰酸钾制取氧气B．用纳米铜粉代替铜丝进行铜和浓硝酸反应的实验C．用溴水代替碘水进行萃取实验D．为了让学生更清楚地看到实验现象要用较多量的氯气进行性质实验4．在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是()①置换反应②化合反应③分解反应④取代反应⑤加成反应A．①②B．②⑤C．②④D．①③5．下列说法不正确的是A．氮氧化物是产生光化学烟雾的罪魁祸首之一B．可用氨水法脱硫，同时得到副产品硫酸铵C．向汽油中加入四乙基铅抗震剂可减少污染D．二氧化碳和环氧丙烷在催化剂作用下可生产一种可降解高聚物6．下列说法不正确的是A．厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能B．石油的分馏和煤的气化、液化、干馏都是物理变化C．利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下可使水分解产生氢气D．熔喷布以聚丙烯为主要原料，制造聚丙烯的原料主要来自于石油的裂解7．光化学烟雾的形成机理如图所示。下列叙述错误的是（）A．光化学烟雾的分散剂是空气B．氧原子是产生光化学烟雾的催化剂C．PAN（eq\o(CH3\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O))OONO2)）属于有机物D．光化学烟雾与氮氧化物和碳氢化合物大量排放有关8．我国力争在2060年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担当。下列措施对实现“碳中和”不具有直接贡献的是A．推行生活垃圾分类 B．植树造林增加绿色植被C．采取节能低碳生活方式 D．创新CO2转化为碳燃料的技术9．研究表明，氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中的氨有关(如下图所示)。下列叙述错误的是()A．雾和霾的分散剂相同B．雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C．NH3是形成无机颗粒物的催化剂D．雾霾的形成与过度施用氮肥有关二、填空题：10．二氧化硫是硫的重要化合物，在生产、生活中有广泛应用。二氧化硫有毒，并且是形成酸雨的主要气体。无论是实验室制备还是工业生产，二氧化硫尾气吸收或烟气脱硫都非常重要。完成下列填空：（1）实验室可用铜和浓硫酸加热或硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫。如果用硫酸和亚硫酸钠反应制取二氧化硫，并希望能控制反应速度，上图中可选用的发生装置是________（填写字母）。（2）若用硫酸和亚硫酸钠反应制取3.36L（标准状况）二氧化硫，至少需要称取亚硫酸钠______g（保留一位小数）；如果已有4.0%亚硫酸钠（质量分数），被氧化成硫酸钠，则至少需称取该亚硫酸钠______g（保留一位小数）。（3）实验室二氧化硫尾气吸收与工业烟气脱硫的化学原理相通。石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。石灰-石膏法的吸收反应为SO2+Ca(OH)2→CaSO3↓+H2O。吸收产物亚硫酸钙由管道输送至氧化塔氧化，反应为2CaSO3+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O。其流程如下图：碱法的吸收反应为SO2+2NaOH→Na2SO3+H2O。碱法的特点是氢氧化钠碱性强、吸收快、效率高。其流程如下图：已知：试剂Ca(OH)2NaOH价格（元/kg）0.362.9吸收SO2的成本（元/mol）0.0270.232石灰-石膏法和碱法吸收二氧化硫的化学原理相同之处是____________________。和碱法相比，石灰-石膏法的优点是________________，缺点是________________。（4）在石灰-石膏法和碱法的基础上，设计一个改进的、能实现物料循环的烟气脱硫方案（用流程图表示）________________。参考答案与解析1.答案B解析在田间焚烧秸秆会产生大量的烟和粉尘颗粒造成空气污染，对环境不利，故A错误；“白色垃圾”是难降解的塑料制品，大量使用会造成土壤的污染，推广使用可降解塑料及布袋购物，可以减少“白色污染”，故B正确；氯气是有毒气体，大量使用会污染空气，重金属离子一般采用加硫化物沉淀的方法处理，故C错误；燃煤产生大量二氧化碳，同时有二氧化硫，氧化钙可以与二氧化硫反应产生亚硫酸钙最终被氧化成硫酸钙，可以减少酸雨形成，但是氧化钙与二氧化碳的反应产生的碳酸钙受热又分解成氧化钙和二氧化碳，并不能减少二氧化碳的排放，故D错误。2.答案C解析酸雨一般是硫酸型和硝酸型两种，硫的氧化物二氧化硫排放到空气中最终被氧气氧化成三氧化硫，再与水结合形成硫酸，而氮的氧化物二氧化氮与水结合产生硝酸，故A正确；大气污染物主要是粉尘颗粒和有害气体的排放导致，而化石燃料燃烧时会有粉尘和二氧化硫，再比如硫酸工业尾气中含有二氧化硫，硝酸工业尾气中含有氮的氧化物均是大气污染物，故B正确；绿色化学的核心是从源头上杜绝污染产生，而不是先污染后治理，故C错误；石灰石高温时分解成生石灰与煤燃烧时产生的二氧化硫反应生成亚硫酸钙，最终被氧气氧化成硫酸钙起到处理硫的目的，故D正确。3.答案A解析2H2O2eq\o(=,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑，2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4＋MnO2＋O2↑，用过氧化氢和二氧化锰制取氧气，与用高锰酸钾在加热下制取氧气相比，不需加热，节约能源，并且生成物是水，没有污染，转化成了期望中的产品，实现了绿色化学的理念，故A正确；用纳米铜粉代替铜丝进行铜和浓硝酸反应的实验，Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，仍会产生二氧化氮等污染，不符合绿色化学的理念，故B错误；溴水易挥发、溴蒸气有毒，故不符合绿色化学理念，故C错误；Cl2是有毒气体之一，故不符合绿色化学理念，故D错误。4.答案B解析上述反应中，②化合反应、⑤加成反应中反应产物只有一种，原子的利用率达到100%，而置换反应、分解反应、取代反应生成物不止一种，不能满足原子利用率为100%，故选B。5.答案C解析A．汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物，在阳光(紫外光)作用下会发生光化学反应生成二次污染物(光化学烟雾)，所以氮氧化物是产生光化学烟雾的罪魁祸首之一，A正确；B．用氨水法吸收二氧化硫，生成亚硫酸铵或亚硫酸氢铵，再与硫酸反应生成副产品硫酸铵，B正确；C．向汽油中加入四乙基铅抗震剂，其燃烧产物中含有铅，会造成大气的污染，C不正确；D．以二氧化碳和环氧丙烷为原料，在催化剂作用下，可生成聚碳酸酯，具有可降解性，D正确；故选C。6.答案B解析A．厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质，能通过发酵生产沼气，为人类提供能源，A正确；B．煤的气化、液化、干馏都是化学变化，B不正确；C．科学家可以利用蓝绿藻等低等植物和微生物，在阳光作用下可使水分解产生氢气，从而利用氢能，C正确；D．石油产品裂解生成的裂解气中可分离出丙烯，通过加聚制得聚丙烯，可用于生产熔喷布，D正确；故选B。7.答案B解析A项，光化学烟雾的二次污染物O3、醛类、PAN及硝酸分散在空气中，分散剂为空气，正确；B项，根据示意图，氧原子是中间体，不是产生光化学烟雾的催化剂，错误；C项，PAN(eq\o(CH3\o\al(C,\s\up11(‖),\s\up22(O))OONO2))中含有碳元素，属于有机物，正确；D项，由图示知光化学烟雾的形成与氮氧化合物和碳氢化合物的大量排放有关，正确。8.答案A解析碳中和是指国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。据此判断。A．推行生活垃圾分类，有利于回收利用，防止污染，对实现“碳中和”不具有直接贡献，故A选；B．植树造林增加绿色植被对实现“碳中和”具有直接贡献，故B不选；C．采取节能低碳生活方式对实现“碳中和”具有直接贡献，故C不选；D．创新CO2转化为碳燃料的技术对实现“碳中和”具有直接贡献，故D不选；答案选A。9.答案C解析A项，雾和霾的分散剂均为空气，正确；B项，结合