高中化学学业水平合格考专题16化学与可持续发展知识清单教学设计

高中化学学业水平合格考专题16化学与可持续发展知识清单教学设计一、教学定位与学情分析本专题面向高中化学学业水平合格性考试的复习备考，聚焦"化学与可持续发展"这一主题。该主题在现行课程标准中属于"化学与社会发展"大概念统领下的核心内容，主要涉及绿色化学思想、资源的合理开发利用、环境保护与污染治理、化学在材料与能源领域的贡献等知识板块。从学情看，参加合格考的学生普遍存在三个问题。其一，知识碎片化，知道"绿色化学"四个字，却说不出原子经济性的含义；其二，判断题失分严重，对"化石燃料是否可再生""白色污染的对象""酸雨的成因"等基础辨析模糊不清；其三，情境迁移能力弱，遇到以碳达峰、垃圾分类为背景的题目时无从下手。因此本教学设计以知识清单为主线，以判断辨析为抓手，以真题情境为落脚点，帮助学生建立完整、准确、可迁移的知识网络。教学目标设定为三个层次。知识层面，学生能够系统复述绿色化学的核心原则、三大化石燃料的组成与加工方式、常见环境污染的成因与治理、新能源的类型与特点。能力层面，学生能够在真实情境中判断化学工艺的优劣，能对可持续发展相关命题作出正误辨析。素养层面，学生形成"化学是解决环境问题的重要手段而非环境问题的根源"这一学科观念，认同科学、技术、社会、环境协调发展的价值取向。二、核心知识清单构建知识清单一：绿色化学与原子经济性。绿色化学的核心思想是从源头消除污染，而不是在污染产生之后再治理。其最高目标是原子利用率达到百分之百，即反应物中的原子全部转化为期望产物。原子利用率的计算方法为：目标产物的摩尔质量除以所有产物摩尔质量之和，再乘以百分之百。加成反应和化合反应通常是原子利用率百分之百的反应类型，取代反应和消去反应必然产生副产物。这一部分要让学生记住一句话：末端治理是"亡羊补牢"，源头预防才是绿色化学。知识清单二：自然资源的开发与利用。化石燃料包括煤、石油、天然气，均为不可再生能源。煤的综合利用有干馏、气化、液化三条途径。干馏是煤隔绝空气加强热分解的过程，产物有焦炭、煤焦油、焦炉煤气，属于化学变化。气化指煤与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气。液化有直接液化和间接液化之分，最终产物为液体燃料或化工原料。石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解。分馏利用沸点差异进行物理分离，属于物理变化；裂化将大分子烃断裂为较小分子的汽油组分，裂解深度更大，目的是获得乙烯、丙烯等基本化工原料，二者均为化学变化。天然气的主要成分是甲烷，是较为清洁的化石燃料。金属资源的开发与保护方面，金属冶炼的实质是用还原的方法使金属离子得电子变为单质。常用方法有电解法（适用于钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属）、热还原法（适用于锌、铁、铜等）、热分解法（适用于汞、银）。铝热反应是热还原法的典型代表。废旧金属回收利用既节约资源又减少污染。知识清单三：环境保护与污染防治。空气污染板块需掌握：酸雨的pH小于5.6，主要由二氧化硫和氮氧化物引起，燃煤脱硫（如钙基固硫）是治理手段；光化学烟雾由氮氧化物和碳氢化合物在紫外线作用下形成；PM2.5指空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物；臭氧层破坏与氟氯代烷（氟利昂）的使用有关。水污染板块需掌握：水体富营养化由氮、磷元素过量排放引起，在淡水中表现为水华，在海水中表现为赤潮；重金属污染来自含汞、镉、铅等废水；污水处理常用混凝法（如明矾净水，利用铝离子水解生成胶体吸附悬浮物）、中和法、沉淀法。明矾只能净水不能杀菌消毒，含氯消毒剂才能杀菌。固体废弃物板块需掌握：白色污染指废弃塑料制品造成的污染，治理途径是减少使用、回收再利用、开发可降解塑料；垃圾分类中厨余垃圾可用于堆肥，可回收物可资源化利用。知识清单四：化学与能源、材料。能源分为可再生能源和不可再生能源。太阳能、风能、水能、生物质能、地热能属于可再生能源；一次能源指直接从自然界取得的能源（如煤、石油、天然气、风能），二次能源指由一次能源加工转换得到的能源（如电能、氢能、汽油、沼气）。氢能是理想的清洁能源，优点是热值高、产物是水无污染，难点在于制取成本高和储存运输困难。生物质能的利用方式有制沼气（主要成分为甲烷）、制燃料乙醇。材料方面，常见塑料有聚乙烯（无毒，可用于食品包装）、聚氯乙烯（受热会释放有害物质，不可用于食品包装；燃烧时产生氯化氢气体，可用此性质鉴别两者）。玻璃、陶瓷、水泥属于传统硅酸盐材料，其生产原料分别为石英砂、纯碱、石灰石（玻璃），黏土（陶瓷），石灰石和黏土（水泥）。光导纤维的主要成分是二氧化硅。碳纤维、石墨烯等新型材料体现化学创新的方向。知识清单五：化学与健康生活。食物中蕴含的主要营养素包括糖类、油脂、蛋白质。加碘盐中添加的是碘酸钾而非碘单质；食品添加剂在规定剂量内使用是安全的，零添加不等于更健康；塑料袋加热、焚烧秸秆等日常行为都可成为考查情境。三、教学过程设计环节一：情境导入，锚定主题（约5分钟）教师以"碳达峰、碳中和"国家战略切入：我国提出力争二氧化碳排放于2030年前达到峰值。设问：实现碳达峰靠关掉化工厂吗？学生自由发言后，教师点明本节立意——化学不是环境问题的制造者，而是可持续发展的技术支撑。由此引出本节复习任务：构建"化学与可持续发展"完整知识清单，并对合格考高频命题点逐一排雷。环节二：清单共建，任务驱动（约20分钟）学生以小组为单位完成五张任务卡，每张任务卡对应清单的一个板块，要求在课本和笔记中找齐知识、用思维导图呈现、组间互评纠错。任务卡一：画出绿色化学核心要义图，并计算题目"丙烯与氢气加成制丙烷"的原子利用率，说明该反应是否符合绿色化学理想。任务卡二：绘制煤和石油综合利用流程图，用红笔标注所有物理变化、蓝笔标注所有化学变化，并各自举例。任务卡三：制作"污染—成因—治理"三栏对照表，涵盖酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、水体富营养化、白色污染、重金属污染六项。任务卡四：用树状图给能源分类，将氢能、电能、汽油、天然气、风能、乙醇分别标注为一次或二次、可再生或不可再生。任务卡五：清单式整理材料与健康板块：聚乙烯与聚氯乙烯的鉴别方法、三大硅酸盐产品及其原料、食品添加剂使用的正确观念。小组展示环节，教师只在关键处追问。例如任务卡二展示后追问：石油分馏和石油裂化的根本区别是什么？学生回答：分馏没有化学键断裂，是物理变化；裂化使长链烃断裂为短链烃，生成了新物质。再如任务卡三追问：酸雨的pH界限为什么是5.6而不是7？引导回答：正常雨水因溶解二氧化碳而呈弱酸性，pH约5.6，只有低于5.6才称为酸雨。环节三：辨析排雷，直击失分点（约12分钟）教师出示一组合格考高频判断题，全班用手势表决，逐题说理由。第一题：煤的干馏和石油的分馏都是化学变化。答案为错，分馏是物理变化。第二题：氢气是一级能源，因为燃烧只生成水。答案为错，氢能必须由其他能源制取，属于二次能源。第三题：使用无磷洗衣粉有助于防止水体富营养化。答案为对。第四题：明矾既能净水又能给自来水消毒。答案为错，明矾只有吸附沉降作用。第五题：绿色化学就是用绿色植物的提取物作原料。答案为错，绿色化学的核心是从源头防止污染，与颜色、植物无关。第六题：聚氯乙烯塑料可以盛装食品。答案为错，聚氯乙烯受热释放有害物质。第七题：积极开发新能源是应对能源危机和保护环境的双重举措。答案为对。每题作答后教师要求学生用一句话写出"这一题教会我什么"，比如"能源分类看来源是否直接取自自然界"。这种即时归纳能使辨析经验沉淀为可迁移的判断标准。环节四：情境真题，迁移应用（约8分钟）教师呈现一道综合情境题：某沿海城市推进生活垃圾分类，建设垃圾焚烧发电厂，同时发展海上风电和氢燃料电池公交。分析问题：垃圾焚烧发电中电能属于何种能源；发展风电对实现碳达峰的意义；氢燃料公交车的优点及大规模推广的制约因素。学生独立作答后同桌互改，教师展示评分要点：电能为二次能源；风电替代火电可减少化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放；氢能公交优点为产物为水、无污染、热值高，制约因素为制氢成本高、储运安全问题尚未完全解决。环节五：课堂小结与作业布置（约5分钟）学生用"一句话清单"完成课堂出口条：写出本课自己最容易记错的一个知识点及其正确表述，例如"石油裂解的目的是获得乙烯等短链不饱和烃"。作业为分层设计：基础层完成知识清单填空卷；提高层搜集一条本地环保新闻，用本课知识加以点评；挑战层绘制全专题知识地图，下次课张贴在班级学习园地。四、板书与资源设计板书采用"一图三栏"结构。中央大图为"化学—社会—环境"三角循环示意；左栏写绿色化学与原子经济性；中栏写资源开发（煤、石油、天然气、金属、海水）；右栏写污染防治与新材料新能源。三栏之间用箭头连接，表示化学原理支撑资源利用、资源利用指向环境保护、环境保护反哺化学创新方向。资源准备包括：多媒体展示煤干馏与石油炼制的工业流程动画；实物或图片展示聚乙烯与聚酯塑料制品、可降解购物袋；每小组一套五张任务卡与勾连线思维导图用白纸。五、教学评价与反思预设评价采用过程性评价与结果性评价结合。过程性评价看任务卡完成质量与小组展示的逻辑性；结果性评价以辨析题正确率和情境题得分率为依据，目标设定为辨析题正确率不低于百分之八十。本设计的预设风险有两点。其一，学生可能在任务卡环节耗时过长，教师需用计时器严格控制每卡四分钟；其二，部分学生对原子利用率计算存在困难，应准备台阶式提示：先写出反应方程式，再标出产物的摩尔质量关系。本课的