8.3 环境保护与绿色化学 教学设计 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章《化学与可持续发展》 8.3《环境保护与绿色化学》备课简案 高一化学组 课型：新授课 课时：1课时 授课对象：高一学生 主备人 课标要求 【内容要求】 主题5：化学与社会发展 5.4化学在环境保护中的作用 认识物质及其变化对环境的影响，依据物质的性质及其变化认识环境污染的成因、主要危害及其防治措施，以酸雨的防治和废水处理为例，体会化学对环境保护的作用。 5.5化学应用的安全与规则意识 认识经济发展与环境保护等的关系。树立自觉遵守国家关于化学应用、化工生产、环境保护、食品与药品安全等方面的法律法规的意识。 【学业要求】 能举例说明重要资源和能源的主要类型、成分和用途；能从化学的角度分析从资源到产品的转化途径，能对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价；辩证地看待资源使用的利弊及其对环境和社 【学业质量水平】 水平1-4 能将化学知识与生产、生活实际结合，赞赏化学对人类生活和生产所作的贡献；能运用所学的化学知识和方法分析讨论生产、生活中简单的化学问题，认识化学科学对社会可持续发展的贡献。 水平2-4 能分析化学科学在开发利用自然资源方面的价值和贡献；了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性，能从化学视角理解环境保护等法律法规，关注化学产品和技术在生产、生活中应用可能产生的负面影响。 水平4-4 能说明化学科学发展在自然资源利用、环境保护、促进科学技术发展等方面的重要作用；能运用化学原理和方法对解决生产和生活中的热点问题提出创造性的建议，能对化学技术推广应用和化学品使用进行分析和风险评估；能依据“绿色化学”思想分析某些化学产品生产和应用存在的问题，提出处理或解决化学问题的方案。 素养目标 宏观辨识与微观探析：能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害，能说明常见污染的成因和防止措施的化学原理，能结合具体的污染问题设计简单的防治方案。 证据推理与模型认知：能根据实例认识物质及其变化对环境的影响，依据物质的性质及其变化分析环境污染问题。能运用绿色化学思想分析和讨论化工生产的相关问题。 科学态度与社会责任：认识学习化学知识对于构建清洁低碳、安全高效的能源发挥的作用，了解化学对社会发展的重大贡献，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。 教材分析 “环境保护与绿色化学”是人教版高中化学必修第二册第八章《化学与可持续发展》第三节内容，具体包括环境保护、绿色化学的相关内容。本节内容编排在必修课程的最后一节，站在资源利用与环境保护这一角度，进一步阐明化学与人类可持续发展之间的关系，目的是让学生意识到人类要实现可持续发展，就必须做到合理开发资源，最大限度地利用好资源，还要保护好环境。 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。 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。 评价目标 1.通过对酸雨防治及污水处理的探讨，培养学多角度、全方面观察探索分析、思考问题，综合运用知识解决问题的能力。 2.以环境问题-环境保护-绿色化学为主线，层层递进，通过参加活动旨在增强学生环境保护意识，树立主人翁社会责任感，体会化学与社会发展的关系。 3.培养学生学会运用观察、实验、比较、分类归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。4.体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，解释化学与可持续发展的重要关系，树立资源保护意识及合理开发意识。 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。 过程与方法 核心素养考查 课时一：环境保护与绿色化学 【情境导入】 素材一： 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。 自主阅读课本第117页，了解环境问题、环境保护。 1、 化学与环境保护 1、 环境保护 (1)环境问题 主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。 (2) 环境保护的任务 a.环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定,为控制和消除污染提 供可靠的分析数据。 b.治理工业三废(废水、废气、废渣)。 c.杜绝污染物的排放,能从根本上解决环境问题。 2、大气污染 (1)污染物主要来源 除了自然因素外，大气污染物主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程产生的废气及其携带的颗粒物。 这些污染物在太阳辐射等因素作用下，经过复杂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。 (2)次生污染物的形成示意图 2、 污水的处理方法 (1)常用的污水处理方法 物理法、化学法和生物法等 常用化学方法 中和法、氧化还原法和沉淀法等 3、 污水处理流程示意图 4、 固体废弃物的处理 工业废渣和生活垃圾等固体废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。 二、七大环境问题 环境问题 主要污染物 主要危害 温室效应 CO2 造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等 酸雨 SO2、NOx 土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等 臭氧层破坏 氟氯代烷、NOx 到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害 光化学烟雾 碳氢化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡 白色污染 废弃塑料制品 ①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产。②混入生活垃圾中难处理、难回收。③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡。 赤潮和水华 废水中含氮、磷元素的营养物质 使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化 PM2.5 颗粒物 污染空气，形成雾霾天气，增加交通事故，危害人体健康 三、绿色化学 1、 绿色化学 绿色化学也称环境友好化学,其核心思想就是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,实现从源头减少或消除环境污染。 2、原子经济 (1)按照绿色化学的原则，最理想的原子经济就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。 原子利用率=期望产物的总质量÷生成物的总质量×100% (2)原子利用率为100%的化学反应类型: 化合反应、加成反应、加聚反应 2、 原子经济 纯度、产率、原料利用率、转化率 3、 如何开发和利用自然资源 必须遵循减量化、再利用和再循环的原则，践行绿色发展理念，保护生态环境。 绿色化学与污染控制化学 绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止使用那些对人类健康、社会安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂等。 绿色化学与污染控制化学不同。污染控制化学是对已被污染的环境进行治理的化学技术与原理。绿色化学的理念是使污染消除在产生的源头,使整个合成过程和生产过程对环境友好,不使用有毒、有害的物质，不产生废物，这是从根本上消除污染的对策。由于在始端就采用预防污染的科学手段，故过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。 随堂练习： 1. 常见的污染分为一次污染和二次污染。二次污染是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或微生物作用下发生变化所生成的新污染物，如反应2NO＋O2===2NO2中，二氧化氮为二次污染物。下列三种气体：①二氧化硫；②二氧化氮；③硫化氢。其中能生成二次污染物的是(　　) A． 只有①② B．只有②③C．只有①③ D．①②③ 2.某冶金厂废水的pH为4.5，含超标10倍的Pb2＋。该厂处理废水的下列设计中，比较合理的是(　　) A．用离子交换法除去Pb2＋ B．在废水中加硫酸，生成PbSO4沉淀 C．在废水中加NaOH，调节pH到11.0，使Pb2＋转化为氢氧化物沉淀 D．在废水中加石灰，调节pH到11.0，使Pb2＋转化为氢氧化物沉淀 3. 空气污染物通常以气态形式进入地面或低层大气环境。空气污染物与其主要来源不应的是(　　)   污染物 主要来源 A 甲醛 劣质家具的生产与使用 B NO和NO2 飞机、汽车尾气 C 悬浮颗粒物 建筑施工、化石燃料的燃烧 D SO2 雷电时在空气中产生 4.化学与科技、社会、生产密切相关，下列有关说法不正确的是(　　) A．乙醇汽油的广泛使用能减少有害气体的排放 B．无磷洗涤剂的推广使用，能有效减少水体富营养化的发生 C．海水淡化可以解决淡水供应危机，向海水中加入明矾可以使海水淡化 D．倡导“低碳经济”“低碳生活”有助于减轻温室效应 5. 下列做法与社会可持续发展理念相违背的是(　　) A． 改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放 B． 开发利用可再生能源，减少化石燃料的使用 C． 研发可降解高分子材料，减少“白色污染” D．过度开采矿物资源，促进地方经济发展 6.化学与生活密切相关。下列说法错误的是(　　) A．PM2.5是指直径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物 B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染 C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放 D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料 7.在绿色化学工艺中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3C≡CH合成CH2===C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物有(　　) A．CO2和H2O B．CO和CH3OH C．CH3OH和H2 D．H2和CO2 多元导入，激发学习兴趣。 宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知 宏观辨识与微观探析、证据 思维导图： 集 体 讨 论 领 导 意 见 个 人 二 次 备 课 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$