8.3 环境保护与绿色化学 教学设计 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

教学设计 课程名 第八章 化学与可持续发展 第三节 环境保护与绿色化学 授课类型 新授课 授课对象 授课时间 课时 1课时 教材 必修第二册（人教版） 教学目标 1．了解环境污染的主要因素、危害及防治的方法。 2．了解绿色化学、原子经济性反应的内涵，知道它们在对利用资源、保护环境中的重要意义。 核心素养 科学态度与社会责任： 1．能依据“绿色化学”思想对化学过程进行分析，合理决策；对某些化学工艺提出处理或解决问题的具体方案。 2．具有理论联系实际的观念，在实践中逐步形成保护环境观念。 3．能运用“绿色化学”观念，分析某些化学过程对人类健康、社会可持续发展的双重影响。 4．主动关心与环境保护有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处的观念。 教学方法和手段 PPT 演示、 教学过程(表格描述) 教学环节 主要教学活动 设置意图 导入 新课 【引入】 有人曾说过，人类只是地球的一个过客，地球不会毁灭，毁灭的是人类，人类正以光速探索地球、消耗资源。一组令人难以置信的环境破坏照片，值得人类深思… 激发学生的学习兴趣，建立知识框架，激发思考和探究，以及增强学习动力。 讲授 新课 【过渡】2014 年 3 月 7 日，习主席在参加贵州代表团审议时指出：绿水青山和金山银山绝不是对立的，关键在人，关键在思路。保护生态环境就是保护生产力，改善生态环境就是发展生产力。让绿水青山充分发挥社会经济效益，不是要把它破坏了，而是要把他保护得更好。 【讲解】 人类和其他生物生存的生物圈与大气圈、水圈和岩石圈不断地进行着物质和能量的交换，共同构成了地球生态系统。通常所说的环境问题，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。 水源污染 空气污染 土壤污染 海洋污染 【学生】阅读教材，了解环境质量监测的意义和化学工业“三废”污染。 【PPT展示】一、环境保护的任务 1.环境监测 声污染监测 水污染监测 大气污染检测 水质检测 通过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，是进行环境质量评价和污染治理的基础。 2.治理工业三废 “三废”，处理不当就会污染环境。化学在“三废”治理方面发挥着重要的作用。 【过渡】展示一张空气质量日报，结合以前的知识，想一想大气污染 物的来源、造成的污染以及治理方式有哪些？ 【师生共同总结】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。以及通过复杂的过程形成的次生污染物。比如酸雨、雾霾、 光化学烟雾等。 【PPT展示】二、大气污染 1.污染物来源 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。 2.污染物主要成分 CO、SO2、氮氧化物、挥发性有机物、烟尘等。 CO、 NOx、SO2 烟尘 挥发性有机物 3.次生污染物的形成 大气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，具体形成过程如右图所示： 次生污染物可造成酸雨、雾霾、光化学烟雾、臭氧空洞等污染现象。 三、常见气体污染物 工厂尾气 主要成分 处理方式 硫酸厂尾气 SO2、O2、N2等 一般用氨水吸收 硝酸厂尾气 NO、NO2、N2、O2等 一般用NaOH溶液吸收 高炉煤气 CO、CO2、N2等 一般回收利用 炼钢烟气 Fe2O3 烟尘、CO等 一般回收利用 焦炉气 H2、CH4、CO、CO2、C2H4、N2等 可用作燃料 【过渡】生活中如何处理废水呢？简述废水处理的方法和流程。 【师生共同总结】 【PPT展示】四、污水的处理 1.常用的污水处理方法 物理法：盐析法、吸附法、萃取法、液膜分离技术、气提及蒸馏气提法 化学法：中和法、沉淀法、氧化还原法、离子交换法 生物法：活性污泥法、生物硫化床法、酶制剂处理法 2.污水处理的流程 一级处理：方法：物理方法 目的：除去不溶解的污染物 二级处理：方法：生物及化学方法 目的：除去可降解的有机污染物 三级处理：化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、反渗透法等 3.污水处理的流程示意图 【提问】如何实现人类社会的可持续发展？ 【学生】阅读教材，了解什么是绿色化学。绿色化学的核心是什么？ 【PPT展示】五、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，实现从源头减少或消除环境污染。 从人类生产活动的角度来说，污染物的排放大都是从物质的工业生产开始的，实施清洁能源生产既能满足人们的物质需求，又可以合理使用自然资源，同时能从根本上解决环境问题。 2．原子利用率 简单而言，化学反应就是原子重新组合的过程。因此，按照绿色化学的思想，最理想的“原子经济性反应”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(即期望产物的总质量与生成物的总质量之比)为100%。期望产物的总质量 原子利用率= ×100%生成物的总质量 拓展延伸 人工光合作用 人工光合作用是模仿植物光合作用实现对太阳能的转化、存储和利用。 2003年美国启动“太阳神计划”，用半导体制成光化学二极管加上不同的催化剂，实现太阳能的吸收，把二氧化碳和水变成我们需要的化合物， 2014年第一个人工光合作用集成系统诞生，再到近几年的光合酶与人工合成的纳米材料结合实现太阳能的转化，都为人工光合系统的构建和利用奠定了重要基础。 2020年5月8日，德国马普所和法国波尔多大学的研究人员以一半天然，一半合成的人造“叶绿体”，并利用光和该系统实现了CO2的固定。 让学生了解国家的发展趋势、方针政策，对于环境保护的重视，树立主人翁意识。 通过了解环境问题及污染物的成分和主要危害，认识环境保护的重要性，为制定环境保护措施提供理论依据。 理解“三废”的概念，了解环境污染雨生产、生活的密切关系，建立环境保护意识。 认识大气污染成因、主要危害，理解酸雨的概念及危害，建立防治大气污染的措施，培养利用学科知识解决实际问题的能力。 认识废水、废渣污染成因、主要危害及水华、赤潮污染的区别与联系，建立防治废水、废渣污染的措施，形成节约水资源的意识，培养利用学科知识解决实际问题的能力。 深度理解绿色化学的概念、本质及具体体现，明确环境保护的目标任务，培养科学态度与社会责任的化学核心素养。 课堂 练习 1. 4月22日是“世界地球日”，我国的宣传主题为：“珍惜地球资源，转变发展方式，倡导低碳生活”。下列有关活动或行为不符合这一主题的是（　　） A．采用绿色化学工艺，使原料尽可能转化为产品 B．大量开采煤和石油，以满足生产和生活的要求 C．对燃料进行脱硫处理，对工业废气进行净化后再排放 D．节约能源，提高能源利用率 【答案】B 【解析】采用绿色化学工艺，使原料尽可能转化为产品，符合绿色环保要求，A项正确；大量开采煤和石油，就会造成化石能源浪费，同时会造成环境污染，不符合绿色环保要求，B项错误；对燃料进行脱硫处理，对工业废气进行净化后再排放，不仅保护了环境，同时也使废物资源化，符合绿色环保要求，C项正确；节约能源，提高能源利用率，既满足了人们对资源的利用，同时也保护了环境，D项合理。 2.绿色化学实验是指在绿色化学的思想指导下，对常规实验进行改革而形成的实验新方法。下列符合绿色化学实验操作的是(　 　) A．将一氧化碳还原氧化铜的尾气直接排入空气中 B．将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中 C．将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全 D．将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离 【答案】D 【解析】一氧化碳还原氧化铜的尾气中含有的未反应的一氧化碳是有毒气体，对环境有害，A项不符合绿色化学实验操作；将锌和稀硫酸反应后的废液直接倒入下水道中，会腐蚀下水道，污染水资源，B项不符合绿色化学实验操作；将跟氧气反应后剩余的硫黄放在空气中燃烧完全，产生的二氧化硫有毒，污染空气，C项不符合绿色化学实验操作；将氯酸钾和二氧化锰共热后的残余物回收分离，防止了残余物对环境的污染，符合绿色化学实验操作。 3.今年世界地球日的主题是“珍爱地球，人与自然和谐共生”。下列说法不合理的是（ ） A．遗弃塑料会污染土壤、地下水和海洋 B．农业要禁用化肥、农药以防止水污染 C．车辆排放的氮氧化物会造成空气污染 D．回收某些垃圾生产煤气、乙醇等燃料 【答案】B 【详解】塑料在自然环境下很难降解，遗弃塑料会污染土壤、地下水和海洋，不选A；农业生产需要适当使用化肥、农药，选B；车辆排放的氮氧化物会引起光化学烟雾等，造成空气污染，不选C； 回收某些垃圾生产煤气、乙醇等燃料，不选D。 4.下列物质中，不属于“城市空气质量日报”报道内容的是( ) A．悬浮颗粒 B．氮氧化物 C．二氧化硫 D．二氧化碳 【答案】D 【详解】空气的污染途径是工厂废气的任意排放、大量燃烧化石燃料、汽车尾气的排放等，可总结为：有害气体和烟尘，空气质量报告中主要报告对人体有害的一些污染性成分的含量，可吸入颗粒物、总悬浮颗粒物，二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等都属于空气的污染物，二氧化碳不是污染物，不属于城市空气质量日报的内容，D符合题意。 5.人类在提高自身生活水平的同时还应关注环境问题，下列叙述不正确的是( ) A．化石燃料的高消耗、森林面积锐减是造成大气中二氧化碳浓度增高的主要原因 B．氮氧化物和硫的氧化物都是形成酸雨的主要物质 C．回收废旧电池的目的是因为废旧电池对空气产生污染以及材料的回收再利用 D．当进入水体的氮的含量增大时，会造成水体的富营养化从而破坏水质 【答案】C 【详解】化石燃料的使用产生二氧化碳，森林可吸收二氧化碳，所以化石燃料的高消耗、森林面积的锐减是造成大气中二氧化碳浓度增高的主要原因，A项正确；氮氧化物和硫的氧化物使雨水酸性增强，都是形成酸雨的主要物质，B项正确；废旧电池中的重金属离子会污染水源和土壤，需要回收再利用，C项错误；N可导致水中藻类植物大量繁殖，造成水体的富营养化从而破坏水质，D项正确。 巩固学生对所学知识的理解和掌握，并帮助他们将所学知识熟练运用。 课堂 小结 概括学习要点，检查学习效果，引导思考和问题解决，以及激发学习兴趣和动力。 板书设计 1、 环境保护的任务 1. 环境监测 2. 治理工业三废 2、 大气污染 1. 污染物来源 2. 污染物主要成分 3. 次生污染物的形成 3、 常见气体污染物 4、 污水的处理 1. 常用的污水处理方法 2. 污水处理的流程 3. 污水处理的流程示意图 5、 绿色化学 1. 绿色化学 2. 原子利用率 教学设计反思 本节课由常见的环境问题入手，由视频引入。教学中引导学生去观察和思考，使学生感到亲切，也能激发出学生进一步探究环境问题的热情。再由生活走向化学，总结人类对环境的破坏有哪些种类，借助于生动的图片使学生将学到的知识加以运用。学生通过合作探究，进一步培养了其分析问题和解决问题的能力，也训练了学生的主人翁意识，从化学又走向了生活，使课堂前后呼应。全课过程始 终以问题情境的设置来贯穿，力求使学生自己去感知、领悟和探究，收到了较好的教育教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 $$