3.3 硫循环和氮循环 第2课时（教学设计） 化学沪科版2020必修第一册

该高中化学教学设计聚焦酸雨的定义、成因、危害、防治及人与自然和谐共生理念，通过展示酸雨危害的图片视频，联系化工生产与日常生活现象引发问题，基于硫氮氧化物基础知识，延伸至环境影响与防治，搭建从物质性质到社会责任的学习支架。 此资料亮点在于融合科学思维与科学态度与责任，通过分析硫酸型、硝酸型酸雨形成路径培养逻辑思维，结合世界地球日主题等案例强化环保意识，采用活动探究与对应训练巩固知识，助力学生提升问题解决能力，为教师提供素养导向的系统教学方案。

3.3 硫循环和氮循环 第2课时 酸雨 建立人与自然的和谐共生 一、知识目标 1.掌握酸雨的定义（ 的降水）及主要成分（、），理解硫、氮元素转化为酸雨的路径。 2.了解酸雨的危害及防治措施。 3.知道生态文明是实现人与自然和谐共生的必然要求。 二、素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识酸雨的现象和危害，从微观角度理解酸雨形成的化学原理。 2.科学态度与社会责任：认识到酸雨对环境和人类的危害，增强环境保护意识，树立人与自然和谐共生的观念。 一、教学重点 1.酸雨的定义、成因、危害及防治措施。 2.生态文明与人与自然和谐共生的理念。 二、教学难点 1.理解硫、氮元素转化为酸雨的路径。 本节教学内容源于沪科版2020必修第一册第三章《硫、氮及其循环》的第三节《硫循环和氮循环》第2课时《酸雨 建立人与自然的和谐共生》。本节内容是在学习了硫、氮及其化合物相关知识的基础上，进一步探讨硫、氮元素在自然界中的循环以及它们对环境的影响，具有很强的现实意义。 教材首先介绍了酸雨的定义、主要成分和成因，详细阐述了硫酸型酸雨和硝酸型酸雨的形成过程，让学生了解酸雨形成的化学原理。接着，教材分析了酸雨对环境的危害，包括对水源、土壤、农作物、森林、建筑物等的破坏，使学生深刻认识到酸雨问题的严重性。然后，教材提出了酸雨的防治措施，如消除污染源、控制酸性物质排放、健全法律法规等，培养学生的环保意识和社会责任感。最后，教材引导学生思考人与自然的关系，强调建立人与自然和谐共生的生态文明的重要性，体现了化学学科的育人价值。 教学对象是高一学生，他们已经具备了一定的化学基础知识，如化学反应、物质的分类等，对硫、氮的氧化物有了初步的认识。但对于酸雨的形成、危害及防治等知识，学生可能只是在生活中有所听闻，缺乏深入的了解和系统的学习。 在思维能力方面，初高中学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的化学实验和现象比较感兴趣，但对于抽象的化学原理和概念的理解可能存在一定的困难。因此，在教学过程中，教师应结合具体的实例和实验，引导学生通过观察、分析、推理等方式，逐步理解酸雨的相关知识。 此外，初高中学生的环保意识和社会责任感正在逐渐形成，但他们可能缺乏实际的行动和参与。教师可以通过组织讨论、开展实践活动等方式，引导学生关注环境问题，培养他们的环保意识和社会责任感，让学生认识到自己在保护环境中的责任和义务，从而积极参与到环保行动中来。 教学环节一 课堂导入 【展示图片和视频】同学们，老师先给大家展示一些图片和视频。（展示被酸雨腐蚀得千疮百孔的建筑物、大片枯黄受损的农作物、酸化的湖泊中鱼类死亡的场景等图片，以及酸雨天气中阴沉灰暗的景象视频）大家看到这些画面，是不是感觉很震撼？这些可怕的景象，很多都是由酸雨造成的。 【结合生活实例提问】在我们的日常生活中，大家有没有听说过或者亲身经历过与酸雨有关的事情呢？比如说，在一些空气质量不太好的城市，有时候下雨后，车子表面很快就变得黯淡无光，这其实可能就是酸雨在作祟。 【介绍化工生产危害】大家知道吗，煤、石油和某些金属矿物中含有硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。这些二氧化硫和氮氧化物排放到空气中，就可能形成酸雨。它们不仅会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时甚至会使人死亡。 【提出问题引导思考】那么，酸雨到底是怎么形成的呢？它有哪些危害？我们又该如何防治酸雨呢？带着这些问题，让我们一起走进今天的学习——酸雨以及如何建立人与自然的和谐共生。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过展示触目惊心的图片和视频，以及结合生活中可能遇到的现象，能迅速吸引学生的注意力，激发他们对酸雨这一话题的好奇心和探究欲望，提高课堂参与度。 2.联系实际生活：将酸雨与化工生产、日常生活中的现象相联系，让学生认识到化学知识与实际生活息息相关，使抽象的化学知识变得具体而有趣，增强学生对化学学科的亲切感。 3.引发思考，导入新课：提出关于酸雨形成、危害和防治的问题，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和积极性。同时，也为后续讲解建立人与自然和谐共生的理念埋下伏笔，让学生意识到解决酸雨问题对于实现人与自然和谐共生的重要性。 教学任务一 酸雨 活动一 酸雨的定义和主要成分 【引入】同学们，我们在生活中可能听说过酸雨这个词。煤、石油和某些金属矿物中含有硫，在燃烧或冶炼时往往会生成二氧化硫。在机动车发动机中，燃料燃烧产生的高温条件会使空气中的氮气与氧气反应，生成氮氧化物。它们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，严重时会使人死亡。那究竟什么是酸雨呢？它又有哪些主要成分呢？下面我们就来学习酸雨的相关知识。 【问题】请同学们阅读教材相关内容，思考并回答什么是酸雨，其主要成分有哪些？ 【学生思考】阅读教材后回答，酸雨是指的雨水，其主要成分是硫酸（）和硝酸（）。 【讲解】评价、强调：非常正确。正常雨水一般呈弱酸性，，这是因为空气中的与水反应生成碳酸（）。而当排放的酸性气体未经处理排放到空气中，就可能导致降雨的酸性增强，当小于时，就形成了酸雨。 【设计意图】通过生活中常见的污染现象引入，激发学生的学习兴趣，引导学生自主阅读教材获取知识，培养学生的自主学习能力。 【对应训练1】下列关于酸雨的说法正确的是（ ） A. 酸雨就是酸性的雨水 B. 酸雨的一定小于 C. 酸雨的主要成分是碳酸 D. 酸雨是指的降水 【答案】D 【解析】酸雨是指的降水，A选项酸性的雨水不一定是酸雨，错误；正常雨水也小于，但不是酸雨，B选项错误；酸雨的主要成分是硫酸和硝酸，不是碳酸，C选项错误，D选项正确。 【对应训练2】下列物质不属于酸雨主要成分的是（ ） A. B. C. D. 以上都不是 【答案】C 【解析】酸雨的主要成分是硫酸（）和硝酸（），碳酸是正常雨水显酸性的原因，不属于酸雨主要成分，C选项正确。 活动二 酸雨的成因 【引入】我们已经知道了酸雨的定义和主要成分，那酸雨是如何形成的呢？下面我们来探究酸雨的成因。 【问题】请同学们结合教材内容和课件上的反应方程式，分析硫酸型酸雨和硝酸型酸雨分别是如何形成的？ 【学生思考】 1.对于硫酸型酸雨： o首先与水反应生成，即。 o然后被空气中的氧气氧化为，；也可以是在粉尘等催化剂作用下被氧气氧化为，，再与水反应生成，。 2.对于硝酸型酸雨： o首先与氧气反应生成，。 o然后与水反应生成和，。 【讲解】评价、强调：同学们分析得很准确。硫酸型酸雨主要是由转化而来，硝酸型酸雨主要是由氮氧化物（如）转化而来。这些酸性气体主要来自煤和石油的燃烧、汽车尾气等。 【设计意图】通过引导学生分析反应过程，培养学生的逻辑思维能力和对知识的理解能力，让学生明白酸雨形成的化学原理。 【对应训练1】下列反应中，与硫酸型酸雨形成无关的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】A、B、D选项的反应都与硫酸型酸雨的形成有关，C选项是硝酸型酸雨形成过程中转化为的反应，与硫酸型酸雨形成无关，C选项正确。 【对应训练2】在硝酸型酸雨形成过程中，与水反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为（ ） A. B. C. D. 无法确定 【答案】A 【解析】，在该反应中，中氮元素化合价一部分从价升高到价，一部分从价降低到价，氧化剂和还原剂都是，氧化剂与还原剂的物质的量之比为，A选项正确。 活动三 酸雨的危害 【引入】酸雨的形成与我们的生产生活密切相关，那酸雨会给我们带来哪些危害呢？ 【问题】请同学们结合教材内容和生活实际，讨论酸雨会对环境和人类造成哪些危害？ 【学生思考】分组讨论后代表发言： 1.导致地下水中重金属元素含量增加，污染水源，危害人体健康。 2.直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化。 3.加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。 【讲解】评价、强调：同学们总结得很全面。酸雨的危害是多方面的，不仅会影响生态环境，还会对人类的生产生活造成严重影响。我们必须重视酸雨问题，采取有效的防治措施。 【设计意图】通过讨论让学生了解酸雨的危害，增强学生的环保意识，培养学生的合作交流能力。 【对应训练1】下列不属于酸雨危害的是（ ） A. 使土壤酸化 B. 腐蚀建筑物 C. 使全球气候变暖 D. 危害人体健康 【答案】C 【解析】使全球气候变暖的主要原因是二氧化碳等温室气体的排放，不属于酸雨的危害，A、B、D选项都是酸雨的危害，C选项正确。 【对应训练2】酸雨对下列物质腐蚀作用最强的是（ ） A. 铜制塑像 B. 大理石雕像 C. 玻璃制品 D. 塑料制品 【答案】B 【解析】大理石的主要成分是碳酸钙，能与酸雨中的酸发生反应，被腐蚀，而铜制塑像、玻璃制品、塑料制品相对来说受酸雨腐蚀较弱，B选项正确。 活动四 酸雨的防治 【引入】既然酸雨有这么多危害，那我们应该如何防治酸雨呢？ 【问题】请同学们阅读教材内容，总结防治酸雨的措施有哪些？ 【学生思考】阅读后回答： 1.消除污染源，改变能源结构，开发利用清洁能源。 2.对酸性物质的排放加以控制，控制汽车尾气排放，燃料脱硫处理，废气中二氧化硫回收利用。 3.健全法律法规，严格规定污染物的排放标准，提高环境保护意识。 4.对、氮氧化物进行吸收或转化，如碱液吸收、氨水吸收、还原转化等。 【讲解】评价、强调：同学们总结得很好。防治酸雨需要我们从多个方面入手，既要减少酸性气体的排放，又要对已排放的酸性气体进行处理。同时，我们每个人都应该提高环保意识，共同为减少酸雨的危害贡献力量。 【设计意图】让学生了解防治酸雨的措施，培养学生解决实际问题的能力和环保责任感。 【对应训练1】下列措施中，不能防治酸雨的是（ ） A. 开发新能源 B. 减少汽车尾气排放 C. 大力发展火力发电 D. 对废气进行处理 【答案】C 【解析】大力发展火力发电会燃烧大量的煤炭，产生大量的二氧化硫等酸性气体，会加重酸雨问题，不能防治酸雨，A、B、D选项都可以减少酸性气体的排放或处理酸性气体，能防治酸雨，C选项正确。 【对应训练2】用氢氧化钠溶液吸收的化学方程式为，若要吸收，需要氢氧化钠的质量为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】设需要氢氧化钠的质量为。 ，解得，B选项正确。 教学任务二 建立人与自然的和谐共生 活动一 人与自然和谐共生的重要性 【引入】同学们，我们了解了酸雨的相关知识，知道酸雨的产生与人类的活动密切相关。在自然界中，陆地、海洋、大气中的硫、氮、碳等元素，原本建立起了各自的循环和平衡。但随着社会的发展，过度开采、消耗资源，破坏了自然界的平衡，从而出现了气候变暖、资源减少、臭氧层破坏、生物多样性减少、土地荒漠化等现象，使生态系统不断遭受破坏。那我们应该如何做才能建立人与自然的和谐共生呢？ 【问题】请同学们阅读教材内容，思考为什么要建立人与自然的和谐共生？ 【学生思考】阅读后回答：不受限制的增长方式是不可持续的，生态文明是人类社会进步的重大成果，是实现人与自然和谐共生的必然要求。自然界是人类社会产生、存在和发展的基础和前提，人类社会可以通过社会实践活动有目的地利用、改造自然，但人类的行为方式必须符合自然规律。 【讲解】评价、强调：同学们理解得很到位。我们必须认识到人与自然是相互依存的关系，只有建立人与自然的和谐共生，才能实现人类社会的可持续发展。 【设计意图】通过引导学生思考，让学生明白建立人与自然和谐共生的重要性，培养学生的生态意识和可持续发展观念。 【对应训练1】下列做法符合人与自然和谐共生理念的是（ ） A. 过度开采矿产资源 B. 随意排放工业废水 C. 大力植树造林 D. 捕杀野生动物 【答案】C 【解析】大力植树造林可以改善生态环境，符合人与自然和谐共生理念，A、B、D选项的做法都会破坏生态环境，不符合该理念，C选项正确。 【对应训练2】2023年世界地球日主题：珍爱地球，人与自然和谐共生。下列说法不符合这一主题的是（ ） A. 合理利用和开采稀土资源，实现可持续发展 B. 垃圾分类回收可以节约资源，减少环境污染 C. 第24届北京冬奥会“飞扬”火炬所用的燃料是 D. 今年中秋、国庆双节期间，鼓励自驾私家车外出旅游 【答案】D 【解析】自驾私家车外出旅游会增加汽车尾气的排放，不利于环境保护，不符合人与自然和谐共生的主题，A、B、C选项的做法都有利于保护环境和资源的可持续利用，符合该主题，D选项正确。 3.3 硫循环和氮循环 第2课时 酸雨 建立人与自然的和谐共生 一、酸雨 1.定义：pH＜5.6的降水 2.成分：H₂SO₄、HNO₃ 3.成因 o硫酸型酸雨 SO₂ + H₂O ⇌ H₂SO₃ 2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃ SO₃ + H₂O = H₂SO₄ 2H₂SO₃ + O₂ = 2H₂SO₄ o硝酸型酸雨 2NO + O₂ = 2NO₂ 3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO 4.危害 o污染水源 o破坏农作物、森林、草原 o腐蚀建筑物、桥梁等 5.防治 o消除污染源，开发清洁能源 o控制酸性物质排放 o健全法律法规 o吸收或转化 碱液吸收 氨水吸收 还原转化 二、建立人与自然的和谐共生 1.现状：资源过度开发破坏自然平衡 2.要求：生态文明，符合自然规律 1.酸雨是指因空气污染而造成的酸性降水，在历史上，人类社会曾出现过几次严重的酸雨事件。下列有关酸雨的说法错误的是 A．pH小于5.6的降雨通常称为酸雨 B．酸雨会损伤农作物、酸化土壤、腐蚀建筑 C．空气中CO₂含量增多导致了酸雨形成 D．可通过燃煤脱硫、开发新能源等措施治理硫酸型酸雨 【答案】C 【解析】正常雨水由于溶解了二氧化碳，pH约为5.6，而酸雨是指pH小于5.6的降雨，A选项正确；酸雨会直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁等的腐蚀，B选项正确；空气中CO₂含量增多会导致温室效应，而酸雨主要是由大气中的SO₂与NOₓ溶于水形成的，C选项错误；燃煤脱硫可以减少二氧化硫的排放，开发新能源可以减少化石燃料的使用，从而减少二氧化硫的排放，可用于治理硫酸型酸雨，D选项正确。 2.党的二十大报告在 “推动绿色发展，促进人与自然和谐共生” 中提到“尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求。必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。”下面做法符合此精神的是 A．废旧电池要深埋地下 B．餐厅用餐时使用一次性餐具 C．大规模开采可燃冰作为新能源以快速实现碳中和 D．大力发展水利和太阳能发电 【答案】D 【解析】废旧电池中含有重金属等有害物质，深埋地下会污染土壤和地下水，不符合人与自然和谐共生的理念，A选项错误；餐厅用餐时使用一次性餐具会造成资源浪费和环境污染，B选项错误；大规模开采可燃冰可能会对海洋生态环境造成破坏，不符合可持续发展的要求，C选项错误；大力发展水利和太阳能发电，属于清洁能源的开发利用，减少了对传统化石能源的依赖，符合人与自然和谐共生的精神，D选项正确。 3.酸雨的形成是一种复杂的大气化学和光化学过程，在清洁空气、污染空气中形成硫酸型酸雨的过程如图所示：注：hv表示光照；·OH是羟基自由基，有强氧化性。下列有关说法错误的是 A．所涉及的变化均为氧化还原反应 B．上述气相氧化形成酸雨的必要条件是光照 C．·OH的生成加快了形成酸雨的速率 D．SO₂难以直接被O₂氧化 【答案】A 【解析】在酸雨形成过程中，SO₂与H₂O反应生成H₂SO₃的过程中元素化合价没有发生变化，不属于氧化还原反应，A选项错误；由图可知，光照条件下才能产生·OH，而·OH参与了后续的反应，所以上述气相氧化形成酸雨的必要条件是光照，B选项正确；·OH有强氧化性，能加快SO₂的氧化，从而加快了形成酸雨的速率，C选项正确；从图中可以看出，SO₂要经过一系列反应，借助·OH等才能被氧化，说明SO₂难以直接被O₂氧化，D选项正确。 4.科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如图所示。回答下列问题: （1）从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有_____(写化学式)。 （2）图中物质溶于水溶液呈碱性的是________。 （3）写出SO₂转化为SO₃的化学方程式:________。 （4）工业上利用氨气制备一氧化氮，反应的化学方程式为___________。 （5）氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为________。 【答案】（1）N₂O₅、SO₂、SO₃ ；（2）NH₃；（3）2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃；（4）4NH₃ + 5O₂ ⇌ 4NO + 6H₂O；（5）4NH₃ + 6NO ⇌ 5N₂ + 6H₂O 【解析】（1）酸性氧化物是能与碱反应生成盐和水的氧化物，图中N₂O₅、SO₂、SO₃属于酸性氧化物。（2）NH₃溶于水生成一水合氨，一水合氨电离出氢氧根离子，溶液呈碱性。（3）SO₂在催化剂和加热条件下与氧气反应生成SO₃，化学方程式为2SO₂ + O₂ ⇌ 2SO₃。（4）工业上利用氨气和氧气在催化剂和加热条件下反应制备一氧化氮，化学方程式为4NH₃ + 5O₂ ⇌ 4NO + 6H₂O。（5）氨气与一氧化氮在一定条件下反应生成氮气和水，化学方程式为4NH₃ + 6NO ⇌ 5N₂ + 6H₂O。 5.氮氧化物会严重污染大气，所以实验室必须对含有氮氧化物的废气进行处理。用NaOH溶液可以吸收废气中的氮氧化物，反应方程式如下： ①NO + NO₂ + 2NaOH = 2NaNO₂ + H₂O ②2NO₂ + 2NaOH = NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O （1）在反应①中，参加反应的氧化剂和还原剂的质量之比为________。 （2）在反应②中，氧化产物是________，还原产物是________ (填化学式)。 （3）在反应①②中，参加反应的NaOH均为2mol时，两个反应转移电子数的关系是① ________②(填“>”、“=”或“<”) （4）自来水中的NO₃⁻危害人类健康。为了降低自来水中NO₃⁻的浓度，某研究人员提出两种方案。 ①方案a：微碱性条件下，用Fe(OH)₂还原NO₃⁻，产物之一是NH₃。生成3.4gNH₃的同时会生成________mol Fe(OH)₃。 ②方案b：碱性条件下，用Al粉还原NO₃⁻，产物之一是N₂。发生的反应如下所示，配平离子方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目：________。 Al + NO₃⁻ + OH⁻ — AlO₂⁻ + N₂↑ + H₂O 【答案】（1）23:15 ；（2）NaNO₃ ，NaNO₂；（3）=； （4）①1.6；② 【解析】（1）在反应①中，NO中氮元素化合价升高，是还原剂，NO₂中氮元素化合价降低，是氧化剂，二者物质的量之比为1:1，质量之比为30:46 = 15:23，所以氧化剂和还原剂的质量之比为23:15。（2）在反应②中，NO₂中氮元素化合价一部分升高到+5价生成NaNO₃，一部分降低到+3价生成NaNO₂，所以氧化产物是NaNO₃，还原产物是NaNO₂。（3）反应①中，2molNaOH参与反应，转移1mol电子；反应②中，2molNaOH参与反应，也转移1mol电子，所以两个反应转移电子数的关系是① = ②。（4）①生成3.4gNH₃（物质的量为0.2mol），根据得失电子守恒，Fe(OH)₂失去电子数等于NO₃⁻得到电子数，设生成Fe(OH)₃的物质的量为xmol，则x×(3 - 2)=0.2×[5 - (-3)]，解得x = 1.6。②根据得失电子守恒和原子守恒配平离子方程式为10Al + 6NO₃⁻ + 4OH⁻ = 10AlO₂⁻ + 3N₂↑ + 2H₂O ，单线桥从Al指向NO₃⁻，电子数为30e⁻。 在本节课的教学中，通过讲解酸雨的相关知识以及人与自然和谐共生的理念，学生对硫、氮循环中的环境问题有了更深入的理解。在教学过程中，利用图片、案例等方式展示酸雨的危害，激发了学生的学习兴趣。但在教学中也存在一些不足，例如在讲解酸雨形成的化学过程时，部分学生理解起来有一定困难，后续应加强对化学反应原理的通俗化讲解。此外，在引导学生思考如何建立人与自然和谐共生的措施时，学生的参与度还可以进一步提高，可增加小组讨论等互动环节，让学生更积极地参与到课堂中来。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $