2026届高三化学一轮复习 再探氧化还原反应原理的应用——污水处理（一）教学设计

再探氧化还原反应原理的应用 ——污水处理（一） 教学目标：（1）以污水处理为背景，深入理解氧化还原反应原理的应用 （2）熟练运用守恒定律书写陌生情境下的氧化还原反应 （3）熟练运用电子守恒进行氧化还原反应的运算 （4）根据氧化还原性强弱规律及转化规律学会合适条件的选择 教学重难点：（1）电子守恒规律的运用 （2）氧化还原性强弱规律及转化规律的理解 学习过程： 讲述：十九大报告中提出建设美丽中国，推进绿色发展，把绿水青山变成金山银山。其中打赢蓝天保卫战、加快水污染防治、强化土壤污染管控和修复等都是需要着力解决的突出环境问题，这节课，我们结合已有知识一起来探讨一下污水治理的话题。《化学与生活》教材中有这样一句话“在治理水污染之前，需要通过水质监测了解水体受污染的程度”。 【过渡】我这儿给大家呈现一张秦淮河水质监测报告，请大家认真看一看： 情境引入：秦淮河的水质监测报告 1、 溶解氧测定中氧化还原反应原理的应用——指向目标（2） 1. 在水质检测中，表征浓度的是mg/L，并不是我们所熟悉的物质的量浓度mol/L。 2.水质检测涉及许多项目，其中，有一项是有关溶解氧的测定 观察与思考： 1、为何要测定溶解氧？ 2、如何测定溶解氧？ 3、自然环境中水体溶解氧为5~10mg·L-1，引起水样中溶解氧减少的原因是什么？ 【讲述】首先，水体中通常含有溶解氧，它是水生动植物生命所必需。溶解氧从一定程度上能衡量水质的好坏，因此测定水样中的溶解氧是水质检测的重要项目之一。 【提问】那请大家推测，在使用化学方法测定水样溶解氧的过程中可能会用到什么性质的物质呢？（还原性物质）以下是实验室测定的方法： 资料卡一 污水中溶解氧的测定方法之一如下：向一定量的水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液，生成MnO(OH)2沉淀，密封静置；加入适量稀H2SO4。 待MnO(OH)2与I－完全反应生成Mn2+和I2后，以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点，测定过程中物质的转化关系如下： 【讲述】请同学们独立完成这三个反应的离子方程式，并将答案写在学案上。 任务：写出以上转化的离子方程式 1 2 3 实物投影学生作品 【提问】能和大家分享一下你刚才书写方程式的步骤或思路吗？ 小结：氧化还原方程式书写依据：电子转移守恒、电荷守恒、元素质量守恒。 【问题解决】上述污水的溶解氧为1.28mg·L-1，则测定1L污水过程中消耗的Na2S2O3 。。。。。。。 mol？ 【提问】上述污水中溶解氧为1.28mg·L-1，与自然环境中水体溶解氧为5~10mg·L-1相比偏少，说明水体中存在较多能消耗氧气的物质（如一些还原性物质和一些有机物），溶解氧消耗越多水质污染越严重。 【过渡】刚刚我们是以化学的视角，从原理上去了解了溶解氧的测定。当然，随着科技的发展，目前，我们已经可以运用一些先进的仪器进行水质检测，我们一起来了解一下。 【展示】仪器的图片、水质检测报告 【过渡】大家看这台仪器可以用来检测水质COD。而在刚才的检测报告中，也确实有关于COD的检测，那什么是COD呢？我们来了解一下 二、COD测定中氧化还原反应原理的应用——指向目标（3） 1、COD的含义：360百科告诉我们CODcr是采用重铬酸钾(K2Cr2O7)作为氧化剂测定出的化学耗氧量，请注意一下虽然用的是重铬酸钾(K2Cr2O7），但是数据呈现的时候是换算以O2作为氧化剂时，1L水样所消耗的O2的质量mg·L-1  这个指数一定情况下能说明废水受有机物污染的情况，如何用这一方法测定出水体中的有机碳呢？接下来，请同学们看这一段资料： 资料卡二 上述污水中的碳元素主要以碳酸盐、碳酸氢盐和有机物形式存在。现测定其有机碳总量（总有机碳=水样中所含碳元素的质量/水样的体积），方法如下： 硫酸 N2 水样 石棉网 步骤1：量取100mL上述水样（CODcr=48.0 mg·L-1），加入足量硫酸，加热，通N2，并维持一段时间。 步骤2：再向水样中加入一定量 0.00200 mol·L-1 K2Cr2O7溶液（正好可将有机物中的碳元素氧化成CO2），加热，充分反应，生成的CO2被20mL 0.100 mol·L-1Ba(OH)2吸收均转化为沉淀。 （1）步骤1的目的是_______________________________________。 （2）该水样中的有机碳（以mg·L-1 表示）_______________。 （3）步骤2需要________________ mL  K2Cr2O7溶液? 小结：氧化还原反应计算依据： 【追问】除了有机碳之外，在这份检测报告中，你还能找到其他具有还原性的物质吗？ 【提问】1.不难发现，硫化物有还原性，肯定要耗氧的，这主要还是碳水化合物、蛋白质、脂肪等耗氧有机污染物最终能分解为硫化氢（H2S）、甲硫醇（CH3SH）、二甲基硫[(CH3)2S]等恶臭物质，这也是使水体产生黑臭的主要原因之一。 三、硫化物去除中氧化还原反应原理的应用——指向目标（4） 如果要用化学方法除去硫化氢，可以选用哪些物质？原理是什么？ 【学生回答】1.碱液吸收 2.重金属盐沉淀 3.氧化剂法 【提问】2.如果选用氧化还原法来处理硫化氢，可以选用哪些氧化剂？（氧气、氯化铁、双氧水。。。。。。） 思考并讨论： Q1：用化学方法除去H2S，可以选取哪些物质？反应原理是什么？ Q2：如果选择氧化还原法除去H2S，可以选择哪些氧化剂？ 【追问】双氧水处理含硫废水，其氧化产物是什么？（硫单质）溶液中会出现浑浊，我们可以借助数字化实验要研究一下不同浓度的双氧水滴加到硫化钠溶液中，溶液的浑浊度变化，请同学们根据观察到的现象来讨论一下不同浓度的双氧水，其氧化去除硫离子的效果有什么变化？ 实验探究： 【追问】从现象观察能否得出结论：随浓度增大，双氧水去除硫离子的效果先增强后减弱呢？ 结论：资料卡通过图像告诉我们硫离子的去除率是随着双氧水浓度的增加而增大的。那为什么会出现浑浊度会在双氧水浓度超过一定值后会降低呢？原因是什么？（回到）此时氧化产物可能不再是硫单质了。恰恰说明双氧水的氧化性增强后，可以进一步将硫单质氧化为更高价态的硫如亚硫酸盐甚至硫酸盐了。这一实验事实也说明随着浓度的改变，物质的氧化性、还原性会改变，产物也会有多种可能。再看另外两幅图，除了浓度，我们可以看到溶液的酸度也会影响这一过程。从图中可以得到什么结论？酸性越强，双氧水氧化性越强，去除硫离子能力越强，所以硫离子浓度越小（同时酸性越强，硫离子也要结合酸形成硫化氢气体溢出，这也是剩余硫离子减少的原因之一）通过以上图像规律，同学们一起思考一下上述污水选用双氧水浓度约为____________，pH约为____，所能回收的单质硫最多？ 小结：随着_________________等条件的改变，物质的氧化性、还原性会改变，产物也会有多种可能。 【小结】回顾一下今天这节课，我们通过污水处理进一步体会到了氧化还原反应原理的应用。 在一轮复习中，我们重点掌握氧化还原反应的基本概念和基本规律及其应用，而通过今天这节课，我们更明确了氧化还原反应在工业生产或者生活中的应用，依据电子守恒定律，我们可以熟练书写陌生情境下的氧化还原反应，并且运用这一定律进行计算；依据氧化还原性的强弱规律和转化定律，我们可以进行适合的生产或实验条件的选择等。总之，情境可以千变万化，但是规律是不变的，我们一定要学会以不变应万变，学以致用。 四、氧化还原反应原理应用的总结与归纳——指向目标（1） (展示）水质检测报告 （过渡）当然，上述污水成分非常复杂，例如废水中还含有重金属离子、砷元素等，刚刚我们只是列举了一种水处理的方法，即运用氧化还原法的原理来进行污水处理。课后请同学们通过查找资料去了解一下其他方法，下节课我们继续来讨论。除此以外，留给我们更多思考的应该是如何在源头去控制水污染的发生。我想，利用所学化学知识，为我们的生活创造一个更为洁净的环境和空间，应该是我们每一位在座的化学人所应该主动承担的社会责任。 最后我们共同来讨论下面这道题： 课堂巩固：铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。 (1) 铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。将含有Cr2O72-的酸性废水通过铁炭混合物,在微电池正极上Cr2O72-转化为Cr3+,其电极反应式为__________________________________。  (2) 在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中 Cu2+和Pb2+的去除率,结果如右图所示。 ①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是__________________________________。 ②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时,随着铁的质量分数的增加,Cu2+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是__________________________________。 5 学科网（北京）股份有限公司 $