8.3 环境保护与绿色化学（教学设计）化学人教版必修第二册

该高中化学教学设计聚焦环境保护与绿色化学核心知识，涵盖三废污染成因与治理、绿色化学内涵及原子经济性。课堂导入播放“化学与环境保护”视频，结合2025年世界环境日主题设问，从生活感受引导学生思考污染化学本质，衔接已学元素化合物等知识，搭建学习支架。 此资料以问题驱动+分组探究为特色，通过讨论三废治理、对比环氧乙烷制备工艺计算原子利用率等任务，落实科学态度与责任（渗透环保意识）、科学思维（构建源头防治模型）、科学探究与实践（培养合作分析能力）。助力学生建立化学与可持续发展联系，提升环保素养，为教师提供贴近生活的结构化教学素材，提高教学效率。

第三节 环境保护与绿色化学 课时1 环境保护与绿色化学 一、知识目标 1.结合实例认识常见污染的成因和防治措施，能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害，掌握“三废”治理的常用方法与原理，能正确书写石灰石-石膏脱硫、汽车尾气催化转化的相关化学方程式。 2.理解绿色化学的核心内涵，掌握原子经济性的概念，掌握原子利用率的计算方法，能列举原子利用率为%的常见化学反应类型。 3.能运用绿色化学思想分析和讨论化工生产的相关问题，明确绿色化学与“先污染后治理”的理念差异。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：：通过分组讨论探究三废污染治理、绿色化工工艺等问题，提升合作交流与问题分析能力。 2.证据推理与模型认知：证据推理与模型认知：通过对比环氧乙烷两种制备工艺，推导原子经济性的意义，构建从源头防治环境污染的思维模型。 3.科学态度与社会责任：体会化学对节能环保、清洁生产等产业发展的重要价值，树立环境保护意识，形成节约资源、循环利用物质的可持续发展观念，增强社会责任意识。 一、教学重点 1.环境保护。 二、教学难点 1.环境保护。 内容是必修化学阶段的收尾应用类内容，是化学核心知识在社会发展领域的综合体现，承担着落实“科学态度与社会责任”化学核心素养的关键作用，充分凸显了化学对人类可持续发展的重要价值。 按照课标要求，本课时要求学生结合实例认识常见污染的成因与防治，理解绿色化学核心内涵，体会化学在环保领域的作用。教材按照“末端污染治理→源头污染预防”的逻辑编排，先梳理“三废”的来源与治理方法，再引入绿色化学与原子经济性概念，完成了从“先污染后治理”到“从源头消除污染”的观念升级，设置了多个讨论探究任务，贴近生产生活实际，符合必修阶段“从化学视角分析社会问题”的教学定位，侧重化学观念与可持续发展意识的建立，不追求过深的拓展，符合学生认知水平。 经过一个学期的高中化学学习，学生已经掌握了常见元素化合物性质、氧化还原反应等基础原理，对酸雨、雾霾、水华、垃圾分类等环境热点有一定的生活认知，也具备了分组合作探究的学习能力，能够结合已学知识分析简单实际问题。但学生对环境问题的认知多停留在生活常识层面，不清楚化学在污染治理、预防中的具体作用，多数学生对绿色化学的理解模糊，容易混淆原子利用率和产率的概念，也尚未主动建立化学知识与可持续发展的关联，环保意识多停留在口号层面，没有内化为化学学科观念，需要结合实例引导完成认知升级。 教学环节一 新课导入 【播放视频】化学与环境保护 【结合热点，设问引题】大家的感受都很真切，2025年世界环境日的中国主题正是“美丽中国我先行”，我们能感受到环境越变越好，这份变化背后离不开化学科学的重要贡献。老师这里有几个问题想问问大家：我们常听说的酸雨、雾霾、水华这些污染，本质是哪些化学物质造成的？已经产生的污染，我们可以用什么化学方法治理？能不能从源头就避免污染的产生呢？ 这些问题，都和我们本节课要学习的内容息息相关，今天就让我们一起走进《环境保护与绿色化学》，从化学视角探索保护地球家园的方法。 【设计意图】 1贴近生活，激发兴趣，提升参与度：以学生身边熟悉的环境变化对比作为导入，直观有冲击力，比抽象的污染概念更有代入感，通过自由分享调动学生的表达欲，快速吸引学生注意力，让学生主动参与到课堂中。 2.符合教学逻辑，自然过渡新课：通过层层递进的设问，从生活感受引导到化学问题的思考，契合本节课“实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移”的教学模型，自然引出本节课主题，让学生带着明确的问题进入后续的分组探究活动。 3.渗透学科价值与核心素养：通过环境改善的实例，让学生直观体会化学在环境保护、可持续发展中的重要作用，结合世界环境日主题渗透社会责任意识，提前铺垫本节课“形成节约资源、可持续发展意识”的情感目标。 教学环节二 化学与环境保护 任务1：请同学们分组讨论“三废”污染及解决方案。 【情景引入】人类和其他生物生存的生物圈，与大气圈、水圈、岩石圈不断进行着物质和能量交换，共同构成了地球生态系统。如今我们经常听到雾霾、酸雨、水体富营养化等环境问题，大家思考：这些环境问题主要是如何形成的？常见污染物可以分为哪几类？ 【师生活动】 【教师提问】请同学们四人一组，讨论5分钟，梳理问题：常见的生产生活污染物主要分为哪几类？ 【学生活动】：组讨论，结合生活经验和教材内容整理答案。 学生代表：我们认为污染物主要分为三类，就是常说的“三废”：废气来自化石燃料燃烧和工厂排放，废水来自工业废水和生活污水，废渣就是工业垃圾和生活垃圾。 【播放视频】“三废”污染 【教师讲解】：评价并总结：大家总结的非常准确，环境问题主要是人类活动产生的污染物超出了环境自净能力导致的，我们将污染物分为三类，即三废污染：①废气：化石燃料燃烧、工厂废气；②废水：工业废水、生活废水；③废渣：工业垃圾、生活垃圾。大气中的原生污染物会在环境中转化为次生污染物，引发多种严重环境问题。 【总结讲解】 一、化学与环境保护 1.化学与“三废”污染 ①废气（化学燃料燃烧及工厂废气） ②废水（工业废水、生活废水等） ③废渣（工业垃圾、生活垃圾等）。 【设计意图】通过问题驱动分组讨论，引导学生结合生活经验自主梳理核心概念，建立对环境问题的基本认知，培养学生合作交流能力。。 任务2：请同学们分组讨论大气污染物与次生污染物。 【交互动画】大气污染物与次生污染物 【师生活动】 【教师提问】：大气污染物的主要来源是什么，会形成哪些次生污染？之后每组派代表分享结果 【学生活动】：学生讨论后回答： 学生代表：大气污染除了火山喷发等自然原因，主要来自人类活动，化石燃料燃烧和工业生产产生的废气、颗粒物，经过复杂变化会形成次生污染物，造成酸雨、雾霾、光化学烟雾这些污染。 【总结讲解】 一、化学与环境保护 1.化学与“三废”污染 ⑵大气污染物与次生污染物 ①污染物主要来源：除了自然因素，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。③ 使土壤、作物的农药残留超标，造成环境污染 任务3：请同学们分组讨论环境污染的治理。 【情景引入】我们已经认识了“三废”污染，那该如何利用化学方法治理这些污染呢？请大家 1.酸雨的成因是什么？工业上治理含硫废气的原理是什么，写出涉及的反应，判断反应类型。 2.水华、赤潮的成因是什么？污水处理有哪些流程和常用方法？ 工业废渣和生活垃圾的处理原则是什么？ 【交互动画】环境污染的治理 【教师活动】：给大家8分钟讨论时间，之后各组分享结果。 【学生活动】：分组讨论，结合教材整理答案. 【总结讲解】 一、化学与环境保护 2.环境污染的治理 ⑴“废气”处理 含硫物质一般用石灰石-石膏法脱硫：SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O非氧化还原反应；2CaSO3+O2==CaSO4氧化还原反应。 汽车尾气催化转化原理： 2CO+2NO=====2CO2+N2氧化还原反应 ⑵“废水”处理 ①常用的污水处理方法有物理法、化学法和生物法等。 ②污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。 任务4：请同学们观看污水的处理视频并总结。 【播放视频】污水的处理 【总结讲解】 一、化学与环境保护 2.环境污染的治理 ⑵“废水”处理 ③“废水”处理流程 一级处理通常采用物理方法，即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经过一级处理后的水一般达不到排放标准，所以通常将一级处理作为预处理。 二级处理采用生物方法（又称微生物法）及某些化学方法，除去水中的可降解有机物等污染物。经过二级处理后的水一般可达到国家规定的排放标准。 三级处理主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等，对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用 水等。 任务5：请同学们分组讨论环境工业废渣处理。 【播放视频】环境工业废渣处理 【总结讲解】 一、化学与环境保护 2.环境污染的治理 ⑶废渣处理 ①无害化 垃圾焚烧处理、垃圾卫生填埋、废电池的特殊处理 ②减量化 在产品设计、制造、流通和消费过程中采用合理措施减少废物量 ③资源化 回收废弃塑料、废玻璃的回收利用 【设计意图】引导学生结合已学化学反应知识分析污染治理原理，落实“认识常见污染的成因和防治措施，体会化学对环保产业的重要性”的教学目标，培养学生运用化学知识解决实际问题的能力。 教学环节三 绿色化学 任务1：请同学们分组探讨什么是绿色化学？ 【情景引入】我们刚才学习的污染治理都属于“先污染后治理”的思路，那有没有办法从源头上消除污染呢？这就是我们要学习的绿色化学。 【师生活动】 【教师提问】：请同学们思考讨论：什么是绿色化学？我们如何衡量化工生产符合绿色化学的要求？ 【播放视频】绿色化学 【学生活动】讨论2分钟后发言：绿色化学就是环境友好化学，核心是从源头减少或者消除污染，不是先污染再治理；衡量标准是原子利用率，就是反应物中有多少原子转化为我们需要的目标产物。 【教师总结】：非常准确：绿色化学也称环境友好化学，核心思想是改变“先污染后治理”的模式，利用化学原理从源头减少或消除生产和应用过程中的有害化学物质，从根源上减少环境污染。 【总结讲解】 二、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。 任务2：请同学们分组探讨如何衡量绿色化学呢？ 【交互动画】原子经济性 【教师提问】：绿色化学提出原子经济性概念：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，原子利用率为%。那大家想想，哪些反应类型可以实现原子利用率%？ 【学生活动】：化合反应、加成反应、加聚反应，产物只有一种，所有原子都进入目标产物。 【总结讲解】 二、绿色化学 2. 原子经济性 ①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，这时原子利用率为100％。 任务3：请同学们分组探讨你能想到哪些原子利用率100%的反应？ 【情景引入】我们以乙烯制备环氧乙烷为例，两种不同工艺的原子利用率有什么区别呢？ 【交互动画】原子利用率100%的反应 【师生活动】 【教师提问】：原子利用率计算公式：，请同学们计算两种工艺的原子利用率。 【学生活动】氯代乙醇法：反应物总摩尔质=，目标产物摩尔质量=，原子利用率=% 催化氧化法：所有反应物都转化为目标产物，原子利用率=% 【教师总结】：可见催化氧化法完全符合绿色化学原子经济性要求，从源头减少了废物产生，比传统工艺更环保。绿色化学是可持续发展对化学提出的新要求，比如前沿研究的人工光合作用，就是通过模拟光合作用固定二氧化碳，制备燃料，既可以缓解温室效应，也能解决化石能源枯竭的问题，虽然目前离工业化还有距离，但未来前景非常广阔 【总结讲解】 二、绿色化学 2. 原子经济性 ②原子利用率为100%的化学反应类型 化合反应： 加聚反应： 加成反应： 任务4：请同学们分组讨论人工光合作用。 【交互动画】人工光合作用 【设计意图】通过具体计算让学生直观体会原子经济性的意义，落实“运用绿色化学思想分析化工生产问题，建立可持续发展意识”的教学目标。 一、化学与环境保护 1.化学与“三废”污染 ①废气 ②废水 ③废渣 ⑵大气污染物与次生污染物 2.环境污染的治理 ⑴“废气”处理 ⑵“废水”处理 ①常用的污水处理方法有物理法、化学法和生物法等。 ②污水处理常用化学方法：中和法、氧化还原法、沉淀法等。 ③“废水”处理流程 ⑶废渣处理 ①无害化 ②减量化 ③资源化 二、绿色化学 1.绿色化学 2. 原子经济性 ①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，这时原子利用率为100％。 ②原子利用率为100%的化学反应类型 化合反应： 加聚反应： 加成反应： 1．2025年世界环境日中国主题是“美丽中国我先行”。下列做法不符合这一主题的是 A．积极参与垃圾分类投放 B．深埋废旧电池防止污染 C．设计家庭低碳行动方案 D．回收化学实验后的废液集中处理 【答案】B 【解析】A．垃圾分类投放有助于资源回收利用，减少污染，A符合主题； B．深埋废旧电池会导致重金属渗入土壤和地下水，污染环境，B不符合主题； C．家庭低碳方案可减少碳排放，符合可持续发展理念，C符合主题； D．回收实验废液集中处理可避免环境污染，D符合主题； 故选B。 2．坚持绿色发展，建设美丽中国，是实现中华民族伟大复兴中国梦的重要内容。下列做法不符合绿色化学理念的是 A．合理施用农药和化肥，提高粮食产量 B．用易降解的聚乳酸塑料代替传统塑料 C．对煤进行气化、液化、脱硫等处理，不仅可以提高其利用率，且可以降低对环境的污染 D．将废弃电池作深埋处理，减少重金属对环境的污染 【答案】D 【解析】A．合理施用农药和化肥可减少环境污染并提高资源效率，符合绿色化学理念，A正确； B．使用易降解塑料减少白色污染，符合绿色化学理念，B正确； C．煤的气化、液化及脱硫处理提高利用率并降低污染，符合绿色化学理念，C正确； D．深埋废弃电池无法有效消除重金属污染，可能污染土壤和地下水，不符合绿色化学理念，D错误； 故答案选D。 3．“绿色生活”是一种能源、环保的生活理念，下列行为中符合该理念的是 A．随意丢弃旧电池 B．大量燃放烟花爆竹 C．将实验后的废液直接倒入水池中 D．尽量选择公共交通工具出行 【答案】D 【解析】A．随意丢弃旧电池会污染环境，不符合绿色生活理念，A错误； B．大量燃放烟花爆竹会释放污染物，加剧空气污染，B错误； C．实验废液直接倒入水池可能造成水污染或腐蚀管道，C错误； D．选择公共交通工具出行减少能源消耗和尾气排放，符合环保理念，D正确； 故选D。 4.下列实验操作或处理方法错误的是 A．若活泼金属着火，可立即用干燥沙土覆盖 B．取用液溴时，需戴手套和护目镜，并在通风橱中进行 C．实验后产生的废液应及时用自来水稀释，稀释后直接倒入下水道 D．对于有回收利用价值的有机废液，可用萃取或蒸馏的方法收集 【答案】C 【解析】A．活泼金属（如钠、钾）着火时，沙土隔绝氧气灭火，避免与水或二氧化碳反应加剧火势，A正确； B．液溴具有强挥发性和毒性，防护措施和通风橱操作是必要安全规范，B正确； C．化学废液需分类收集并专业处理，直接稀释倒入下水道违反环保和安全规定，C错误； D．萃取或蒸馏可有效回收有价值的有机废液，符合资源利用和环保要求，D正确； 故选C。 5.“绿水青山就是金山银山”。按照绿色化学思想，以下关于环境保护与绿色化学的说法正确的是 A．对生产过程中产生的废弃物进行集中填埋处理 B．化工厂将废气直接排放到高空中，减少对地面的污染 C．绿色化学的核心思想是先污染后治理 D．2，原子利用率为100% 【答案】D 【解析】A．对生产过程中产生的废弃物进行集中填埋处理，会污染土壤和地下水，A错误； B．化工厂将废气直接排放到高空中，减少对地面的污染，会对大气造成污染，应该将废气中的有害气体处理后再排放，B错误； C．绿色化学的思想是改变先污染后治理的观念，利用化学原理和技术手段，从源头减少或消除环境污染，C错误； D．反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率为100％，D正确； 故选D。 本节课采用问题驱动+分组探究的教学模式，引导学生结合生活实例认识环境污染的成因与治理方法，帮助学生建立了绿色化学的核心观念，落实了可持续发展的化学核心素养，基本达成预设教学目标。课堂中学生参与度较高，能主动联系生活实际分析问题，但教学中发现部分学生对原子利用率与产率的概念区分模糊，对化工生产中绿色化学的实际应用体会不深。后续教学可增加本地污染治理实例素材，补充对比练习澄清概念误区，进一步强化学生的环境保护意识。 / 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