第4章 第3节 硫和氮的氧化物 第3课时

1/16第3课时教学设计三维目标知识与技能1.了解酸雨的形成和危害，通过实践活动认识保护环境的重要性，增强环保意识。2.认识光化学烟雾等环境保护事件，掌握环境保护知识。3.培养学生观察能力、自学能力及资料、信息处理与科学抽象能力，对学生进行内因与外因辩证统一的教育。过程与方法1.通过对酸雨形成和危害的认识，培养学生理论联系实际的能力，激发学生学习化学的兴趣。2.培养学生探索新知识的欲望，且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。情感、态度与价值观通过SO2和氮化合物对环境危害的认识和学习，对学生进行量变到质变、对立统一规律等辩证唯物主义观点教育，更重要的是让学生了解氮氧化物对环境的污染，增强环保意识，激发学生热爱科学、献身科学的精神。促进学生关注社会生活，形成社会责任感和良好的社会公民意识。ticjeRc2PN教学重点了解酸雨的形成和危害教学难点2/16培养学生用新知识解决实际问题的能力教具准备多媒体视频、音频素材、有关酸雨的图片教学过程图片导课投影：煤和石油燃烧时的滚滚浓烟：师：由于工农业生产的迅猛发展，空气受到了不同程度的污染，在工厂废气的滚滚浓烟中，主要含有哪些有害气体在危害我们的生活呢？ticjeRc2PN生：粉尘和气体SO2、CO和氮氧化物等）师：现在不少地区雨水的pH小于5.6，当雨水的pH小于5.6时，我们就称它为酸雨。我国是世界上三大酸雨区之一。ticjeRc2PN视频）有关酸雨危害的纪录片师：由刚才的材料，我们看到了酸雨对工农业生产和社会发展的危害性很大，下面让我们共同走进酸雨的发展历史。ticjeRc2PN用多媒体展示文字资料和图片资料）1.1872年，美国化学家Smith，首先提出了“酸雨”一词，直到本世纪40年代，酸雨问题才引起人们的广泛关注。ticjeRc2PN2.1972年6月5日，具有历史意义的人类环境会议在瑞典首都斯德哥尔摩召开，通过了著名的《人类环境宣言》，并确定每年6月5日为“世界环境日”。从1974年起，每年由联合国环境规划署确定一个主题，开展“世界环境日”的活3/16动，其中1983年的主题是防治酸雨。ticjeRc2PN3.1985年，几场酸雨过后，我国四川奉节县9万亩华山松全部枯死，重庆南山2.7万亩马尾松死亡过半。师：酸雨的危害如此之大，造成酸雨的罪魁祸首是谁呢？——是二氧化硫和氮氧化物等，二氧化硫、氮氧化物因为其巨大的危害已经被人们日益关注。ticjeRc2PN录音资料）酸雨的危害SO2是主要的大气污染物之一，它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病，它还是形成酸雨的罪魁祸首之一。酸雨可谓“空中死神”，已成为全球性的环境问题。ticjeRc2PN猖獗的酸雨严重地威胁着地球。据资料记载，仅在1980年一年内，美国和加拿大就有5万余人成了酸雨的猎物。比利时是西欧酸雨污染最为严重的国家，它的环境酸化程度已超过正常标准的16倍。在意大利北部，5%的森林死于酸雨。瑞典有15000个湖泊酸化。挪威有许多马哈鱼生活的河流已被酸雨污染。世界古迹、桥梁受酸雨腐蚀越来越快。号称世界最大的露天博物馆智利复活岛上的石雕人像，正面临着解体和倒塌的威胁，美国每年花在修理受损古迹方面的费用超过了50亿美元。闻名世界，代表我国古建筑精华的北京汉白玉石雕，近年来也遭到意想不到的损害，故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样的浮雕花纹，50多年前图案清晰可辨，如今却大多模糊不清，甚至成光板。我国江苏、安徽、湖北、福建、江西、浙江七省的农田曾经受酸雨影响造成经济损失一年达1380多万元。ticjeRc2PN4/16图片）有关酸雨危害的图片师：同学们，从以上材料中，我们已经认识了酸雨的危害，你能否总结酸雨的危害主要体现在哪些方面呢？学生共同讨论，找一名同学汇报讨论结果，其他同学补充）ticjeRc2PN［小结投影］3.酸雨危害1）对人体健康造成直接危害。2）破坏森林、草原和农作物。3）土壤酸性增强，湖泊酸化，生态环境受损。4）破坏建筑物。……师：同学们，从刚才的讨论中，我们已经认识了酸雨的危害，也明确了酸雨的主要成分是硫酸，硫酸型酸雨是如何形成的呢？我们如何防止或减少酸雨的形成呢？ticjeRc2PN学生共同讨论，找一名同学汇报讨论结果，其他同学补充）视频）有关酸雨形成的纪录片展示：有关酸雨形成的图片5/16师：同学们，从刚才的纪录片和图片中，你能否总结硫酸型酸雨是如何形成的呢？［归纳小结］酸雨的形成以硫酸型酸雨形成为例）师：氮氧化物是如何形成酸雨的呢？转化成硝酸3NO2+H2O====2HNO3+NO）［板书］三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染生：二氧化硫和二氧化氮为大气的主要污染物，能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。煤和石油中含杂质硫，在燃烧中将排放酸性气体SO2；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨。ticjeRc2PN讨论）通过学习，你认为应该怎样控制酸雨的产生呢？你有哪些防治酸雨的措施呢？6/16生：酸雨的防治：1.控制酸性物质的排放；2.改变能源结构，开发利用清洁能源等等。［阅读］资料卡片防治酸雨的措施1.调整能源结构，发展清洁能源，优化能源质量，提高能源利用率，减少燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物等。2.加强环境管理，强化环保执法，严格控制二氧化硫的排放量。3.研究、开发适合我国国情的二氧化硫治理技术和设备。1）原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40%~60%的无机硫。2）改进燃烧技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。3）对煤燃烧后形成的烟气脱硫。目前主要用石灰法，脱硫效果较好，可以除去烟气中85%~90%的二氧化硫，但是成本较高。ticjeRc2PN师：如果说酸雨的形成SO2、NO2是元凶的话，那么NO、NO2等氮氧化物在其他方面的危害也是巨大的。视频）日本东京和英国伦敦的光化学烟雾事件师：NO、NO2造成的日本东京和英国伦敦的光化学烟雾事件，都位列世界十大公害事件，在历史上和今天认识它都有深远意义。由此可见NO、NO2和SO2等一旦污染空气，人类将无法逃避，无处可藏。为了我们的家园，为了人类自己，我们应从方方面面注意防止环境污染，保护环境。ticjeRc2PN师：不过事物都有两面性，二氧化硫及二氧化氮对环境有很大的危害，但同时在工业生产中，它们也有非常重要的应用。ticjeRc2PN7/16生：学生讨论总结NO2、SO2在工业中的应用）投影）合成硫酸：2SO2+O2催化剂加热SO3SO3+H2O====H2SO4合成硝酸：4NO2+O2+2H2O====4HNO34NO+3O2+2H2O====4HNO3［例题剖析］例1）酸雨是因过度燃烧煤和石油，生成硫和氮的氧化物溶于水，生成了H2SO4和HNO3的缘故。分析某次雨水的数据如下：ticjeRc2PNc(4NH=2.0×10-6mol·L-1c(Na+=3×10-6mol·L-1c(Cl-=6×10-6mol·L-1c(24SO=2.8×10-5mol·L-1c(3NO=2.3×10-5mol·L-1则此次降雨雨水的pH接近于〔提示：pH=lgcH+）〕(A.3B.4C.5D.6ticjeRc2PN生：本题关键是求出溶液中的H+浓度是多少，这样就可以由pH的定义直接求解了。溶液中阳离子所带的正电荷总数应该等于阴离子所带的负电荷总数。根据电荷守恒就能够找到正确答案。ticjeRc2PN教师精讲：在溶液里，阳离子所带的正电荷总数应该等于阴离子所带的负电荷总数。根据电荷守恒的原则，有c(H++c(4NH+c(Na+=c(Cl-+c(3NO+2c(24SO，求出c(H+=8×10-5mol·L-1，pH=-lg8×10-5≈4。ticjeRc2PN8/16师：这是一道以酸雨为背景，考查溶液中电荷守恒的习题。请大家思考应该怎样测定酸雨的pH呢？学生讨论实验方案）ticjeRc2PN［小结］雨水的酸碱度的测定方法方法：1.用pH试纸。把待测液滴在pH试纸上，然后把试纸显示的颜色跟标准比色卡对照）2.用数字pH计。浸入待测液即可读数，精度为0.1）例2）为了除去工业废气中的SO2，查得一个“将SO2转化为(NH42SO4”的资料。摘录于下：“一个典型实例：初步处理后的废气含0.2%(体积分数，下同SO2和10%O2，在673K时，废气以每小时5m3的速度通过V2O5催化剂层与NH3(20dm3·h-1混合，再喷入水(290g·h-1，此时气体温度迅速由约673K下降为473K，在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体。”ticjeRc2PN(1阅读上文后，请回答下列问题：①按反应式2SO2+O22SO3,SO2和O2的物质的量之比为2∶1，资料中为什么用1∶50？②计算混合气体中SO3和NH3的物质的量之比。③为什么要冷却？④如果某厂每天排放10000m3这种废气，按上述方法把SO2回收为(NH42SO4，估计每月(30天需多少吨氨？可得多少吨硫酸铵？(注：废气体积按标准状况计ticjeRc2PN9/16(2结合具体情况，提出合理方案。①某工业废气中含0.4%SO2和0.5%O2，你看该怎样利用上述资料？②如果某工厂没有氨，只有生石灰，你看又该怎样利用上述资料？学生讨论这种密切联系工业型习题的解法，关键是关系式的应用）师：本题以工业废气的处理为主题，涉及了提高原料转化率、铵盐的热稳定性、钙基固硫等知识，同时要求学生有根据具体情况，提出新的合理方案的能力。ticjeRc2PN生：(1①增大氧气的投料量可大大提高SO2转化为SO3的转化率。②每小时5m3中SO2的量为5m3×103dm3·m-3×0.2%=10dm3,每小时通入NH3的量为20dm3,故SO3与NH3的物质的量之比为1∶2。ticjeRc2PN③因铵盐受热易分解，适当冷却有利于(NH42SO4的生成。④每月排放废气中的SO2的质量为：30d×10000m3·d－1×103L·m－3×0.2%×14.221molL×64g·mol－1=1.71×106g=1.71t。ticjeRc2PN设1.71tSO2完全转化得SO3的质量为x，SO2~SO364801.71txx≈2.14t设又需NH3的质量为y，生成(NH42SO4的质量为z，SO3+2NH3+H2O====(NH42SO4803413210/162.14tyz求得y≈0.91tz≈3.53t(2①因含O2量不够，SO2转化不完全，可先往废气中充入一定量的空气，以提高O2含量。②可用生石灰代替NH3，它与SO3作用生成CaSO4。教师精讲：本题从酸雨产生的源头探讨了变废为宝的措施，既考查学生对关系式法解决化学计算的能力，又可以启发学生思考排除酸雨产生的污染源的新思路。考查了学生理论联系实际的能力，促进学生关注社会、关注生活的社会责任感与公民意识的形成。ticjeRc2PN［课堂小结］本节课通过SO2和氮化合物对环境危害的认识和学习，让学生了解氮氧化物对环境的污染，增强环保意识，激发学生热爱科学、献身科学的精神。促进学生关注社会生活，形成社会责任感和良好的社会公民意识。ticjeRc2PN板书设计三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染1.酸雨：pH小于5.6的雨水叫酸雨。例1：2.酸雨的形成：3NO2+H2O====2HNO3+NO2SO2+O2====2SO3例2：SO3+H2O====H2SO411/162SO2＋2H2O＋O22H2SO4例3：3.NO2、SO2在工业中的应用活动与探究1.请查找资料，了解生产和生活中减少二氧化硫排放的具体措施，并结合二氧化硫的性质进行分析。2.根据所学知识，你知道采取什么办法能解决下列问题吗？1）治理已酸化的湖泊和土壤。2）保护暴露在大气中的建筑。3.调查当地的空气污染情况，分析当地空气污染成因，练习测定雨水的pH。随堂练习1.下列气体溶解于水，没有发生氧化还原反应的是）A