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微项目论证重污染天气“汽车限行”的合理性——探讨社会性科学议题一、社会性科学议题1.含义社会性科学议题指由利用当代科学技术研究开发所引起的一系列与社会伦理道德、经济发展及______________等紧密相关的社会性问题。自然生态环境2.社会性科学议题的分析框架二、社会性科学议题中利与弊分析的视角三、科学论证的水平水平标准水平1有笼统的观点,缺少必要的资料水平2有观点和资料,缺少从资料到观点的推理过程或者推理过程不合理,或者资料不充分水平标准水平3有观点、资料以及从资料到观点的推理过程;资料充分,推理过程合理水平4有观点、资料以及从资料到观点的推理过程;资料充分,推理过程合理;考虑可能的反驳及其证据【情境·思考】在冬季,各地会根据雾霾天气的情况,采取汽车单双号限行的措施。限行的原因与汽车的尾气有关,汽车尾气中有害的气体有哪些?有什么危害?提示:汽车尾气中含有氮的化合物:NO、NO2、NH3,它们会对人体产生直接危害,NO、NO2还会引起酸雨、光化学烟雾等。项目活动科学认识社会性科学议题,寻找利与弊【探究总结】1.科学分析议题,理清议题中的科学问题和科学知识(1)“汽车限行”议题的科学问题。汽车尾气中含有氮的化合物:NO、NO2、NH3;雾霾中含有:硝酸盐()、铵盐();3NO4NH(2)氮及其化合物之间的转化关系。①化合价角度:如N2转化为NO,氮元素化合价升高,应加化合价降低的氧化剂。②物质类别角度:如单质转化为氧化物,根据元素守恒,应加含氧元素的物质。2.“汽车限行”措施的利与弊视角利弊环境减少有害气体的排放,减轻空气污染和温室效应经济促使人们购买第二辆汽车,汽车销量增加,促进经济发展导致汽车保有量增加社会缓解道路交通压力增加公共交通压力,导致人们出行不便【迁移应用】1.如图表示汽车尾气净化器处理汽车尾气的过程。有关叙述不正确的是()A.CO氧化为CO2所需氧来源于NOxB.汽车安装这种净化器后,能避免铅污染C.Pt-Rh催化剂化学反应前后质量不变D.使用该净化器能减少酸雨的发生【解析】选B。由题目的信息可知:CO氧化为CO2所需氧来源于氮的氧化物,汽车安装这种净化器后,能避免一氧化碳、氮的氧化物造成的空气污染,不是铅污染;Pt-Rh催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变;氮的氧化物也会造成酸雨,因此使用该净化器能减少酸雨的发生。2.今天,汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具,但是,随着汽车数量的增多,汽车尾气产生的污染成为引起光化学烟雾的主要危害之一,目前,全国各省市实行汽车限行。机动车尾气净化器可以有效缓解此类污染,它的特色之一是使一氧化碳与一氧化氮在催化剂的条件下反应生成二氧化碳和氮气。(1)写出尾气净化器中所发生反应的文字表达式__。(2)下列不属于大气污染物的是____________(填序号)。①CO②CO2③SO2④O2⑤可吸入颗粒物【解析】(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂的作用下能生成二氧化碳和氮气,反应的文字表达式:一氧化碳+一氧化氮二氧化碳+氮气。(2)空气的污染物包括有害气体和粉尘,有害气体主要为二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳,二氧化碳和氧气不属于大气污染物。催化剂答案:(1)一氧化碳+一氧化氮二氧化碳+氮气(2)②④催化剂项目活动以硫酸厂建立的利弊为例,学习科学论证,论证利与弊【活动探究】1.探究思路2.建立硫酸厂的利和弊角度利弊环境对空气、土壤、水体造成污染经济带来经济效益、促进当地经济发展,提高居民的收入社会解决当地的就业问题,加快现代化进程占用当地的土地、水源等【探究总结】接触法制硫酸1.原理(1)燃烧硫或煅烧硫铁矿制二氧化硫;(2)用二氧化硫氧化成三氧化硫;(3)三氧化硫与水反应成硫酸。2.设备3.主要方程式(1)4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2(2)2SO2+O22SO3(3)SO3+H2O====H2SO4点燃====【迁移应用】1.化工厂厂址选择是一个复杂的问题,受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在()①靠近原料产地,远离消费中心②靠近消费中心,稍偏离原料产地③交通便利,人口稠密的居民区④建在环保要求高的地区,便于“三废”的治理A.①②③④B.①③④C.①②④D.②【解析】选D。由于硫酸是腐蚀性液体,运输价格比较高,这就决定了硫酸厂靠近消费中心,比靠近原料产地更为有利,故①错,②对。硫酸厂对环境的污染比较严重,因此不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区,故③④错误。2.有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的是()A.甲地有丰富的硫铁矿资源,水源、能源充足,交通便利,是风景秀丽的旅游胜地,虽当地使用硫酸的工业不多,但为提高当地经济效益宜建硫酸厂B.为减少SO2对空气的污染,可以建高烟囱,使含SO2的尾气在高空扩散稀释,到达地面时达到安全浓度C.硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体烧渣、废酸和废水等D.选择硫酸厂厂址时,当经济利益与环保问题有冲突时,为提高人们的物质生活水平,应先考虑经济利益的问题【解析】选C。硫酸厂是污染性企业,不宜建在风景区,A错误;建高烟囱,只是减弱了本地污染,易引起其他地区污染,B错误;硫酸厂的建设,必须经济利益和环境保护综合考虑,D错误。课题任务:以硫及其化合物、氮及其化合物的知识为载体,解决酸雨的防治问题【情境创设】柳州蝶变:从“酸雨之都”到“宜居花城”在上世纪80至90年代,广西柳州传统重工聚集,粗放型发展模式使大气遭到严重污染,年酸雨出现频率最高达98%,被列为全国四大“酸雨之都”之一。作为广西最大的工业基地和西南工业重镇,柳州市多年来一直努力在工业发展与环境保护之间寻求平衡,现已成为践行绿色发展理念的城市典范。近20多年来,柳州市经过酸雨治理,生态建设和新型工业化探索,已经由过去的“酸雨之都”蜕变为“宜居花城”。在绿色发展理念的指引下,柳州实现了经济效益与环境效益的统一,工业发展与生态环境的良性互动,走出了一条“生态工业城”的发展新路。如今柳州也已成为国家低碳试点城市、国家循环经济示范城市。【素养解读】1.核心素养(1)科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的问题,能从问题和假设出发,依据研究目的,设计探究方案。(2)科学态度与社会责任:具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。2.素养目标通过课题的探究学习,掌握硫、氮及其化合物的相关知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。【素养探究】【探究一】酸雨成分的分析1.某同学查阅资料得知:酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。中国的酸雨多为硫酸型酸雨,少为硝酸型酸雨。各种机动车排放的尾气是形成酸雨的重要原因。(1)酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。以5.6为标准是因为正常雨水的pH大约为5.6,请分析原因。提示:空气中含有CO2,CO2与雨水反应生成碳酸,故雨水的pH约为5.6。(2)“硝酸型酸雨”是如何形成的?提示:氮的氧化物NO2、NO与雨水反应生成硝酸,使雨水的pH小于5.6,发生的反应为2NO+O2====2NO2,3NO2+H2O====2HNO3+NO。(3)某测定酸雨的站点,对取得的酸雨样品进行了pH的测定,随时间推移,得到了如下实验数据。试分析酸雨的类型、形成原因及pH随时间变化的原因。时间(h)开始81624324048pH5.04.84.54.34.24.04.0提示:隔一段时间检测,发现pH逐渐减小,酸性增强,发生的反应为2H2SO3+O2====2H2SO4,酸雨样品中的H2SO3逐渐被氧化成H2SO4,使溶液的酸性增强,由此可以得出酸雨形成过程为二氧化硫与水反应SO2+H2O====H2SO3,酸雨为硫酸型酸雨。(4)如何设计实验证明(3)中的结论,请写出你的思路,并与同学们进行交流。提示:①取一定量上述雨水,加入足量盐酸,再加热将产生的气体通入品红溶液中,品红溶液褪色;②取①反应后的雨水于另一试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀;如图:【探究二】防止酸雨的措施的选择2.通过近20年的治理,柳州空气的二氧化硫含量已于2006年达标。(1)把煤燃烧产生的废气通入CaCO3与水形成的浆状物,可以起到很好的脱硫效果,同时制得副产品石膏。试写出有关反应的化学方程式。提示:由于亚硫酸的酸性大于碳酸,故发生的反应为SO2+CaCO3====CaSO3+CO2,CaSO3再被氧气氧化:2CaSO3+O2====2CaSO4。(2)为了持续打好环保战,柳州市政府推广绿色低碳的出行方式,大力支持当地清洁车辆的生产与使用,如使用纯电动汽车。这些措施可以大大减少汽车尾气的排放,汽车尾气的主要污染气体有哪些?对环境造成的主要危害有哪些?提示:汽车尾气的主要污染气体为CO、NO、NO2等,对环境造成的主要危害有光化学烟雾、酸雨等。(3)为了彻底修复城市生态,进一步改造城市风貌,柳州市不仅做了“节能减排”的减法,还进行“绿色覆盖”的加法,实施了一系列城市绿化建设工程。这些做法体现了什么环境治理的思想?提示:柳州市的做法体现了环境治理的两种措施:①控制进入大气、土壤和水体的碳、硫和氮等化合物的量;②增强生态系统对碳、硫和氮等化合物的吸收能力。【探究三】迁移应用3.水华指淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象,是藻类大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。你能解释原因吗?可以采取什么措施防止这种现象的发生?提示:水华发生的主要原因是生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后,水体富营养化,引起藻类大量繁殖。为了防止水体富营养化可采取以下措施:①严控水域附近建设氮肥厂、磷肥厂;②禁止含磷洗涤剂的使用;③工业、生活废水去营养化处理;④合理使用氮肥、磷肥。【素养评价】1.科学态度——水平2:能运用所学的化学知识和方法解释生产、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。2.科学探究——水平4:能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,根据假设提出多种探究方案,评价和优化方案。3.科学态度——水平2:能运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。4.科学态度与社会责任——水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。5.科学态度与社会责任——水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。