第4章 第3节 硫和氮的氧化物 第3课时.doc

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。‎ 教学重点 ‎ 了解酸雨的形成和危害 教学难点 ‎ 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？‎ ‎ 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。‎ ‎（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。‎ ‎（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。‎ ‎2.‎1972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”的活动，其中1983年的主题是防治酸雨。‎ 8‎ ‎3.1985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。‎ ‎（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。‎ ‎ 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15 000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1 380多万元。‎ ‎（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）‎ ‎［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？‎ ‎（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 8‎ ‎ 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。‎ ‎（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？‎ ‎ 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。‎ ‎ 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。‎ 8‎ ‎ 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。‎ ‎ 生：（学生讨论总结NO2、SO2在工业中的应用）‎ ‎（投影）‎ 合成硫酸：2SO2+O2SO3 SO3+H2O====H2SO4‎ 合成硝酸：4NO2+O2+2H2O====4HNO3‎ ‎4NO+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：‎ c()=2.0×10-6 mol·L-1‎ c(Na+)=3×10-6 mol·L-1‎ c(Cl-)=6×10-6 mol·L-1‎ c()=2.8×10-5 mol·L-1‎ c()=2.3×10-5 mol·L-1‎ 则此次降雨雨水的pH接近于〔提示：pH=lgc（H+）〕( )‎ A.3 B‎.4 C.5 D.6‎ ‎ 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。‎ 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()+c(Na+)=c(Cl-)+c()+‎2c()，求出c(H+)=8×10-5 mol·L-1，pH=-lg8×10-5≈4。‎ ‎ 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）‎ ‎［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(NH4)2SO‎4”‎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673 K时，废气以每小时‎5 m3‎的速度通过V2O5催化剂层与NH3(20 dm3·h-1)混合，再喷入水(‎290 g·h-1)，此时气体温度迅速由约673 K下降为473 K，在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体。”‎ ‎(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。‎ 8‎ ‎③为什么要冷却？‎ ‎④如果某厂每天排放10 ‎000 m3‎这种废气，按上述方法把SO2回收为(NH4)2SO4，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)‎ ‎(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。‎ ‎ 生：(1)①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‎5 m3‎中SO2的量为‎5 m3‎×103 dm3·m-3×0.2%=10 dm3,每小时通入NH3的量为20 dm3,故SO3与NH3的物质的量之比为1∶2。‎ ‎③因铵盐受热易分解，适当冷却有利于(NH4)2SO4的生成。‎ ‎④每月排放废气中的SO2的质量为：‎ ‎30 d×10 ‎000 m3‎·d－1×‎103L·m－3×0.2%××‎64 g· mol－1=1.71×‎106 g=1.71 t。‎ 设1.71 t SO2完全转化得SO3的质量为x，‎ SO2 ~ SO3‎ ‎64 80‎ ‎1.71 t x x≈2.14 t 设又需NH3的质量为y，生成(NH4)2SO4的质量为z，‎ SO3 + 2NH3+H2O====(NH4)2SO4‎ ‎80 34 132‎ ‎2.14 t y z 求得y≈0.91 t z≈3.53 t ‎(2)①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。‎ ‎［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。‎ 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+NO ‎2SO2+O2====2SO3 例2：‎ SO3+H2O====H2SO4‎ 8‎ ‎2SO2＋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.SO2溶解于水 B.NO2溶解于水 C.CO2溶解于水 D.Cl2溶解于水 答案:AC ‎2.将SO2气体缓缓通入下列各溶液中，随着SO2的通入，而溶液的酸性先变弱后变强的是( )‎ A.溴水 B.氢硫酸 C.氢氧化钠 D.亚硫酸 答案:B ‎3.下列所述情况可能引起水污染的是( )‎ ‎①城市生活污水的任意排放 ②农业生产中农药、化肥使用不当 ③海上油轮石油泄漏 ④工业生产中废液、废渣、废气的排放 A.只有①② B.只有①④ C.只有②④ D.①②③④‎ 答案:D ‎4.环保部门每天通过新闻媒体向社会发布以污染物浓度为标准确定空气质量的信息。这些污染物是( )‎ A.二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒 B.二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳 C.三氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒 D.稀有气体、氮氧化物、悬浮颗粒 答案:A ‎5.飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降。它与空气中的SO2和O2接触时，SO2会部分转化为SO3，使空气的酸度增加，环境污染更为严重。其中飘尘所起的作用可能是（ ）‎ A.氧化剂 B.还原剂 C.催化剂 D.载体 答案:C ‎6.某冶炼厂利用炼铜产生的SO2生产硫酸，变废为宝，化害为利。其原理是（ ）‎ A.利用了SO2的水溶性，将SO2直接通入水中 B.利用了SO2的氧化性，将SO2直接通入水中 C.利用了SO2的氧化性，使其与O2反应而转化为SO3，再与水反应 D.利用了SO2的还原性，使其与O2反应而转化为SO3，再与水反应 答案:D ‎7.（1）在碘化钾淀粉溶液中，滴加少量次氯酸钠溶液，立即会看到溶液变蓝色，这是因为______________________________，反应的离子方程式是______________________________。‎ ‎（2）在碘和淀粉形成的蓝色溶液中，滴加亚硫酸钠溶液，发现蓝色逐渐消失，这是因为______________________________，反应的离子方程式是______________________________。‎ ‎（3）对比（1）和（2）实验所得的结果，将I2、ClO－、按氧化性由强到弱顺序排列为 8‎ ‎______________________________。‎ 解析：淀粉溶液变蓝的原因是溶液中存在I2，可由题目提供的反应物及产物中是否有I2，推断出反应的方程式。进一步来确定I2、ClO－、氧化性强弱。‎ 答案：（1）I－被氧化成I2遇淀粉变蓝 2I－＋ClO－＋H2O====I2＋Cl－＋2OH－‎ ‎（2）I2被还原成I－ I2＋＋H2O====＋2H＋＋2I－ （3）ClO－＞I2＞‎ ‎8.环境污染造成生态失衡，请看下例：某地一池塘，原来生长着丰富的水生植物和多种鱼虾，后来由于化工厂将大量污水排入池塘中，使其水质恶化，各种水生生物先后死亡。根据以上材料，回答下列问题：‎ ‎（1）从生态平衡角度看，池塘这种变化说明了______________________________。‎ ‎（2）造成这种变化的原因是______________________________。‎ ‎（3）经检测，污水含有0.012 mol·L-1的游离溴，可用亚硫酸钠除去污水中的溴，请写出化学方程式：______________________________。‎ ‎（4）处理这种污水‎5 L，至少需要加入0.05 mol·L-1的亚硫酸钠溶液____________L，才能将溴全部除去。‎ ‎(5)要使池塘恢复本来面目，首先要解决的问题是______________________________。‎ 答案:（1）破坏了生态平衡 ‎（2）池塘里的水被化工厂的污水污染 ‎（3）Na2SO3+Br2+H2O====Na2SO4+2HBr ‎（4）1.2‎ ‎(5)将污水处理成无污染的水质才能排放 习题详解 ‎1.答案：CaCO3CaO+CO2↑‎ CaO+SO2====CaSO3 2CaSO3+O2====2CaSO4‎ ‎2.答案：(1)发动机点火时产生电火花，使空气中的N2与O2反应生成NO。N2+O22NO ‎(2)2NO+2CO====2CO2+N2‎ ‎(3)①②‎ ‎3.答案：A 点拨：NO、NO2、SO2等都会对空气造成污染。而N2是空气中的主要成分之一，不污染空气。‎ ‎4.答案：C 点拨：因为NO极易与空气中的氧气反应生成NO2，因此不能用排空气法收集。‎ ‎5.答案：C 点拨：SO2漂白原理是SO2与有色物质反应生成无色的不稳定的化合物，属化学变化，但不是氧化还原反应；B、D漂白原理相同，都是它们与水反应生成HClO，HClO具强氧化性，将有色物质氧化而漂白，属化学变化；活性炭具有吸附作用，使红墨水褪色而非化学变化。‎ ‎6.答案：D 点拨：×2=×2‎ m(NO2)=‎‎2.3 g 8‎ ‎7.答案：D 点拨：NO2与H2O反应的方程式为3NO2+H2O====2HNO3+NO，反应中N元素化合价既升高又降低，所以NO2既是氧化剂又是还原剂。‎ ‎8.答案：C ‎9.答案：（1）2SO2+O22SO3‎ ‎（2）Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O ‎(3)3NO2+H2O====2HNO3+NO 点拨：由题意知X是SO2，Y是Cl2，Z是NO2。‎ ‎10.答案：根据方程式可知：‎ S ~ SO2‎ ‎32 g‎ ‎‎64 g ‎100 t×0.64% m(SO2)‎ m(SO2)=1.28 t V(SO2)=×‎22.4 L·mol-1=4.48×‎‎105 L S ~ SO2 ~ H2SO4‎ ‎32 g‎ ‎‎98 g ‎100 t×0.64%×‎360 ‎‎ m×98%‎ m=72 t ‎（1）1.28 t （2）4.48×‎105 L （3）72 t ‎11.略 8‎