2019-2020年高考化學 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 第3課時教案.doc

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2019-2020年高考化學 第三節(jié) 硫和氮的氧化物 第3課時教案 三維目標 知識與技能 1.了解酸雨的形成和危害，通過實踐活動認識保護環(huán)境的重要性，增強環(huán)保意識。 2.認識光化學煙霧等環(huán)境保護事件，掌握環(huán)境保護知識。 3.培養(yǎng)學生觀察能力、自學能力及資料、信息處理與科學抽象能力，對學生進行內(nèi)因與外因辯證統(tǒng)一的教育。 過程與方法 1.通過對酸雨形成和危害的認識，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力，激發(fā)學生學習化學的興趣。 2.培養(yǎng)學生探索新知識的欲望，且在實驗研究中培養(yǎng)求實、進取的優(yōu)良品質(zhì)。 情感、態(tài)度與價值觀 通過SO2和氮化合物對環(huán)境危害的認識和學習，對學生進行量變到質(zhì)變、對立統(tǒng)一規(guī)律等辯證唯物主義觀點教育，更重要的是讓學生了解氮氧化物對環(huán)境的污染，增強環(huán)保意識，激發(fā)學生熱愛科學、獻身科學的精神。促進學生關注社會生活，形成社會責任感和良好的社會公民意識。 教學重點 了解酸雨的形成和危害 教學難點 培養(yǎng)學生用新知識解決實際問題的能力 教具準備 多媒體視頻、音頻素材、有關酸雨的圖片 教學過程 圖片導課投影：煤和石油燃燒時的滾滾濃煙： 師：由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，空氣受到了不同程度的污染，在工廠廢氣的滾滾濃煙中，主要含有哪些有害氣體在危害我們的生活呢？ 生：粉塵和氣體（SO2、CO和氮氧化物等） 師：現(xiàn)在不少地區(qū)雨水的pH小于5.6，當雨水的pH小于5.6時，我們就稱它為酸雨。我國是世界上三大酸雨區(qū)之一。 （視頻）有關酸雨危害的紀錄片 師：由剛才的材料，我們看到了酸雨對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會發(fā)展的危害性很大，下面讓我們共同走進酸雨的發(fā)展歷史。 （用多媒體展示文字資料和圖片資料） 1.1872年，美國化學家Smith，首先提出了“酸雨”一詞，直到本世紀40年代，酸雨問題才引起人們的廣泛關注。 2.1972年6月5日，具有歷史意義的人類環(huán)境會議在瑞典首都斯德哥爾摩召開，通過了著名的《人類環(huán)境宣言》，并確定每年6月5日為“世界環(huán)境日”。從1974年起，每年由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署確定一個主題，開展“世界環(huán)境日”的活動，其中1983年的主題是防治酸雨。 3.1985年，幾場酸雨過后，我國四川奉節(jié)縣9萬畝華山松全部枯死，重慶南山2.7萬畝馬尾松死亡過半。 師：酸雨的危害如此之大，造成酸雨的罪魁禍首是誰呢？——是二氧化硫和氮氧化物等，二氧化硫、氮氧化物因為其巨大的危害已經(jīng)被人們?nèi)找骊P注。 （錄音資料）酸雨的危害 SO2是主要的大氣污染物之一，它對人體的直接危害是引起呼吸道疾病，它還是形成酸雨的罪魁禍首之一。酸雨可謂“空中死神”，已成為全球性的環(huán)境問題。 猖獗的酸雨嚴重地威脅著地球。據(jù)資料記載，僅在1980年一年內(nèi)，美國和加拿大就有5萬余人成了酸雨的獵物。比利時是西歐酸雨污染最為嚴重的國家，它的環(huán)境酸化程度已超過正常標準的16倍。在意大利北部，5%的森林死于酸雨。瑞典有15 000個湖泊酸化。挪威有許多馬哈魚生活的河流已被酸雨污染。世界古跡、橋梁受酸雨腐蝕越來越快。號稱世界最大的露天博物館智利復活島上的石雕人像，正面臨著解體和倒塌的威脅，美國每年花在修理受損古跡方面的費用超過了50億美元。聞名世界，代表我國古建筑精華的北京漢白玉石雕，近年來也遭到意想不到的損害，故宮太和殿臺階的欄桿上雕刻著各式各樣的浮雕花紋，50多年前圖案清晰可辨，如今卻大多模糊不清，甚至成光板。我國江蘇、安徽、湖北、福建、江西、浙江七省的農(nóng)田曾經(jīng)受酸雨影響造成經(jīng)濟損失一年達1 380多萬元。 （圖片）有關酸雨危害的圖片 師：同學們，從以上材料中，我們已經(jīng)認識了酸雨的危害，你能否總結酸雨的危害主要體現(xiàn)在哪些方面呢？（學生共同討論，找一名同學匯報討論結果，其他同學補充） ［小結投影］ 3.酸雨危害 （1）對人體健康造成直接危害。 （2）破壞森林、草原和農(nóng)作物。 （3）土壤酸性增強，湖泊酸化，生態(tài)環(huán)境受損。 （4）破壞建筑物。 …… 師：同學們，從剛才的討論中，我們已經(jīng)認識了酸雨的危害，也明確了酸雨的主要成分是硫酸，硫酸型酸雨是如何形成的呢？我們?nèi)绾畏乐够驕p少酸雨的形成呢？ （學生共同討論，找一名同學匯報討論結果，其他同學補充） （視頻）有關酸雨形成的紀錄片 展示：有關酸雨形成的圖片 師：同學們，從剛才的紀錄片和圖片中，你能否總結硫酸型酸雨是如何形成的呢？ ［歸納小結］酸雨的形成（以硫酸型酸雨形成為例） 師：氮氧化物是如何形成酸雨的呢？（轉(zhuǎn)化成硝酸3NO2+H2O====2HNO3+NO） ［板書］三、二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染 生：二氧化硫和二氧化氮為大氣的主要污染物，能直接危害人體健康，引起呼吸道疾病，嚴重時會使人死亡。煤和石油中含雜質(zhì)硫，在燃燒中將排放酸性氣體 SO2；燃燒產(chǎn)生的高溫尚能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學變化，氧氣與氮氣化合，也排放酸性氣體NOx。它們在高空中為雨雪沖刷，溶解，雨成為了酸雨。 （討論）通過學習，你認為應該怎樣控制酸雨的產(chǎn)生呢？你有哪些防治酸雨的措施呢？ 生：酸雨的防治：1.控制酸性物質(zhì)的排放；2.改變能源結構，開發(fā)利用清潔能源等等。 ［閱讀］資料卡片 防治酸雨的措施 1.調(diào)整能源結構，發(fā)展清潔能源，優(yōu)化能源質(zhì)量，提高能源利用率，減少燃煤產(chǎn)生的二氧化硫和氮氧化物等。 2.加強環(huán)境管理，強化環(huán)保執(zhí)法，嚴格控制二氧化硫的排放量。 3.研究、開發(fā)適合我國國情的二氧化硫治理技術和設備。 （1）原煤脫硫技術，可以除去燃煤中大約40%~60%的無機硫。 （2）改進燃燒技術，減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。 （3）對煤燃燒后形成的煙氣脫硫。目前主要用石灰法，脫硫效果較好，可以除去煙氣中85%~90%的二氧化硫，但是成本較高。 師：如果說酸雨的形成SO2、NO2是元兇的話，那么NO、NO2等氮氧化物在其他方面的危害也是巨大的。 （視頻）日本東京和英國倫敦的光化學煙霧事件 師：NO、NO2造成的日本東京和英國倫敦的光化學煙霧事件，都位列世界十大公害事件，在歷史上和今天認識它都有深遠意義。由此可見NO、NO2和SO2等一旦污染空氣，人類將無法逃避，無處可藏。為了我們的家園，為了人類自己，我們應從方方面面注意防止環(huán)境污染，保護環(huán)境。 師：不過事物都有兩面性，二氧化硫及二氧化氮對環(huán)境有很大的危害，但同時在工業(yè)生產(chǎn)中，它們也有非常重要的應用。 生：（學生討論總結NO2、SO2在工業(yè)中的應用） （投影） 合成硫酸：2SO2+O2SO3 SO3+H2O====H2SO4 合成硝酸：4NO2+O2+2H2O====4HNO3 4NO+3O2+2H2O====4HNO3 ［例題剖析］ （例1）酸雨是因過度燃燒煤和石油，生成硫和氮的氧化物溶于水，生成了H2SO4和HNO3的緣故。分析某次雨水的數(shù)據(jù)如下： c()=2.010-6 molL-1 c(Na+)=310-6 molL-1 c(Cl-)=610-6 molL-1 c()=2.810-5 molL-1 c()=2.310-5 molL-1 則此次降雨雨水的pH接近于〔提示：pH=lgc（H+）〕( ) A.3 B.4 C.5 D.6 生：本題關鍵是求出溶液中的H+濃度是多少，這樣就可以由pH的定義直接求解了。溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)應該等于陰離子所帶的負電荷總數(shù)。根據(jù)電荷守恒就能夠找到正確答案。 教師精講：在溶液里，陽離子所帶的正電荷總數(shù)應該等于陰離子所帶的負電荷總數(shù)。根據(jù)電荷守恒的原則，有c(H+)+c()+c(Na+)=c(Cl-)+c()+2c()，求出c(H+)=810-5 molL-1，pH=-lg810-5≈4。 師：這是一道以酸雨為背景，考查溶液中電荷守恒的習題。請大家思考應該怎樣測定酸雨的pH呢？（學生討論實驗方案） ［小結］ 雨水的酸堿度的測定方法 方法： 1.用pH試紙。（把待測液滴在pH試紙上，然后把試紙顯示的顏色跟標準比色卡對照） 2.用數(shù)字pH計。（浸入待測液即可讀數(shù)，精度為0.1） （例2）為了除去工業(yè)廢氣中的SO2，查得一個“將SO2轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4”的資料。摘錄于下：“一個典型實例：初步處理后的廢氣含0.2%(體積分數(shù)，下同)SO2和10% O2，在673 K時，廢氣以每小時5 m3的速度通過V2O5催化劑層與NH3(20 dm3h-1)混合，再噴入水(290 gh-1)，此時氣體溫度迅速由約673 K下降為473 K，在熱的結晶裝置中得到硫酸銨晶體?！? (1)閱讀上文后，請回答下列問題： ①按反應式2SO2+O22SO3,SO2和O2的物質(zhì)的量之比為2∶1，資料中為什么用1∶50？ ②計算混合氣體中SO3和NH3的物質(zhì)的量之比。 ③為什么要冷卻？ ④如果某廠每天排放10 000 m3這種廢氣，按上述方法把SO2回收為(NH4)2SO4，估計每月(30天)需多少噸氨？可得多少噸硫酸銨？(注：廢氣體積按標準狀況計) (2)結合具體情況，提出合理方案。 ①某工業(yè)廢氣中含0.4% SO2和0.5% O2，你看該怎樣利用上述資料？ ②如果某工廠沒有氨，只有生石灰，你看又該怎樣利用上述資料？ （學生討論這種密切聯(lián)系工業(yè)型習題的解法，關鍵是關系式的應用） 師：本題以工業(yè)廢氣的處理為主題，涉及了提高原料轉(zhuǎn)化率、銨鹽的熱穩(wěn)定性、鈣基固硫等知識，同時要求學生有根據(jù)具體情況，提出新的合理方案的能力。 生：(1)①增大氧氣的投料量可大大提高SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率。 ②每小時5 m3中SO2的量為5 m3103 dm3m-30.2%=10 dm3,每小時通入NH3的量為20 dm3,故SO3與NH3的物質(zhì)的量之比為1∶2。 ③因銨鹽受熱易分解，適當冷卻有利于(NH4)2SO4的生成。 ④每月排放廢氣中的SO2的質(zhì)量為： 30 d10 000 m3d－1103Lm－30.2%64 g mol－1=1.71106 g=1.71 t。 設1.71 t SO2完全轉(zhuǎn)化得SO3的質(zhì)量為x， SO2 ~ SO3 64 80 1.71 t x x≈2.14 t 設又需NH3的質(zhì)量為y，生成(NH4)2SO4的質(zhì)量為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量不夠，SO2轉(zhuǎn)化不完全，可先往廢氣中充入一定量的空氣，以提高O2含量。 ②可用生石灰代替NH3，它與SO3作用生成CaSO4。 教師精講：本題從酸雨產(chǎn)生的源頭探討了變廢為寶的措施，既考查學生對關系式法解決化學計算的能力，又可以啟發(fā)學生思考排除酸雨產(chǎn)生的污染源的新思路?？疾榱藢W生理論聯(lián)系實際的能力，促進學生關注社會、關注生活的社會責任感與公民意識的形成。 ［課堂小結］ 本節(jié)課通過SO2和氮化合物對環(huán)境危害的認識和學習，讓學生了解氮氧化物對環(huán)境的污染，增強環(huán)保意識，激發(fā)學生熱愛科學、獻身科學的精神。促進學生關注社會生活，形成社會責任感和良好的社會公民意識。 板書設計 三、二氧化硫和二氧化氮對大氣的污染 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 2SO2＋2H2O＋O22H2SO4 例3： 3.NO2、SO2在工業(yè)中的應用 活動與探究 1.請查找資料，了解生產(chǎn)和生活中減少二氧化硫排放的具體措施，并結合二氧化硫的性質(zhì)進行分析。 2.根據(jù)所學知識，你知道采取什么辦法能解決下列問題嗎？ （1）治理已酸化的湖泊和土壤。 （2）保護暴露在大氣中的建筑。 3.調(diào)查當?shù)氐目諝馕廴厩闆r，分析當?shù)乜諝馕廴境梢?，練習測定雨水的pH。 隨堂練習 1.下列氣體溶解于水，沒有發(fā)生氧化還原反應的是（ ） 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.將SO2氣體緩緩通入下列各溶液中，隨著SO2的通入，而溶液的酸性先變?nèi)鹾笞儚姷氖? ) A.溴水 B.氫硫酸 C.氫氧化鈉 D.亞硫酸 答案:B 3.下列所述情況可能引起水污染的是( ) ①城市生活污水的任意排放 ②農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)藥、化肥使用不當 ③海上油輪石油泄漏 ④工業(yè)生產(chǎn)中廢液、廢渣、廢氣的排放 A.只有①② B.只有①④ C.只有②④ D.①②③④ 答案:D 4.環(huán)保部門每天通過新聞媒體向社會發(fā)布以污染物濃度為標準確定空氣質(zhì)量的信息。這些污染物是( ) A.二氧化硫、氮氧化物、懸浮顆粒 B.二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳 C.三氧化硫、氮氧化物、懸浮顆粒 D.稀有氣體、氮氧化物、懸浮顆粒 答案:A 5.飄塵是物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生的粒狀漂浮物，顆粒很小，不易沉降。它與空氣中的SO2和O2接觸時，SO2會部分轉(zhuǎn)化為SO3，使空氣的酸度增加，環(huán)境污染更為嚴重。其中飄塵所起的作用可能是（ ） A.氧化劑 B.還原劑 C.催化劑 D.載體 答案:C 6.某冶煉廠利用煉銅產(chǎn)生的SO2生產(chǎn)硫酸，變廢為寶，化害為利。其原理是（ ） A.利用了SO2的水溶性，將SO2直接通入水中 B.利用了SO2的氧化性，將SO2直接通入水中 C.利用了SO2的氧化性，使其與O2反應而轉(zhuǎn)化為SO3，再與水反應 D.利用了SO2的還原性，使其與O2反應而轉(zhuǎn)化為SO3，再與水反應 答案:D 7.（1）在碘化鉀淀粉溶液中，滴加少量次氯酸鈉溶液，立即會看到溶液變藍色，這是因為______________________________，反應的離子方程式是______________________________。 （2）在碘和淀粉形成的藍色溶液中，滴加亞硫酸鈉溶液，發(fā)現(xiàn)藍色逐漸消失，這是因為______________________________，反應的離子方程式是______________________________。 （3）對比（1）和（2）實驗所得的結果，將I2、ClO－、按氧化性由強到弱順序排列為______________________________。 解析：淀粉溶液變藍的原因是溶液中存在I2，可由題目提供的反應物及產(chǎn)物中是否有I2，推斷出反應的方程式。進一步來確定I2、ClO－、氧化性強弱。 答案：（1）I－被氧化成I2遇淀粉變藍 2I－＋ClO－＋H2O====I2＋Cl－＋2OH－ （2）I2被還原成I－ I2＋＋H2O====＋2H＋＋2I－ （3）ClO－＞I2＞ 8.環(huán)境污染造成生態(tài)失衡，請看下例：某地一池塘，原來生長著豐富的水生植物和多種魚蝦，后來由于化工廠將大量污水排入池塘中，使其水質(zhì)惡化，各種水生生物先后死亡。根據(jù)以上材料，回答下列問題： （1）從生態(tài)平衡角度看，池塘這種變化說明了______________________________。 （2）造成這種變化的原因是______________________________。 （3）經(jīng)檢測，污水含有0.012 molL-1的游離溴，可用亞硫酸鈉除去污水中的溴，請寫出化學方程式：______________________________。 （4）處理這種污水5 L，至少需要加入0.05 molL-1的亞硫酸鈉溶液____________L，才能將溴全部除去。 (5)要使池塘恢復本來面目，首先要解決的問題是______________________________。 答案:（1）破壞了生態(tài)平衡 （2）池塘里的水被化工廠的污水污染 （3）Na2SO3+Br2+H2O====Na2SO4+2HBr （4）1.2 (5)將污水處理成無污染的水質(zhì)才能排放 習題詳解 1.答案：CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SO2====CaSO3 2CaSO3+O2====2CaSO4 2.答案：(1)發(fā)動機點火時產(chǎn)生電火花，使空氣中的N2與O2反應生成NO。N2+O22NO (2)2NO+2CO====2CO2+N2 (3)①② 3.答案：A 點撥：NO、NO2、SO2等都會對空氣造成污染。而N2是空氣中的主要成分之一，不污染空氣。 4.答案：C 點撥：因為NO極易與空氣中的氧氣反應生成NO2，因此不能用排空氣法收集。 5.答案：C 點撥：SO2漂白原理是SO2與有色物質(zhì)反應生成無色的不穩(wěn)定的化合物，屬化學變化，但不是氧化還原反應；B、D漂白原理相同，都是它們與水反應生成HClO，HClO具強氧化性，將有色物質(zhì)氧化而漂白，屬化學變化；活性炭具有吸附作用，使紅墨水褪色而非化學變化。 6.答案：D 點撥：2=2 m(NO2)=2.3 g 7.答案：D 點撥：NO2與H2O反應的方程式為3NO2+H2O====2HNO3+NO，反應中N元素化合價既升高又降低，所以NO2既是氧化劑又是還原劑。 8.答案：C 9.答案：（1）2SO2+O22SO3 （2）Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O (3)3NO2+H2O====2HNO3+NO 點撥：由題意知X是SO2，Y是Cl2，Z是NO2。 10.答案：根據(jù)方程式可知： S ~ SO2 32 g 64 g 100 t0.64% m(SO2) m(SO2)=1.28 t V(SO2)=22.4 Lmol-1=4.48105 L S ~ SO2 ~ H2SO4 32 g 98 g 100 t0.64%360 m98% m=72 t （1）1.28 t （2）4.48105 L （3）72 t 11.略