8.3环境保护与绿色化学 教学设计 2021-2022学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

《环境保护与绿色化学》教学设计
课题 《环境保护与绿色化学》 单元 8 学科 化学 年级 高一
教材 分析 本节教学内容是人教版高中化学必修第二册第八章化学与可持续发展第第三节环境保护与绿色化学。高中化学新课程的一种重要理念是学习生活中的化学，学习有用的化学。本节课是高中化学必修模块的最后一节，以化学与可持续发展为主题，从资源利用和环境保护的角度，阐明化学和人类可持续发展的关系，是对整个课本内容的进一步深化。人类从自然界获取能源，而且大多数属于不可再生资源，人类要实现可持续发展，不仅要注重资源开发，必须要做到资源的合理开发和利用，同时还应做好环境的保护。而化学不仅对资源的合理开发起到指导作用，同时在资源的综合利用以及环境保护方面也有重要意义。通过这节课的学习增强环保意思，同时对“绿色化学”与可持续发展有一个全面的认识。 学习本节内容，我们要从根本上理解，人类对自然环境的破坏，已经到了十分严重的地步。化学知识，是解决环境问题的必修课。要解决环境问题，必须注重化工生产过程的的污染问题，要从根本减少少污染，必须注重绿色化学的发展。改变人类的生活方式，每个人都要关注环境问题。 本节安排了“化学与环境保护”，“绿色化学”，两部分内容。学生通过学习这部分知识，知道要解决环境问题，必须从掌握化学知识；而要发展绿色化学，必须要关注化学的发展。
教学目标与核心素养 宏观辨识与微观探析：通过对物质结构的观察和探究，培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神，通过工业三废、赤潮、水华的学习，了解污染的严重性，认识到环境保护的迫切性和必要性。 证据推理与模型认知：通过对环境污染和绿色化学的学习，要形成整体观念，人类在利用自然资源的同时，必须保护好大自然，人类才能长久的发展。 科学探究与创新意识：从现象和结构出发，微观上探究有机物的结构特点，探究环境污染的根本原因，找到治理环境问题的根本方法，为人类的长久发展不懈努力。对于化学资源遵循基本原理，并且能够合理使用，并且不对人类、社会、环境造成危害。 科学精神与社会责任：激发学生透过现象探究本质的兴趣，尊重科学，认真学习科学的学习方法；通过参与探究过程，培养自身严谨的科学态度和辩证分析能力。为化学的发展尽自己的一份力量。
重点 难点 绿色化学。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 现代社会的环境污染问题日益严重，而环境污染的治理离不开有关的化学知识。我们的生活中都存在哪些污染问题？那么在化工生产中，有没有不产生污染的工艺生产？我们怎么可以避免有关的化学污染？这一节课，我们就来学习有关方面的知识。
讲授新课 第三节环境保护与绿色化学 一、化学与环境保护 1、环境问题的含义 开发和利用自然资源造成的生态环境破坏。 工农业生产和人类生活造成的环境污染。 2、工业“三废” 废气（化学燃料燃烧及工厂废气）； 废水（工业废水、生活废水等）； 废渣（工业垃圾、生活垃圾等）。 化学在三废治理方面有非常重要的作用。 3.酸雨、雾霾、光化学烟雾 由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等会形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾； 雾霾，是雾和霾的组合词。雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物（PM 2.5），一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。 4、污水的处理过程 ①污水处理常用的有物理法、化学法、生物法等。如加入硫酸亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝等混凝剂，可使污水中细小悬浮物等聚集成较大的颗粒，然后经沉淀、过滤除去，对其他溶解在水中的污染物，则要根据其化学性质采用中和法，氧化还原法和沉淀法等进行处理。 ②污水处理级别 一级处理一般采用物理方法，用格栅间，沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。处理后不能排放，一般作为预处理。 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，可达到排放标准。 三级处理采用化学沉淀法、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。处理后可用于绿化和景观用水。 ③污水的一般处理过程 未经处理的污水→格栅间→曝气沉淀池→初次沉淀池→ 达到一定标准的水 曝气池→二次沉淀池 深度处理→达到一定标准的水 【思考与讨论】 （1）含硫氧化物和含氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一些物质发生反应加以控制、消除和回收利用。请举例说明这些方法所依据的化学反应和反应类型。 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==2CaSO4氧化还原反应。 (
催化剂
) 汽车尾气催化转化原理：2CO+2NO==2CO2+N2氧化还原反应。 （2）含氮、磷元素的大量污水任意排入河流、湖泊和近海水域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在城市和农村出现这种水体污染各有什么特点？请查阅资料，了解有关的污染及治理情况，并与同学交流。 所谓水华（water blooms），就是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。 淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞，漂浮在水面上的“水华”影响景观，并有难闻的臭味。 赤潮国际上也称其为“有害藻华”，又名红潮。海洋中一些微藻、原生动物或细菌在一定环境条件下爆发性增殖或聚集达到某一水平，引起水体变色或对海洋中其他生物产生危害的一种生态异常现象。 赤潮是在特定环境条件下产生的，相关因素很多，但其中一个极其重要的因素是海洋污染。大量含有各种含氮有机物的废污水排入海水中，促使海水富营养化。 水华和赤潮的治理：减少工业废水的排放，使用不含磷的洗衣粉，减少农业化肥农药的使用 二、绿色化学 1．绿色化学有关概念 核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。 绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。 2.绿色化学的原子经济性 “原子经济”：反应物中原子全部转化为期望的最终产物,实现”零排放”，即原子利用率100%. 期望产物的总质量 原子利用率= ×100% 生成物总质量 【思考与讨论】 以乙烯为原料生产环氧乙烷，过去主要使用的是氯代乙醇法，包括以下两步反应： CH2=CH2+Cl2+H2O →ClCH2CH2OH+HCl 2ClCH2CH2OH+Ca（OH）2→ +CaCl2+2H2O 总的反应可表示为： CH2=CH2+Cl2+Ca（OH）2→ +CaCl2+H2O 现代石油工业采用银做催化剂，可以实现一步完成： CH2=CH2+O2→ 2 试计算两种生产工艺的原子利用率。你还能举出其他原子利用率为100%的化学反应类型和实际例子吗？原子利用率和产率相同吗？请仔细分析和体会绿色化学对比研究和化工生产提出了哪些新的挑战 根据原子利用率公式计算，第一种原子利用率=44/173×100%=25.4%。第二种方法只有一种生成物，所以原子利用率为100%。原子利用率100%的有化合反应，加成反应，加聚反应。如：CaO+H2O=Ca(OH)2等。 原子利用率和产率是不同的，产率是指的是某种生成物的实际产量与理论产量的比值。 绿色化学是对传统化学的挑战，是对传统化学思维方式的更新和发展，因此，绿色化学的研究内容是从反应原料、反应条件、转化方法或开发绿色产品等角度进行研究，打破传统的化学反应，设计新的对环境友好的化学反应。包括：(1)使用无毒无害的原料；(2)利用可再生资源；(3)新型催化剂的开发研究；(4)不同反应介质的研究；(5)寻找新的转化方法；(6)设计对人类健康和环境安全的化学产 阅读课本：科学、技术、社会----人工光合作用 化学与职业 ------ 环境保护工程师 【课堂练习】 1、在日常生活中，下列做法值得提倡的是（　　） A.随意丢弃废旧电池 B.随手关闭水龙头 C.吃露天烧烤 D.将生活垃圾深埋地下 答案为：B 2、我国酸雨的形成主要是由于( ) A．燃烧石油 B．森林失火过多 C．硫酸厂排出废气过多 D．烧煤 答案为：D 3.下列对废弃塑料制品的处理方法中最为恰当的是（　　） A．焚烧 B．粉碎后深埋 C．倾倒在海洋中 D．用化学方法加工成防水涂料或汽油 答案为：D 甲基丙烯酸甲酯是合成有机玻璃的单体，其合成方法之一如下： CH3OC≡CH+CH3OH+A→CH2=C(CH3)COOCH3， 下列说法正确的是（ ） A. 已知该反应的原子利用率为100%，则A为CO2 B. CH3OH和甘油互为同系物 C. CH3C≡CH与丙烯的性质相似，则该物质可以发生加成、氧化反应 D. 能与NaHCO3反应的CH2=C(CH3)COOCH3的同分异构体有9种 答案为：C 5.下列物质的制备反应中原子利用率最高的是（ ） A．制取Cu(NO 3 ) 2 ：CuO＋2HNO 3＝Cu(NO3 )2＋H2O B．制取CuSO4：Cu+2H2SO4 (浓)＝CuSO4 ＋SO2 ↑＋2H2O C．制取氯乙烷：CH2＝CH2＋HCl→CH2Cl-CH 3 D．制取溴苯：C6H6 ＋Br 2 →C6H5Br＋HBr 答案为：C
课堂小结 一、化学与环境保护 1.工业三废 2.酸雨、雾霾、光化学烟雾 3.污水的处理 二、绿色化学 原子利用率
板书 一、化学与环境保护 二、绿色化学