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
[核心素养发展目标] 能够综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨相关的社会性科学议题,从不同的视角列举重污染天气“汽车限行”的利与弊,收集资料,进行科学论证与决策,促进“科学态度与社会责任”化学核心素养的发展。
一、科学认识社会性科学议题,寻找利与弊
1.社会性科学议题
(1)社会性科学议题的含义
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、经济发展及自然生态环境等紧密相关的社会性问题。
(2)社会性科学议题的分析框架
2.项目活动1 科学认识社会性科学议题,寻找利与弊
(1)科学分析议题,厘清议题中的科学问题和科学知识。
思考1 应对重污染天气“汽车限行”议题涉及哪些科学问题
____________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________
(2)该议题涉及的物质及其变化如下图所示,书写相关反应的化学方程式。
①_________________________________________________________________________________________;
②_________________________________________________________________________________________;
③_________________________________________________________________________________________;
④_________________________________________________________________________________________。
思考2 分别从环境、经济、社会等视角列举应对重污染天气采取“汽车限行”措施的利与弊,填写下表:
视角 利 弊
环境 —
经济 ① ; ②降低社会总运输成本 ①导致汽车保有量增加;②造成私家车相关行业就业减少
社会
1.下列不属于社会性科学议题研究范畴的是( )
A.伦理道德 B.经济发展
C.学科发展 D.自然生态环境
2.汽车尾气系统中,有毒气体CO和NO在三元催化剂作用下生成无毒气体,某课外化学兴趣小组用如下装置模拟该转化过程。下列说法错误的是( )
A.a装置中试剂为浓硫酸,起干燥、观察流速及混合气体的作用
B.b装置的硬质玻璃管中发生反应2CO+2NON2+2CO2
C.c装置为安全瓶,能防止d装置中的澄清石灰水倒吸
D.d装置既可检验气体CO2,又可吸收实验中的有害尾气
3.大气污染物的主要成分是SO2、NO2、CxHy及可吸入颗粒等,主要来自燃煤、机动车尾气和工业废气。
(1)上述成分中能形成酸雨的是____________ (填化学式)。
(2)湿法吸收工业尾气中的NO2常选用纯碱溶液,将NO2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐。该反应的离子方程式是_____________________________________________________________。
(3)用高能电子束激活烟气(主要成分是SO2、NO2、H2O等),会产生O3等强氧化性微粒。烟气经下列过程可获得化肥。
该化肥中含有的离子是
(填离子符号)。
二、论证并权衡利与弊,作出决策
1.项目活动2 学习科学论证,论证利与弊
(1)科学议题中各种观点论证的方法
(2)“汽车限行”能减轻空气污染观点的论证
①收集相关资料:汽车行驶过程中会产生 ;氮氧化物会污染大气,是 、 、 形成的原因等。
②根据资料推理
③反驳及其证据:汽车中装有净化装置,会将氮氧化物转化为 再排放。
④再论证再推理:汽车净化装置中的 容易中毒,不能有效吸收氮氧化物,且我国汽车更换净化装置的比率很低。
⑤形成可靠观点:“汽车限行”措施能够 。
2.项目活动3 权衡利弊,作出决策
将经过论证的利与弊进行分析后,分清主次,权衡利弊,作出决策。
思考 请结合上述论证中的利与弊,结合现实情况,作出决策。
_____________________________________________________________________________________
1.下列行为有利于防止大气污染、遏制雾霾天气发生的是( )
A.提倡开私家车出行,减少乘坐公交车
B.冬季燃烧大量烟煤供热取暖
C.在田间焚烧秸秆
D.改善能源结构,大力发展太阳能、风能等清洁能源
2.我国力争在2030年实现“碳达峰”,2060 年前实现“碳中和”。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列不利于实现“碳达峰、碳中和”的是( )
A.研发催化剂,将CO2合成为淀粉
B.倡导植树造林,绿色出行
C.推进电动汽车替代燃油汽车
D.大力推广燃煤发电
3.我国“蓝天保卫战”成果显著,肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关,转化关系如图所示:
回答下列问题:
(1)从物质分类的角度看,图中的物质属于酸性氧化物的有 (填化学式,下同)。
(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是 。
(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式:_____________________________________________________。
(4)工业上利用氨气制备一氧化氮,反应的化学方程式为____________________________________。
(5)实验室长期保存浓硝酸,需使用棕色试剂瓶,并存放在阴凉处,其原因为______________________
(用化学方程式表示)。
(6)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质,该反应的化学方程式为 。
答案精析
一、
思考1 涉及的问题有:①环境问题:汽车尾气成分,雾霾化学成分,汽车尾气与雾霾的关系等;
②经济问题:汽车限行对经济发展的问题;
③社会问题:汽车限行对人们出行的影响等。
(2)①N2+O22NO ②2NO+O2===2NO2
③3NO2+H2O===2HNO3+NO ④NH3+HNO3===NH4NO3
思考2 减少有害气体排放,减轻空气污染和温室效应 促使人们购买第二辆汽车,汽车销量增加,促进经济发展 缓解道路交通压力 增加公共交通压力,导致人们出行不便
应用体验
1.C [学科发展是教育学研究的问题,不属于社会性科学议题的研究范畴。]
2.D [d装置中澄清石灰水可检验气体CO2,但不能与尾气中的CO和NO反应,故不能吸收实验中的有害尾气,D错误。]
3.(1)SO2、NO2 (2)C+2NO2===N+N+CO2
(3)N、S、N
解析 (1)SO2、NO2分别能够形成硫酸型酸雨和硝酸型酸雨。(2)湿法吸收工业尾气中的NO2,常选用纯碱溶液,将NO2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐,分别为亚硝酸盐和硝酸盐,反应的离子方程式为C+2NO2===N+N+CO2。
(3)SO2能够被臭氧氧化为硫酸,NO2与H2O反应生成硝酸,氨气与酸反应生成铵盐,因此该化肥中含有(NH4)2SO4和NH4NO3。
二、
1.(2)①氮氧化物 光化学烟雾 酸雨 雾霾 ②光化学烟雾 ③氮气 ④催化剂 ⑤减轻空气污染
思考 “汽车限行”措施能够减轻空气污染,减少氮氧化物、二氧化碳的排放量,有利于社会的可持续发展,有利于未来人类的生存和发展。出行不便是个人问题,汽车保有量是局部问题,增加公共交通压力,恰恰可以促进政府改善公共设施。因此,应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施。
应用体验
1.D [提倡开私家车出行,减少乘坐公交车,增加了污染物的排放,故A不选;冬季燃烧大量烟煤供热取暖,会产生污染物,故B不选;在田间焚烧秸秆,会产生污染物,故C不选;改善能源结构,大力发展太阳能、风能等清洁能源,可以减少有害气体和粉尘的排放,利于防止大气污染、减少雾霾天气的发生,故D选。]
2.D [研发催化剂,将CO2合成为淀粉,降低空气中二氧化碳含量;植树造林,植物光合作用吸收二氧化碳;绿色出行及推进电动汽车替代燃油汽车,能减少化石燃料燃烧,降低二氧化碳排放,有利于实现“碳达峰、碳中和”,故不选A、B、C;燃煤发电,需要燃烧大量煤炭,不利于降低二氧化碳排放,不利于实现“碳达峰、碳中和”,故选D。]
3.(1)SO2、SO3、N2O5 (2)NH3 (3)2SO2+O22SO3 (4)4NH3+5O24NO+6H2O
(5)4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O
(6)6NO+4NH35N2+6H2O
解析 (1)酸性氧化物是能与碱反应得到盐和水的氧化物,符合要求的有SO2、SO3、N2O5。
(2)图中物质溶于水呈碱性的只有NH3。
(3)二氧化硫在催化剂存在时可以转化为三氧化硫:2SO2+O22SO3。
(5)浓硝酸见光或受热时易发生分解反应:4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O,因此要保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处。
(6)氨气中的氮元素为-3价,一氧化氮中的氮元素为+2价,因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气:6NO+4NH35N2+6H2O。(共38张PPT)
——探讨社会性科学议题
微项目
论证重污染天气“汽车限行”的合理性
第3章
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核心素养
发展目标
能够综合应用氮及其化合物的性质及转化关系探讨相关的社会性科学议题，从不同的视角列举重污染天气“汽车限行”的利与弊，收集资料，进行科学论证与决策，促进“科学态度与社会责任”化学核心素养的发展。
内容索引
一、科学认识社会性科学议题，寻找利与弊
二、论证并权衡利与弊，作出决策
科学认识社会性科学议题，寻找利与弊
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一
1.社会性科学议题
(1)社会性科学议题的含义
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、经济发展及自然生态环境等紧密相关的社会性问题。
一 科学认识社会性科学议题，寻找利与弊
(2)社会性科学议题的分析框架
2.项目活动1 科学认识社会性科学议题，寻找利与弊
(1)科学分析议题，厘清议题中的科学问题和科学知识。
应对重污染天气“汽车限行”议题涉及哪些科学问题？
思考1
提示 涉及的问题有：①环境问题：汽车尾气成分，雾霾化学成分，汽车尾气与雾霾的关系等；
②经济问题：汽车限行对经济发展的问题；
③社会问题：汽车限行对人们出行的影响等。
(2)该议题涉及的物质及其变化如下图所示，书写相关反应的化学方程式。
①_________________；
②_________________；
③________________________；
④______________________。
N2+O2 2NO
2NO+O2===2NO2
3NO2+H2O===2HNO3+NO
NH3+HNO3===NH4NO3
分别从环境、经济、社会等视角列举应对重污染天气采取“汽车限行”措施的利与弊，填写下表：
思考2
视角 利 弊
环境 _____________________________________________ —
减少有害气体排放，减轻空气污染和温室效应
思考2
视角 利 弊
经济 ①______________________________ ______________________；②降低社会总运输成本 ①导致汽车保有量增加；②造成私家车相关行业就业减少
社会 _________________ ____________________________________
促使人们购买第二辆汽车，汽车销量增加，促进经济发展
缓解道路交通压力
增加公共交通压力，导致人们出行不便
1.下列不属于社会性科学议题研究范畴的是
A.伦理道德 B.经济发展
C.学科发展 D.自然生态环境
应用体验
√
学科发展是教育学研究的问题，不属于社会性科学议题的研究范畴。
2.汽车尾气系统中，有毒气体CO和NO在三元催化剂作用下生成无毒气体，某课外化学兴趣小组用如下装置模拟该转化过程。下列说法错误的是
A.a装置中试剂为浓硫酸，起干燥、
观察流速及混合气体的作用
B.b装置的硬质玻璃管中发生反应
2CO+2NO N2+2CO2
C.c装置为安全瓶，能防止d装置中的澄清石灰水倒吸
D.d装置既可检验气体CO2，又可吸收实验中的有害尾气
应用体验
√
应用体验
d装置中澄清石灰水可检验气体CO2，但不能与尾气中的CO和NO反应，故不能吸收实验中的有害尾气，D错误。
3.大气污染物的主要成分是SO2、NO2、CxHy及可吸入颗粒等，主要来自燃煤、机动车尾气和工业废气。
(1)上述成分中能形成酸雨的是 (填化学式)。
应用体验
SO2、NO2
SO2、NO2分别能够形成硫酸型酸雨和硝酸型酸雨。
(2)湿法吸收工业尾气中的NO2常选用纯碱溶液，将NO2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐。该反应的离子方程式是__________________________
________。
应用体验
C+2NO2===N+N
湿法吸收工业尾气中的NO2，常选用纯碱溶液，将NO2转化为两种氮元素的常见含氧酸盐，分别为亚硝酸盐和硝酸盐，反应的离子方程式为C+2NO2===N+N+CO2。
+CO2
(3)用高能电子束激活烟气(主要成分是SO2、NO2、H2O等)，会产生O3等强氧化性微粒。烟气经下列过程可获得化肥。
应用体验
N、S、N
该化肥中含有的离子是 (填离子符号)。
应用体验
SO2能够被臭氧氧化为硫酸，NO2与H2O反应生成硝酸，氨气与酸反应生成铵盐，因此该化肥中含有(NH4)2SO4和NH4NO3。
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论证并权衡利与弊，作出决策
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二
1.项目活动2 学习科学论证，论证利与弊
(1)科学议题中各种观点论证的方法
二 论证并权衡利与弊，作出决策
(2)“汽车限行”能减轻空气污染观点的论证
①收集相关资料：汽车行驶过程中会产生 ；氮氧化物会污染大气，是 、 、 形成的原因等。
②根据资料推理
氮氧化物
光化学烟雾
酸雨
雾霾
光
化学烟雾
③反驳及其证据：汽车中装有净化装置，会将氮氧化物转化为 再排放。
④再论证再推理：汽车净化装置中的 容易中毒，不能有效吸收氮氧化物，且我国汽车更换净化装置的比率很低。
⑤形成可靠观点：“汽车限行”措施能够 。
氮气
催化剂
减轻空气污染
2.项目活动3 权衡利弊，作出决策
将经过论证的利与弊进行分析后，分清主次，权衡利弊，作出决策。
请结合上述论证中的利与弊，结合现实情况，作出决策。
思考
提示 “汽车限行”措施能够减轻空气污染，减少氮氧化物、二氧化碳的排放量，有利于社会的可持续发展，有利于未来人类的生存和发展。出行不便是个人问题，汽车保有量是局部问题，增加公共交通压力，恰恰可以促进政府改善公共设施。因此，应该支持为应对重污染天气而采取的“汽车限行”的措施。
应用体验
1.下列行为有利于防止大气污染、遏制雾霾天气发生的是
A.提倡开私家车出行，减少乘坐公交车
B.冬季燃烧大量烟煤供热取暖
C.在田间焚烧秸秆
D.改善能源结构，大力发展太阳能、风能等清洁能源
√
应用体验
提倡开私家车出行，减少乘坐公交车，增加了污染物的排放，故A不选；
冬季燃烧大量烟煤供热取暖，会产生污染物，故B不选；
在田间焚烧秸秆，会产生污染物，故C不选；
改善能源结构，大力发展太阳能、风能等清洁能源，可以减少有害气体和粉尘的排放，利于防止大气污染、减少雾霾天气的发生，故D选。
应用体验
2.我国力争在2030年实现“碳达峰”，2060 年前实现“碳中和”。碳中和是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列不利于实现“碳达峰、碳中和”的是
A.研发催化剂，将CO2合成为淀粉
B.倡导植树造林，绿色出行
C.推进电动汽车替代燃油汽车
D.大力推广燃煤发电
√
应用体验
研发催化剂，将CO2合成为淀粉，降低空气中二氧化碳含量；植树造林，植物光合作用吸收二氧化碳；绿色出行及推进电动汽车替代燃油汽车，能减少化石燃料燃烧，降低二氧化碳排放，有利于实现“碳达峰、碳中和”，故不选A、B、C；
燃煤发电，需要燃烧大量煤炭，不利于降低二氧化碳排放，不利于实现“碳达峰、碳中和”，故选D。
应用体验
3.我国“蓝天保卫战”成果显著，肆虐的雾霾逐渐被遏止。科学家研究发现含氮化合物和含硫化合物在形成雾霾时与大气中的氨有关，转化关系如图所示：
应用体验
回答下列问题：
(1)从物质分类的角度看，图中的物质属于酸性氧化物的有____________
________(填化学式，下同)。
SO2、SO3、
N2O5
应用体验
酸性氧化物是能与碱反应得到盐和水的氧化物，符合要求的有SO2、SO3、N2O5。
应用体验
(2)图中物质溶于水溶液呈碱性的是 。
NH3
图中物质溶于水呈碱性的只有NH3。
应用体验
(3)写出SO2转化为SO3的化学方程式： 。
2SO2+O2 2SO3
二氧化硫在催化剂存在时可以转化为三氧化硫：2SO2+O2 2SO3。
应用体验
(4)工业上利用氨气制备一氧化氮，反应的化学方程式为_____________
__________________。
4NO+6H2O
4NH3+5O2
应用体验
(5)实验室长期保存浓硝酸，需使用棕色试剂瓶，并存放在阴凉处，其原因为 (用化学方程式表示)。
4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
应用体验
浓硝酸见光或受热时易发生分解反应：4HNO3 4NO2↑+
O2↑+2H2O，因此要保存在棕色试剂瓶中并放置在阴凉处。
应用体验
(6)氨气与一氧化氮(NO)在一定条件下反应可生成对空气无污染的物质，该反应的化学方程式为 。
6NO+4NH3 5N2+6H2O
应用体验
氨气中的氮元素为-3价，一氧化氮中的氮元素为+2价，因此二者可以在一定条件下发生归中反应得到氮气：6NO+4NH3 5N2+6H2O。
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