人教版（2019）高中化学必修第二册 非金属元素及其化合物 教案（表格式）

课题 非金属元素及其化合物 （复习课）——燃油车尾气成分分析及处理
教学目标
1. 能说出燃油车尾气的主要成分（如CO、NO 、SO 、碳氢化合物、颗粒物等），并解释其形成原因，如高温下氮气与氧气反应生成NO ，燃油中硫元素燃烧生成SO 等。 2. 理解硫、氮元素及其化合物的转化关系，能通过“价-类”二维图表示相关物质的转化过程，如SO →SO →H SO ，NO→NO →HNO 等。 3. 借助对真实尾气处理技术的机理分析，发展从化学视角解释工业流程的能力。 4. 体会化学在解决实际环境问题中的重要作用，激发学习化学的兴趣。
教学内容
（一）非金属元素化合物知识复习 1. 硫元素及其化合物：SO 、SO 、H SO 、H SO 等的性质及转化。 2. 氮元素及其化合物：NO、NO 、HNO 、NH 、NH 等的性质及转化。 （二）燃油车尾气相关问题探究 1. 尾气成分、形成原因及危害分析。 2. 尾气中污染物转化为铵盐的条件及机理。 3. 铵根离子的检验方法。 4. 尾气中有毒气体（如NO 、CO等）的消减实验方案设计。 5. 实验室模拟NO 消减的装置选择与操作。 （三）尾气处理技术及机理 1. 汽油车尾气处理技术：三元催化器（TWC）、汽油机颗粒捕集器（GPF）的工作原理。 2. 柴油车尾气处理技术：DOC、SCR、DPF等技术的反应机理。 3. NO 储存还原技术（NSR）的化学方程式书写。 一、教学重点： （一）知识层面 1. 燃油车尾气的主要成分及形成机理 明确尾气中CO、NO 、SO 、碳氢化合物（HC）、颗粒物（PM）等成分的来源，如高温下N 与O 反应生成NO 、燃油中硫元素燃烧生成SO 、不完全燃烧生成CO等。 能通过化学方程式准确描述各成分的形成过程。 2. 硫、氮元素化合物的转化关系 掌握基于“价-类”二维图的硫元素转化路径： 3. 尾气处理技术的化学原理 理解三元催化器处理汽油车尾气的核心反应。 掌握SCR技术（选择性催化还原）处理柴油车尾气的反应，如 （二）能力层面 1. 运用“价-类”二维图分析物质转化的能力 能根据元素化合价和物质类别，绘制硫、氮、碳元素的二维图，并标注转化条件（如氧化、还原、酸碱反应等）。 2. 实验方案设计与评价能力 针对NO 、SO 等污染物，设计可行的消减实验方案（如NaOH吸收NO 、FeSO 吸收NO），并从反应效率、产物处理等角度评价方案优劣。 二、教学难点 （一）知识理解难点 1. 复杂体系中污染物的转化机理 理解氨气超标地区尾气中(NH ) SO 、NH NO 的形成过程，涉及多步酸碱中和与氧化还原反应的耦合。 分析NSR（NO 储存还原）技术中BaO与NO 、O 的反应 ，以及SO 对催化剂的毒化作用（生成BaSO ）。 2. 真实尾气处理技术的多步反应协同 三元催化器中C H 、CO、NO 的同步转化需兼顾氧化与还原反应的平衡，如HC的完全燃烧与NO 的还原需不同催化条件的协同。 柴油车SCR技术中尿素喷射量与NO 浓度的匹配，涉及复杂的反应计量关系（如NH 与NO/NO 的比例）。 （二）能力应用难点 1. 实验装置的组合与原理分析 根据NO 消减实验需求（如制NH →干燥→催化反应→尾气吸收），正确选择装置（如干燥用浓硫酸、吸收NO用FeSO 溶液）并解释装置连接顺序的合理性。 2. 从化学视角分析实际问题的思维建模 将尾气污染现象（如酸雨、PM2.5）转化为化学问题（如SO 、NO 的浓度变化），建立“成分分析→反应机理→技术设计”的逻辑链条。 （三）突破策略 1. 直观教学辅助 利用PPT中的“价-类”二维图动画、发动机工作原理示意图，可视化展示物质转化与反应条件。 通过实验室模拟NO 消减实验（如NaOH吸收NO 的颜色变化），帮助学生理解反应原理。 2. 任务驱动拆解 将复杂的尾气处理技术拆解为“储存-还原”“催化-转化”等子过程，如NSR技术分阶段分析NO氧化、Ba(NO ) 生成及CO还原反应。 设计阶梯式问题链：“尾气中有什么→怎么产生的→如何检测→怎样处理”，引导学生逐步突破难点。 3. 真实案例迁移 结合“国六”排放标准中DOC+DPF+SCR的技术组合，分析各组件的功能（如DOC氧化CO、DPF捕集颗粒物），将工业流程转化为化学方程式推导练习。
教学过程
（一）情境引入（5分钟） 【实验引入】展示“苔藓遇到二氧化硫或二氧化氮”的实验现象，引导学生观察苔藓的变化，提问：“为什么苔藓会出现这种现象？这与我们身边的环境问题有什么关联？” 【数据呈现】呈现2024年全国机动车保有量数据（4.53亿辆，其中汽车3.53亿辆），以及燃油车尾气各成分的排放量表格，让学生直观感受燃油车尾气污染的严重性。 【提出问题】“燃油车尾气中含有哪些污染物？这些污染物是如何形成的？又该如何处理？”从而引出本节课的主题。 任务探究（35分钟） 任务一：分析燃油车尾气成分、形成原因及危害 【问题1】燃油车尾气中的成分有哪些？其成因是什么？在“价-类”二维图中表示其转化过程。 【学生活动】结合PPT中的发动机工作原理示意图、燃油成分（C H 及少量硫元素），分组讨论尾气成分的形成原因。 【教师引导】引导学生从燃油燃烧、空气中氮气与氧气反应等方面分析，写出相关的化学方程式。 【价类二维图】让学生在黑板上绘制硫、氮、碳元素的“价-类”二维图，并标注各物质的转化路径。 【问题2】在氨气超标的地区，燃油车部分尾气为什么容易转化为(NH ) SO 、NH NO ？ 【资料分析】展示PPT中的污染过程中离子浓度变化图，引导学生分析SO 、NO 、NH 浓度的相关性。 【原理推导】学生结合氮、硫元素的转化关系，写出SO 转化为H SO 、NO 转化为HNO ，再与NH 反应生成铵盐的化学方程式：如2SO +O +2H O=2H SO ，H SO +2NH =(NH ) SO 。 【问题3】如何检验空气污染物中是否有NH 生成？ 【实验设计】学生讨论并设计检验NH 的实验方案，如取少量空气污染物样品，加入强碱溶液加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体，若试纸变蓝，则证明有NH 存在。 【方程式书写】写出NH 与OH 反应的离子方程式。 任务二：消减燃油车尾气中有害成分 【问题4】如何消减燃油车尾气中有毒气体？请设计实验方案。 【方案设计】学生分组设计消减CO、NO 、SO 等有毒气体的实验方案，教师提供相关试剂（如FeSO 溶液、NaOH溶液、催化剂等）和仪器。 【原理交流】各小组展示方案，并用化学方程式表示反应原理，例如： 方案一：用NaOH溶液吸收NO 。 方案二：用FeSO 溶液吸收NO，生成配合物。 方案三：在催化剂作用下，CO和NO反应生成N 和CO 。 【方案评价】引导学生从反应效率、产物处理、经济性等方面对各方案进行评价。 【问题5】请挑选实验装置完成实验室模拟进行NO 有毒气体的消减？ 【装置选择】展示PPT中的实验装置图（如制氨气装置、干燥装置、反应装置、吸收装置等），让学生根据NO 消减的反应原理，选择合适的装置并说明理由。 【流程梳理】学生梳理实验流程，如制氨气→干燥→与NO 在催化剂作用下反应→用FeSO 或NaOH溶液吸收尾气。 任务三：聚焦真实处理过程、并分析机理 【问题6】请根据三元催化器工作原理分析C H 、CO、NO 可能发生的主要化学反应。 【原理分析】展示三元催化器的结构和工作示意图，讲解催化剂（Rh、Pd、Pt等）的作用。 【方程式书写】学生写出C H 完全燃烧生成CO 和H O、CO氧化为CO 、NO 还原为N 的化学方程式。 2. 【问题7】请根据NO 储存还原技术机理，写出相应的化学反应方程式。 【信息提取】阅读PPT中关于NSR技术的资料，理解NO 的储存和还原过程。 【方程式推导】学生写出储存时NO转化为NO ，以及NO 、O 与BaO反应生成Ba(NO ) 的方程式。 写出还原时CO与Ba(NO ) 反应的方程式。 （三）总结提升（5分钟） 1. 【知识梳理】引导学生回顾本节课所学知识，梳理非金属元素及其化合物的转化关系，总结燃油车尾气处理的化学原理。 2. 【方法归纳】强调“价-类”二维图在分析元素化合物转化中的应用，以及从化学视角分析实际问题的方法。 3. 【情感升华】联系新能源汽车发展现状，鼓励学生关注环境保护，思考化学在可持续发展中的作用。 （四）课后作业 1. 整理本节课涉及的化学反应方程式，总结非金属元素及其化合物的转化规律。 2. 查阅资料，了解更多关于新能源汽车尾气处理技术的发展现状。 3. 设计一个关于“减少家庭汽车尾气排放”的小方案，体现化学知识在生活中的应用。 四、教学评价 1. 课堂表现：关注学生在小组讨论、问题回答、实验设计等环节的参与度和表现，评价其对知识的理解和应用能力。 2. 作业完成：检查学生整理的方程式、查阅的资料及设计的方案，评估其知识掌握程度和实践能力。 3. 达标测试：可设计简单的练习题，如写出尾气处理中的关键方程式、分析某尾气处理技术的原理等，检验学生的学习效果。 五、教学反思 1. 本节课以燃油车尾气处理为情境，将非金属元素化合物知识与实际环境问题相结合，是否有效激发了学生的学习兴趣？ 2. 任务驱动的教学方式是否有助于学生主动建构知识，提升分析和解决问题的能力？ 3. 实验设计和真实技术机理的分析环节，学生的参与度和理解程度如何？是否需要进一步优化教学策略？ 4. 课后作业能否引导学生将化学知识与生活实际联系，达到学以致用的目的？