课件61张PPT。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 一、社会性科学议题
1.含义
社会性科学议题指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___________
___等紧密相关的社会性问题。自然生态环境2.社会性科学议题的分析框架二、社会性科学议题中利与弊分析的视角三、科学论证的水平【情境·思考】
在冬季,各地会根据雾霾天气的情况, 采取汽车单双号限行的措施。限行的原因与汽车的尾气有关,汽车尾气中有害的气体有哪些?有什么危害?
提示:汽车尾气中含有氮的化合物:NO、NO2、NH3,它们会对人体产生直接危害,NO、NO2还会引起酸雨、光化学烟雾等。项目活动 科学认识社会性科学议题,寻找利与弊
【探究总结】
1.科学分析议题,理清议题中的科学问题和科学知识(1) “汽车限行”议题的科学问题。
汽车尾气中含有氮的化合物:NO、NO2、NH3;雾霾中含有:
硝酸盐( )、铵盐( );(2)氮及其化合物之间的转化关系。①化合价角度:如N2转化为NO,氮元素化合价升高,应加化合价降低的氧化剂。
②物质类别角度:如单质转化为氧化物,根据元素守恒,应加含氧元素的物质。2.“汽车限行”措施的利与弊【迁移应用】
1.如图表示汽车尾气净化器处理汽车尾气的过程。有关叙述不正确的是 ( )A.CO氧化为CO2所需氧来源于NOx
B.汽车安装这种净化器后,能避免铅污染
C.Pt-Rh催化剂化学反应前后质量不变
D.使用该净化器能减少酸雨的发生【解析】选B。由题目的信息可知:CO氧化为CO2所需氧来源于氮的氧化物,汽车安装这种净化器后,能避免一氧化碳、氮的氧化物造成的空气污染,不是铅污染;
Pt-Rh催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变;氮的氧化物也会造成酸雨,因此使用该净化器能减少酸雨的发生。2.今天,汽车已经成为人类不可缺少的交通运输工具,但是,随着汽车数量的增多,汽车尾气产生的污染成为引起光化学烟雾的主要危害之一,目前,全国各省市实行汽车限行。机动车尾气净化器可以有效缓解此类污染,它的特色之一是使一氧化碳与一氧化氮在催化剂的条件下反应生成二氧化碳和氮气。(1)写出尾气净化器中所发生反应的文字表达式__。?
(2)下列不属于大气污染物的是____________(填序号)。?
①CO ②CO2 ③SO2 ④O2 ⑤可吸入颗粒物【解析】(1)一氧化碳和一氧化氮在催化剂的作用下能
生成二氧化碳和氮气,反应的文字表达式:一氧化碳+一
氧化氮 二氧化碳+氮气。(2)空气的污染物包括
有害气体和粉尘,有害气体主要为二氧化硫、二氧化
氮、一氧化碳,二氧化碳和氧气不属于大气污染物。答案:(1)一氧化碳+一氧化氮 二氧化碳+氮气
(2)②④项目活动 以硫酸厂建立的利弊为例,学习科学论证,论证利与弊
【活动探究】
1.探究思路2.建立硫酸厂的利和弊【探究总结】
接触法制硫酸
1.原理
(1)燃烧硫或煅烧硫铁矿制二氧化硫;
(2)用二氧化硫氧化成三氧化硫;
(3)三氧化硫与水反应成硫酸。2.设备3.主要方程式
(1)4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2
(2)2SO2+O2 2SO3
(3)SO3+H2O====H2SO4【迁移应用】
1.化工厂厂址选择是一个复杂的问题,受到原料、水源、能源、土地供应、市场需求、交通运输和环境保护等诸多因素的制约。硫酸厂应建在 ( )
①靠近原料产地,远离消费中心 ②靠近消费中心,稍偏离原料产地 ③交通便利,人口稠密的居民区
④建在环保要求高的地区,便于“三废”的治理A.①②③④ B.①③④
C.①②④ D.②【解析】选D。由于硫酸是腐蚀性液体,运输价格比较高,这就决定了硫酸厂靠近消费中心,比靠近原料产地更为有利,故①错,②对。硫酸厂对环境的污染比较严重,因此不应建在人口稠密的居民区和环保要求高的地区,故③④错误。2.有关硫酸工业综合经济效益的说法中正确的是
( )
A.甲地有丰富的硫铁矿资源,水源、能源充足,交通便利,是风景秀丽的旅游胜地,虽当地使用硫酸的工业不多,但为提高当地经济效益宜建硫酸厂
B.为减少SO2对空气的污染,可以建高烟囱,使含SO2的尾气在高空扩散稀释,到达地面时达到安全浓度C.硫酸生产过程排放的污染物主要是含SO2的尾气、固体烧渣、废酸和废水等
D.选择硫酸厂厂址时,当经济利益与环保问题有冲突时,为提高人们的物质生活水平,应先考虑经济利益的问题【解析】选C。硫酸厂是污染性企业,不宜建在风景区,A错误;建高烟囱,只是减弱了本地污染,易引起其他地区污染,B错误;硫酸厂的建设,必须经济利益和环境保护综合考虑,D错误。课题任务:以硫及其化合物、氮及其化合物的知识为载体,解决酸雨的防治问题
【情境创设】
柳州蝶变:从“酸雨之都”到“宜居花城” 在上世纪80至90年代,广西柳州传统重工聚集,粗
放型发展模式使大气遭到严重污染,年酸雨出现频率最
高达98%,被列为全国四大“酸雨之都”之一。作为广
西最大的工业基地和西南工业重镇,柳州市多年来一直
努力在工业发展与环境保护之间寻求平衡,现已成为践
行绿色发展理念的城市典范。近20多年来,柳州市经过
酸雨治理,生态建设和新型工业化探索,已经由过去的“酸雨之都”蜕变为“宜居花城”。 在绿色发展理念的指引下,柳州实现了经济效益与环境效益的统一,工业发展与生态环境的良性互动,走出了一条“生态工业城”的发展新路。如今柳州也已成为国家低碳试点城市、国家循环经济示范城市。【素养解读】
1.核心素养
(1)科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的问题,能从问题和假设出发,依据研究目的,设计探究方案。
(2)科学态度与社会责任:具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。2.素养目标
通过课题的探究学习,掌握硫、氮及其化合物的相关知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。【素养探究】
【探究一】酸雨成分的分析
1.某同学查阅资料得知:酸雨是指pH小于5.6的雨雪或
其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收
并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成
了pH低于5.6的酸性降水。中国的酸雨多为硫酸型酸雨,少为硝酸型酸雨。各种机动车排放的尾气是形成酸雨的重要原因。(1)酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。以5.6为标准是因为正常雨水的pH大约为5.6,请分析原因。
提示:空气中含有CO2, CO2与雨水反应生成碳酸,故雨水的pH约为5.6。(2)“硝酸型酸雨”是如何形成的?
提示:氮的氧化物NO2、NO与雨水反应生成硝酸,使雨水
的pH小于5.6,发生的反应为2NO+O2====2NO2,
3NO2+H2O====2HNO3+NO。(3)某测定酸雨的站点,对取得的酸雨样品进行了pH的测定,随时间推移,得到了如下实验数据。试分析酸雨的类型、形成原因及pH随时间变化的原因。提示:隔一段时间检测,发现pH逐渐减小,酸性增强,发
生的反应为2H2SO3+O2====2H2SO4,酸雨样品中的H2SO3逐
渐被氧化成H2SO4,使溶液的酸性增强,由此可以得出酸
雨形成过程为二氧化硫与水反应SO2+H2O====H2SO3,酸雨
为硫酸型酸雨。(4)如何设计实验证明(3)中的结论,请写出你的思路,并与同学们进行交流。
提示:①取一定量上述雨水,加入足量盐酸,再加热将产生的气体通入品红溶液中,品红溶液褪色;②取①反应后的雨水于另一试管中,加入BaCl2溶液,产生白色沉淀;如图:【探究二】防止酸雨的措施的选择
2.通过近20年的治理,柳州空气的二氧化硫含量已于2006年达标。
(1)把煤燃烧产生的废气通入CaCO3与水形成的浆状物,可以起到很好的脱硫效果,同时制得副产品石膏。试写出有关反应的化学方程式。提示:由于亚硫酸的酸性大于碳酸,故发生的反应为SO2+CaCO3====CaSO3+CO2, CaSO3再被氧气氧化: 2CaSO3+O2====2CaSO4。(2)为了持续打好环保战,柳州市政府推广绿色低碳的出行方式,大力支持当地清洁车辆的生产与使用,如使用纯电动汽车。这些措施可以大大减少汽车尾气的排放,汽车尾气的主要污染气体有哪些?对环境造成的主要危害有哪些?提示:汽车尾气的主要污染气体为CO、NO、NO2等,对环境造成的主要危害有光化学烟雾、酸雨等。(3)为了彻底修复城市生态,进一步改造城市风貌,柳州市不仅做了“节能减排”的减法,还进行“绿色覆盖”的加法,实施了一系列城市绿化建设工程。这些做法体现了什么环境治理的思想?提示:柳州市的做法体现了环境治理的两种措施:①控制进入大气、土壤和水体的碳、硫和氮等化合物的量;②增强生态系统对碳、硫和氮等化合物的吸收能力。【探究三】迁移应用
3.水华指淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象,是藻类大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。你能解释原因吗?可以采取什么措施防止这种现象的发生?提示:水华发生的主要原因是生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后,水体富营养化,引起藻类大量繁殖。为了防止水体富营养化可采取以下措施:①严控水域附近建设氮肥厂、磷肥厂;②禁止含磷洗涤剂的使用;③工业、生活废水去营养化处理;④合理使用氮肥、磷肥。【素养评价】
1.科学态度——水平2:能运用所学的化学知识和方法解释生产、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。2.科学探究——水平4:能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,根据假设提出多种探究方案,评价和优化方案。3.科学态度——水平2:能运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题;在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。4.科学态度与社会责任——水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。5.科学态度与社会责任——水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。情境探究·素养提升
1.随着食品营养与安全越来越受关注,越来越多的人开始阅读食品标签。喜欢喝葡萄酒的人发现,葡萄酒几乎都标注了“含二氧化硫”。为什么这个常常跟酸雨、空气污染物相关联的“有毒有害的化学物质”竟然堂而皇之地出现在了“典雅”的葡萄酒中?
葡萄糖的保存中需要加入某种“保鲜剂”“防腐剂”和抗氧化剂来做“护花使者”。这些任务二氧化硫可以单枪匹马全部搞定!
(1)SO2在葡萄酒中的应用表现其什么性质?
提示:在葡萄酒中SO2作抗氧化剂,表现其较强的还原性。
(2)有人认为“醒酒”(将酒暴露在空气中一段时间)可以减小SO2的危害,是否有道理?
提示:有道理。SO2溶于水得到亚硫酸,易被空气中氧气氧化,起到减少SO2含量的作用。
(3)SO2还用于防止腐竹、竹笋等的变色,其中SO2表现什么性质?
提示:漂白性。
(4)如何设计实验检验葡萄酒中SO2的含量?
提示:可以利用酸性高锰酸钾或溴水等与SO2的反应,通过测定一定体积的葡萄酒消耗的已知浓度的酸性高锰酸钾或溴水的体积,然后计算得知SO2的含量。
2.如图为某城市某日空气质量报告内容。
(1)该日空气首要污染物是什么?对人体健康是否有影响?
(2)该日空气质量属于哪个等级?
(3)该市的污染物NO2、CO主要来源于哪里?主要的危害有哪些?
(4)该市SO2的指数很小,他们是如何减少燃煤中SO2的排放?
【解析】(1)首要污染物是指污染最重的污染物,根据空气质量报告,PM10数值最大,所以该日空气首要污染物是PM10,PM10指的是环境空气中粒径不大于10微米的颗粒物,PM10会影响人体健康;(2)该日空气质量指数为79,空气质量等级属于良;(3)机动车尾气中含有NO2、CO;NO2、CO直接影响人体健康,NO2还会引起光化学烟雾、酸雨等;(4)向燃煤中加入石灰石或生石灰可以有效控制SO2排放。
答案:(1)PM10 PM10会影响人体健康;(2)该日空气质量指数为79,空气质量等级属于良;(3)机动车尾气中含有NO2、CO;NO2、CO直接影响人体健康,NO2还会引起光化学烟雾、酸雨等;(4)向燃煤中加入石灰石或生石灰。
3.某地区经常有酸雨降落,为粗略测定空气中SO2的含量,某学习小组设计了如图所示的实验装置进行实验。
【资料】
①室温下,碘的溶解度为0.029 g。
②我国空气质量标准中SO2浓度限值(mg·m-3)如表。
一级标准
二级标准
三级标准
≤0.15
≤0.50
≤0.70
③SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI。
【实验步骤】
①检查气密性;
②向C装置中加入1.0 mL溶质质量分数为1.27×10-6 g·mL-1的碘水(ρ≈
1.0 g·mL-1),滴入2～3滴淀粉溶液;
③打开弹簧夹________(填“a”或“b”),关闭另一个弹簧夹,抽拉注射器吸取500 mL空气,再开、闭相应弹簧夹,缓缓推气体进入C装置,重复上述操作多次。当C中溶液颜色________时,停止推动注射器的活塞;?
④实验数据处理。
(1)完善步骤③的内容。
(2)如何检查装置气密性?
(3)实验时,C装置中原有蒸馏水对实验有无影响?
(4)实验中哪些因素会使测定结果偏低?
(5)可以采用什么试剂代替C装置中碘的淀粉溶液?
(6)该小组在同一地点进行了3次实验,推动活塞次数记录如下表(每次抽气为500 mL)。进行3次实验的目的是什么?
实验序号
1
2
3
推动次数
19
20
21
【解析】(1)应该打开弹簧夹b,关闭弹簧夹a,抽拉注射器吸取500 mL空气,再关闭弹簧夹b,打开弹簧夹a,缓缓推气体进入C装置,重复上述操作多次。当C中溶液颜色由蓝色变成无色时,停止推动注射器的活塞。
(2)检查装置气密性的操作是关闭弹簧夹b,打开弹簧夹a,将注射器活塞从右向左推,如果A中得到水的体积等于注射器活塞推动的体积,说明装置的气密性良好。
(3)实验时,C装置中原有蒸馏水对实验无影响。
(4)推动注射器活塞速率太快,会导致二氧化硫不能完全反应,从而导致计算结果偏低;抽取空气时,未抽满500 mL,会导致计算的二氧化硫质量偏小,从而导致计算结果偏低。
(5)二氧化硫能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色,因此能用酸性KMnO4溶液、溴水代替碘的淀粉溶液。
(6)进行3次实验的目的是取平均值,使测定结果更准确。
答案:(1)b 由蓝色变成无色
(2)检查装置气密性的操作是关闭弹簧夹b,打开弹簧夹a,将注射器活塞从右向左推,如果A中得到水的体积等于注射器活塞推动的体积,说明装置的气密性良好。
(3)无影响
(4)推动注射器活塞速率太快或抽取空气时,未抽满500 mL(答案合理即可)。
(5)酸性KMnO4溶液、溴水(答案合理即可)
(6)取平均值,使测定结果更准确。
课堂检测·素养达标
1.化学与生活、社会密切相关,下列说法正确的是 ( )
A.绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
B.春节是我国传统的节日,应把“爆竹声声辞旧岁,总把新桃换旧符”发扬光大
C.工业上燃烧煤时,加入少量石灰石是为了减少CO2的排放
D.“雾霾天气”“温室效应”“光化学烟雾”“PM2.5”等都与汽车尾气排放有关
【解析】选D。绿色化学的核心是从源头上减少或消除对环境的污染,所以不能产生污染后再利用化学原理对环境污染进行治理,故A错误;爆竹爆炸会污染空气和产生纸屑,污染环境,故B错误;加入少量的石灰石,二氧化硫可最终转化为硫酸钙,可减少二氧化硫的污染,故C错误;光化学烟雾主要是由汽车排放的尾气中氮的氧化物造成的,汽车尾气是主要的污染物排放,近年来城市的汽车越来越多,排放的汽车尾气是雾霾形成的一个因素,故D正确。
2.(2019·怀化高一检测)化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是 ( )
A.CO2 和NO2都会导致酸雨的形成
B.大气中的PM2.5会导致雾霾的形成
C.NO2和SO2都会导致光化学烟雾的形成
D.大气中SO2含量的增加会导致温室效应加剧
【解析】选B。二氧化碳导致温室效应,不是引起酸雨的污染物,故A错误;大气中的PM2.5会导致雾霾的形成,故B正确;N的氧化物可导致光化学烟雾的形成,而二氧化硫不能导致光化学烟雾的形成,故C错误;大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧,故D错误。
【补偿训练】
汽车尾气在光照下分解时,即开始光化学烟雾的循环,它的形成过程可用下列化学方程式表示:NO2NO+O,2NO+O22NO2,O2+OO3。下列有关叙述不正确的是
( )
A.此过程中,NO2是催化剂
B.在此过程中,NO是中间产物
C.此过程的总方程式为2O33O2
D.光化学烟雾能引起人的外呼吸功能严重障碍
【解析】选C。NO2在反应前后质量和化学性质均没发生变化,只是加快了O2变成O3的反应速率,因此NO2是O2变成O3的催化剂。将三个方程式相加得到的总方程式为3O22O3。
3.伦敦发生过12次大的烟雾事件,祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。 烟雾逼迫所有飞机停飞,汽车白天开灯行驶,行人走路都困难,烟雾事件使呼吸疾病患者猛增。1952年12月那一次,5天内有4 000多人死亡,两个月内又有8 000多人死去。
【思考】
(1)现代工业社会涉及的环保问题有哪些?
(2)为减少煤炭燃烧产生的污染物,煤炭的综合利用方式有哪些?
提示:(1)世界三大环境问题:酸雨、臭氧层破坏、气候变暖。
(2)煤炭的综合利用有煤的干馏、液化和气化等方式。
