第4章 第3节 硫和氮的氧化物 第3课时.doc

1第第 3 课时课时 教学设计教学设计 三维目标三维目标 知识与技能 1.了解酸雨的形成和危害，通过实践活动认识保护环境的重要性，增强环保意识。 2.认识光化学烟雾等环境保护事件，掌握环境保护知识。 3.培养学生观察能力、自学能力及资料、信息处理与科学抽象能力，对学生进行内因与外因辩证统一的教 育。 过程与方法 1.通过对酸雨形成和危害的认识，培养学生理论联系实际的能力，激发学生学习化学的兴趣。 2.培养学生探索新知识的欲望，且在实验研究中培养求实、进取的优良品质。 情感、态度与价值观通过 SO2和氮化合物对环境危害的认识和学习，对学生进行量变到质变、对立统一规律等辩证唯物 主义观点教育，更重要的是让学生了解氮氧化物对环境的污染，增强环保意识，激发学生热爱科学、献 身科学的精神。促进学生关注社会生活，形成社会责任感和良好的社会公民意识。 教学重点教学重点了解酸雨的形成和危害 教学难点教学难点培养学生用新知识解决实际问题的能力 教具准备教具准备多媒体视频、音频素材、有关酸雨的图片 教学过程教学过程图片导课投影：煤和石油燃烧时的滚滚浓烟：师：由于工农业生产的迅猛发展，空气受到了不同程度的污染，在工厂废气的滚滚浓烟中，主要含 有哪些有害气体在危害我们的生活呢？生：粉尘和气体（SO2、CO 和氮氧化物等）师：现在不少地区雨水的 pH 小于 5.6，当雨水的 pH 小于 5.6 时，我们就称它为酸雨。我国是世界上 三大酸雨区之一。 （视频）有关酸雨危害的纪录片师：由刚才的材料，我们看到了酸雨对工农业生产和社会发展的危害性很大，下面让我们共同走进 酸雨的发展历史。 （用多媒体展示文字资料和图片资料） 1.1872 年，美国化学家 Smith，首先提出了“酸雨”一词，直到本世纪 40 年代，酸雨问题才引起人们的广 泛关注。 2.1972 年 6 月 5 日，具有历史意义的人类环境会议在瑞典首都斯德哥尔摩召开，通过了著名的人类环 境宣言 ，并确定每年 6 月 5 日为“世界环境日”。从 1974 年起，每年由联合国环境规划署确定一个主题， 开展“世界环境日”的活动，其中 1983 年的主题是防治酸雨。23.1985 年，几场酸雨过后，我国四川奉节县 9 万亩华山松全部枯死，重庆南山 2.7 万亩马尾松死亡过半。师：酸雨的危害如此之大，造成酸雨的罪魁祸首是谁呢？是二氧化硫和氮氧化物等，二氧化硫、 氮氧化物因为其巨大的危害已经被人们日益关注。 （录音资料）酸雨的危害SO2是主要的大气污染物之一，它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病，它还是形成酸雨的罪魁祸首 之一。酸雨可谓“空中死神”，已成为全球性的环境问题。猖獗的酸雨严重地威胁着地球。据资料记载，仅在 1980 年一年内，美国和加拿大就有 5 万余人成了 酸雨的猎物。比利时是西欧酸雨污染最为严重的国家，它的环境酸化程度已超过正常标准的 16 倍。在意 大利北部，5%的森林死于酸雨。瑞典有 15 000 个湖泊酸化。挪威有许多马哈鱼生活的河流已被酸雨污染。 世界古迹、桥梁受酸雨腐蚀越来越快。号称世界最大的露天博物馆智利复活岛上的石雕人像，正面临着 解体和倒塌的威胁，美国每年花在修理受损古迹方面的费用超过了 50 亿美元。闻名世界，代表我国古建 筑精华的北京汉白玉石雕，近年来也遭到意想不到的损害，故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样的 浮雕花纹，50 多年前图案清晰可辨，如今却大多模糊不清，甚至成光板。我国江苏、安徽、湖北、福建、 江西、浙江七省的农田曾经受酸雨影响造成经济损失一年达 1 380 多万元。 （图片）有关酸雨危害的图片师：同学们，从以上材料中，我们已经认识了酸雨的危害，你能否总结酸雨的危害主要体现在哪些 方面呢？（学生共同讨论，找一名同学汇报讨论结果，其他同学补充） 小结投影 3.酸雨危害 （1）对人体健康造成直接危害。 （2）破坏森林、草原和农作物。 （3）土壤酸性增强，湖泊酸化，生态环境受损。 （4）破坏建筑物。师：同学们，从刚才的讨论中，我们已经认识了酸雨的危害，也明确了酸雨的主要成分是硫酸，硫 酸型酸雨是如何形成的呢？我们如何防止或减少酸雨的形成呢？ （学生共同讨论，找一名同学汇报讨论结果，其他同学补充） （视频）有关酸雨形成的纪录片 展示：有关酸雨形成的图片3师：同学们，从刚才的纪录片和图片中，你能否总结硫酸型酸雨是如何形成的呢？ 归纳小结酸雨的形成（以硫酸型酸雨形成为例）师：氮氧化物是如何形成酸雨的呢？（转化成硝酸 3NO2+H2O=2HNO3+NO） 板书三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染生：二氧化硫和二氧化氮为大气的主要污染物，能直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会 使人死亡。煤和石油中含杂质硫，在燃烧中将排放酸性气体 SO2；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气 发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体 NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为 了酸雨。 （讨论）通过学习，你认为应该怎样控制酸雨的产生呢？你有哪些防治酸雨的措施呢？生：酸雨的防治：1.控制酸性物质的排放；2.改变能源结构，开发利用清洁能源等等。 阅读资料卡片 防治酸雨的措施 1.调整能源结构，发展清洁能源，优化能源质量，提高能源利用率，减少燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物 等。 2.加强环境管理，强化环保执法，严格控制二氧化硫的排放量。 3.研究、开发适合我国国情的二氧化硫治理技术和设备。 （1）原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约 40%60%的无机硫。 （2）改进燃烧技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。 （3）对煤燃烧后形成的烟气脱硫。目前主要用石灰法，脱硫效果较好，可以除去烟气中 85%90%的二 氧化硫，但是成本较高。师：如果说酸雨的形成 SO2、NO2是元凶的话，那么 NO、NO2等氮氧化物在其他方面的危害也是巨 大的。 （视频）日本东京和英国伦敦的光化学烟雾事件师：NO、NO2造成的日本东京和英国伦敦的光化学烟雾事件，都位列世界十大公害事件，在历史上 和今天认识它都有深远意义。由此可见 NO、NO2和 SO2等一旦污染空气，人类将无法逃避，无处可藏。4为了我们的家园，为了人类自己，我们应从方方面面注意防止环境污染，保护环境。师：不过事物都有两面性，二氧化硫及二氧化氮对环境有很大的危害，但同时在工业生产中，它们 也有非常重要的应用。生：（学生讨论总结 NO2、SO2在工业中的应用） （投影）合成硫酸：2SO2+O2 催化剂 加热 SO3 SO3+H2O=H2SO4合成硝酸：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 例题剖析 （例 1）酸雨是因过度燃烧煤和石油，生成硫和氮的氧化物溶于水，生成了 H2SO4和 HNO3的缘故。分析 某次雨水的数据如下：c( 4NH)=2.0×10-6 mol·L-1c(Na+)=3×10-6 mol·L-1 c(Cl-)=6×10-6 mol·L-1c(2 4SO)=2.8×10-5 mol·L-1c( 3NO)=2.3×10-5 mol·L-1则此次降雨雨水的 pH 接近于提示：pH=lgc（H+） ( ) A.3 B.4 C.5 D.6生：本题关键是求出溶液中的 H+浓度是多少，这样就可以由 pH 的定义直接求解了。溶液中阳离子 所带的正电荷总数应该等于阴离子所带的负电荷总数。根据电荷守恒就能够找到正确答案。 教师精讲：在溶液里，阳离子所带的正电荷总数应该等于阴离子所带的负电荷总数。根据电荷守恒的原则，有 c(H+)+c( 4NH)+c(Na+)=c(Cl-)+c( 3NO)+2c(2 4SO)，求出 c(H+)=8×10-5 mol·L-1，pH=-lg8×10-54。师：这是一道以酸雨为背景，考查溶液中电荷守恒的习题。请大家思考应该怎样测定酸雨的 pH 呢？ （学生讨论实验方案） 小结 雨水的酸碱度的测定方法 方法： 1.用 pH 试纸。 （把待测液滴在 pH 试纸上，然后把试纸显示的颜色跟标准比色卡对照） 2.用数字 pH 计。 （浸入待测液即可读数，精度为 0.1） （例 2）为了除去工业废气中的 SO2，查得一个“将 SO2转化为(NH4)2SO4”的资料。摘录于下：“一个典型 实例：初步处理后的废气含 0.2%(体积分数，下同)SO2和 10% O2，在 673 K 时，废气以每小时 5 m3的速 度通过 V2O5催化剂层与 NH3(20 dm3·h-1)混合，再喷入水(290 g·h-1)，此时气体温度迅速由约 673 K 下降为 473 K，在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体。 ” (1)阅读上文后，请回答下列问题：按反应式 2SO2+O22SO3,SO2和 O2的物质的量之比为 21，资料中为什么用 150？5计算混合气体中 SO3和 NH3的物质的量之比。 为什么要冷却？ 如果某厂每天排放 10 000 m3这种废气，按上述方法把 SO2回收为(NH4)2SO4，估计每月(30 天)需多少吨 氨？可得多少吨硫酸铵？(注：废气体积按标准状况计) (2)结合具体情况，提出合理方案。 某工业废气中含 0.4% SO2和 0.5% O2，你看该怎样利用上述资料？ 如果某工厂没有氨，只有生石灰，你看又该怎样利用上述资料？ （学生讨论这种密切联系工业型习题的解法，关键是关系式的应用）师：本题以工业废气的处理为主题，涉及了提高原料转化率、铵盐的热稳定性、钙基固硫等知识， 同时要求学生有根据具体情况，提出新的合理方案的能力。生：(1)增大氧气的投料量可大大提高 SO2转化为 SO3的转化率。 每小时 5 m3中 SO2的量为 5 m3×103 dm3·m-3×0.2%=10 dm3,每小时通入 NH3的量为 20 dm3,故 SO3与 NH3的物质的量之比为 12。 因铵盐受热易分解，适当冷却有利于(NH4)2SO4的生成。 每月排放废气中的 SO2的质量为：30 d×10 000 m3·d1×103L·m3×0.2%×14 .221molL×64 g· mol1=1.71×106 g=1.71 t。设 1.71 t SO2完全转化得 SO3的质量为 x， SO2 SO3 64 80 1.71 t x x2.14 t 设又需 NH3的质量为 y，生成(NH4)2SO4的质量为 z， SO3 + 2NH3+H2O=(NH4)2SO4 80 34 132 2.14 t y z 求得 y0.91 t z3.53 t(2)因含 O2量不够，SO2转化不完全，可先往废气中充入一定量的空气，以提高 O2含量。 可用生石灰代替 NH3，它与 SO3作用生成 CaSO4。教师精讲：本题从酸雨产生的源头探讨了变废为宝的措施，既考查学生对关系式法解决化学计算的 能力，又可以启发学生思考排除酸雨产生的污染源的新思路。考查了学生理论联系实际的能力，促进学 生关注社会、关注生活的社会责任感与公民意识的形成。 课堂小结本节课通过 SO2和氮化合物对环境危害的认识和学习，让学生了解氮氧化物对环境的污染，增强环 保意识，激发学生热爱科学、献身科学的精神。促进学生关注社会生活，形成社会责任感和良好的社会 公民意识。 板书设计板书设计三、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染 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 2：6SO3+H2O=H2SO42SO22H2OO22H2SO4 例 3：3.NO2、SO2在工业中的应用 活动与探究活动与探究 1.请查找资料，了解生产和生活中减少二氧化硫排放的具体措施，并结合二氧化硫的性质进行分析。 2.根据所学知识，你知道采取什么办法能解决下列问题吗？ （1）治理已酸化的湖泊和土壤。 （2）保护暴露在大气中的建筑。 3.调查当地的空气污染情况，分析当地空气污染成因，练习测定雨水的 pH。 随堂练习随堂练习 1.下列气体溶解于水，没有发生氧化还原反应的是（ ） A.SO2溶解于水 B.NO2溶解于水 C.CO2溶解于水 D.Cl2溶解于水 答案答案:AC 2.将 SO2气体缓缓通入下列各溶液中，随着 SO2的通入，而溶液的酸性先变弱后变强的是( ) A.溴水 B.氢硫酸 C.氢氧化钠 D.亚硫酸 答案答案:B 3.下列所述情况可能引起水污染的是( ) 城市生活污水的任意排放 农业生产中农药、化肥使用不当 海上油轮石油泄漏 工业生产中 废液、废渣、废气的排放 A.只有 B.只有 C.只有 D. 答案答案:D 4.环保部门每天通过新闻媒体向社会发布以污染物浓度为标准确定空气质量的信息。这些污染物是( ) A.二氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒 B.二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳 C.三氧化硫、氮氧化物、悬浮颗粒 D.稀有气体、氮氧化物、悬浮颗粒 答案答案:A 5.飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂浮物，颗粒很小，不易沉降。它与空气中的 SO2和 O2接触时，SO2会 部分转化为 SO3，使空气的酸度增加，环境污染更为严重。其中飘尘所起的作用可能是（ ） A.氧化剂 B.还原剂 C.催化剂 D.载体 答案答案:C 6.某冶炼厂利用炼铜产生的 SO2生产硫酸，变废为宝，化害为利。其原理是（ ） A.利用了 SO2的水溶性，将 SO2直接通入水中 B.利用了 SO2的氧化性，将 SO2直接通入水中 C.利用了 SO2的氧化性，使其与 O2反应而转化为 SO3，再与水反应 D.利用了 SO2的还原性，使其与 O2反应而转化为 SO3，再与水反应 答案答案:D 7.（1）在碘化钾淀粉溶液中，滴加少量次氯酸钠溶液，立即会看到溶液变蓝色，这是因为 _，反应的离子方程式是_。 （2）在碘和淀粉形成的蓝色溶液中，滴加亚硫酸钠溶液，发现蓝色逐渐消失，这是因为 _，反应的离子方程式是_。（3）对比（1）和（2）实验所得的结果，将 I2、ClO、2 4SO按氧化性由强到弱顺序排列为7_。 解析：解析：淀粉溶液变蓝的原因是溶液中存在 I2，可由题目提供的反应物及产物中是否有 I2，推断出反应的方程式。进一步来确定 I2、ClO、2 4SO氧化性强弱。答案：答案：（1）I被氧化成 I2遇淀粉变蓝 2IClOH2O=I2Cl2OH（2）I2被2 3SO还原成 I I22 3SOH2O=2 4SO2H2I （3）ClOI22 4SO8.环境污染造成生态失衡，请看下例：某地一池塘，原来生长着丰富的水生植物和多种鱼虾，后来由于化 工厂将大量污水排入池塘中，使其水质恶化，各种水生生物先后死亡。根据以上材料，回答下列问题： （1）从生态平衡角度看，池塘这种变化说明了_。 （2）造成这种变化的原因是_。 （3）经检测，污水含有 0.012 mol·L-1的游离溴，可用亚硫酸钠除去污水中的溴，请写出化学方程式： _。 （4）处理这种污水 5 L，至少需要加入 0.05 mol·L-1的亚硫酸钠溶液_L，才能将溴全部除去。(5)要使池塘恢复本来面目，首先要解决的问题是_。 答案答案:（1）破坏了生态平衡 （2）池塘里的水被化工厂的污水污染 （3）Na2SO3+Br2+H2O=Na2SO4+2HBr （4）1.2 (5)将污水处理成无污染的水质才能排放 习题详解习题详解1.答案：答案：CaCO3CaO+CO2CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO42.答案：答案：(1)发动机点火时产生电火花，使空气中的 N2与 O2反应生成 NO。N2+O22NO(2)2NO+2CO=2CO2+N2(3) 3.答案：答案：A 点拨：NO、NO2、SO2等都会对空气造成污染。而 N2是空气中的主要成分之一，不污染空气。 4.答案：答案：C 点拨：因为 NO 极易与空气中的氧气反应生成 NO2，因此不能用排空气法收集。 5.答案：答案：C 点拨：SO2漂白原理是 SO2与有色物质反应生成无色的不稳定的化合物，属化学变化，但不是氧化还原反 应；B、D 漂白原理相同，都是它们与水反应生成 HClO，HClO 具强氧化性，将有色物质氧化而漂白， 属化学变化；活性炭具有吸附作用，使红墨水褪色而非化学变化。 6.答案：答案：D点拨：1642 . 3molgg×2=146)(molgNOm×28m(NO2)=2.3 g 7.答案：答案：D 点拨：NO2与 H2O 反应的方程式为 3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中 N 元素化合价既升高又降低，所 以 NO2既是氧化剂又是还原剂。 8.答案：答案：C9.答案：答案：（1）2SO2+O22SO3（2）Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O (3)3NO2+H2O=2HNO3+NO 点拨：由题意知 X 是 SO2，Y 是 Cl2，Z 是 NO2。 10.答案：答案：根据方程式可知： S SO2 32 g 64 g 100 t×0.64% m(SO2) m(SO2)=1.28 tV(SO2)=116641028. 1 molgtgt×22.4 L·mol-1=4.48×105 LS SO2 H2SO4 32 g 98 g 100 t×0.64%×360 m×98% m=72 t （1）1.28 t （2）4.48×105 L （3）72 t 11.略