资源简介

(共32张PPT)
基于化学学科社会价值的单元教学设计
——硫和氮及其重要化合物
我为消除雾霾污染来献策
项目2：氮及其重要化合物
核心素养发展目标
1、通过对NO2与水反应产物的探究，发展学生证据
推理的核心素养；
2、从价-类二维设计NO2的转化路线，引导学生从物
质类别和价态变化的角度实现不同价态含氮物质
的转化，形成解决污染问题的一般思路模型；
3、通过探索含氮元素物质间的转化，帮助学生认识
物质及其转化的重要价值，形成变化观念；
4、了解雾霾的产生与防治，树立绿色化学理念，在
解决NO2污染的问题中，体会化学学科的社会价
值，培养学生的科学精神与社会责任。
3
梳理含有氮元素的物质
方法线
含氮化合
物的来源
汽车尾气中
NO2的生成
宏观辨识与
微观探析
知识线
活动线
素养线
绘制出氮元素
价-类二维图
主动调用价-类
解决复杂问题
从价-类角度
分析问题
汽车尾气中
NO2的消除
工业治理NO2
的方案分析
降低NO2污染
的基本思路
变化观念
证据推理
意识
科学精神与
社会责任
价-类实现
氮元素转化
探究NO2的
性质
实际：绿色
环保、成本
教学素材分析
设计流程
课前：根据下图分析含氮元素的物质
氮在自然界中的循环示意图
课前：在二维图中画出含氮元素的物质
环节设计意图：学生对氮及其化合物比较陌生，老师提供素材，有助于学生梳理含氮元素的物质，强化认识物质的角度。
NH4NO3
课前：学生设计NOx污染问题的研究思路
汽车
尾气
NOx
环节设计意图：将“环境问题”转化为“化学问题”，
聚焦污染源及其转化，然后学生感受从化学视角分析
环境问题的思路和方法。
利用
反应
设计转化
认识
NOx
性质
尾气
NOx
如何
产生
雾霾
问题
消除
污染
7
环节一 认识雾霾——关注氮氧化物
1、雾霾是指各种源排放的污染物（如SO2、NOx、NH3、
CO、VOCs、PM等），在特定的大气流场条件下，
经过一系列物理化学变化过程形成的细粒子，并与水
汽相互作用导致的大气消光现象。
2、PM2.5是指直径小于或者等于2.5微米的大气颗粒物的总
称。雾霾成分有硫酸盐、硝酸盐、铵盐、有机物、炭黑
以及矿物粉尘等。
雾霾组成
环节一 认识雾霾——关注氮氧化物
北京出现雾霾的主要成因
燃煤和工业生产排放出大量的SO2，
经化学转化生成的颗粒物；
城区交通排放的大量挥发性有机物、
NOx；
直接排放至大气中的颗粒物贡献很小，
因此控制这三类气态污染物是治霾
关键。
汽车尾气的化学成分
环节一 认识雾霾——关注氮氧化物
汽车尾气所含污染物主要是: CO 、碳氢化合物(CH) 、氮氧化合物(NO和NO2) 、SO2、颗粒物以及含铅化合物。
环节二 汽车尾气中NOx 的产生
任务一、查阅资料汽车发动机工作时，NOx是
如何产生的？
N2+O2=== 2NO
高温高压
2NO+O2=== 2NO2
环节三 如何减少主要污染源—NO2
任务二、解决雾霾问题应减少主要污染
源NO2，谈谈你的想法。
1、从源头杜绝，不产生源排放污染物NOx
——汽车限行、使用清洁能源汽车
2、若已经产生了污染源的气体，利用其性质
将其消除掉
（1）从物质类别角度：
（2）从氧化-还原角度：用氧化剂或还原剂吸收
——汽车尾气安装净化装置
——燃煤产生的尾气脱硫脱硝后排放
环节三 如何减少主要污染源—NO2
环节二我为治理雾霾来献策
环节三 如何减少主要污染源—NO2
任务三、预测NO2的化学性质
环节设计意图
从“物质类别”和“化合价”两个认识
角度预测：NO2与水、与碱可能反应；
既有氧化性又有还原性。
环节三 如何减少主要污染源—NO2
任务四、探究NO2与H2O的反应
分组实验，观察实验现象
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环节三 如何减少主要污染源—NO2
任务四、探究NO2与H2O的反应
实验步骤 现象 解释
1 装有铜片的注射器中吸入浓硝酸 注射器中有红棕色气体生成，溶液颜色变蓝（绿） Cu + 4HNO3（浓）=
Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O
2 除去注射器中液体，吸入少量水
3
吸入空气
4 将少量注射器中的液体滴到pH试纸上，并与标准比色卡对比
红棕色气体变为无色，液面上升
注射器中又有红棕色气体生成
溶液呈酸性
3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO+O2=2NO2
有硝酸生成
环节三 如何减少主要污染源—NO2
水吸收
碱吸收或氧化剂
还原剂
任务五、应用氮元素的二维图设计转化方案,
实现氮氧化物的无害化处理
环节三 如何减少主要污染源—NO2
2NO2+2NaOH=
NaNO3+NaNO2+H2O
3NO2+H2O=2HNO3+NO
成NO和NO2。
写出NO2与NaOH反应的化学方程式
NO2与SO2的性质相比具有差异性和特殊性
问题：NO2是不是硝酸的酸酐？为什么？
环节三 如何减少主要污染源—NO2
氧化物
盐
还原性
氧化性
N的化合物
与碱性物质
与氧化剂
明确两个角度
+5
环节设计意图：运用模型分析、解决实际问题。
与还原剂
N2
任务六、分析三元催化下汽车尾气净化原理
环节四 降低汽车尾气中NOX
【资料】汽车净化尾气的技术是将三元催化转化器安装在汽车尾气口，贵金属Pt－Ｒh－Pd是催化剂的活性组分，对 CO、HC 和 NOx有较高的催化活性，可以将尾气中的 CO、HC 和 NOx 同时净化处理掉。
摘自《汽车尾气的危害
与净化技术初探》
任务六、分析三元催化下汽车尾气净化原理
环节四 降低汽车尾气中NOX
还原法：
理论 实际工业
原理分析
环节设计意图：
帮助学生体会化学理论上与工业生产的联
系与差异；体验根据实际设计、改进方案
的角度。
任务七、分析工业方案的反应原理
方案评价
环节五 工业治理 NO2 污染方案
*
工业常见烟气脱硝
方法
1.钠碱脱硫法
环节五 工业治理 NO2 污染方案
任务七、分析工业方案的反应原理
1.还原法
选择性催化还原法， NH3做还原剂
吸收NO2的同时
制备硝酸
2.水吸收法
先用绿色氧化剂ClO2，再用NaOH溶液吸收
4.氧化-碱液联合法
3.纯碱溶液吸收
用碱性的Na2CO3
溶液做吸收液
环节五 工业治理 NO2 污染方案
吸收NO2的同时
制备硝酸
2.水吸收法
任务八、如何将NOx完全转化为硝酸？
*
环节五 工业治理 NO2 污染方案
变废为宝——制造硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO+O2=2NO2
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
：
环节设计意图：
利用类价二维视角选择合适的还原剂和氧化剂，实现
氮氧化物的无害化处理，同时体会在工业生产中应考
虑尽量提高生产效率。提升学生简单设计的能力，发
展学生的变化观念。
环节六 雾霾中颗粒物的形成
雾霾形成流程图
写出流程图中所涉及的化学方程式
环节六 雾霾中颗粒物的形成
NH4NO3
汽车尾气导致雾霾的成因
课后延伸 氨气的由来
三元催化转化器的使用增加了机动车氨的排放
汽车尾气中还有NH3的存在，随着三元催化转化器
的广泛使用，机动车尾气中NH3的排放量显著增加。机
动车尾气中的NH3来源于氮氧化物与H2的反应，而H2来
源于CO与H2O的反应，所以CO和NOX是NH3前驱物。
反应原理如下：
CO+ H2O==CO2+H2
2NO+2CO+3H2 ==2NH3+2CO2
2NO+5H2==2NH3+2H2O
NH3可直接参与到与硫酸、硝酸的反应中，加速大气
中硫酸铵、硝酸铵的形成。
摘自《广州市机动车尾气中氨气的排放因子研究》
*
美国专家研究氨是雾霾元凶
NH3 ，无色气体，恶臭，极易溶于水，是制造化肥、炸药的重要原料。曾晓成和Francisco小组利用第一性原理分子动力模拟研究首次发现，氨气可直接参与到SO3与H2O的反应中。通过进一步研究，他们发现了反应能垒（化学反应过程中必须超过的能量，有如跨栏中的栏高）近乎为零的新型反应机理，表明NH3可以直接参与并加速大气中硫酸氢氨及硫酸铵的形成，从而对大气中雾霾颗粒的形成起到至关重要的作用。
问题由此而生：中国空气中大量的氨气从何而来？学者指出，大量使用氮肥以及持续扩大的禽畜养殖业是氨污染的最大来源，城市周边工业氨排放也是原因之一。重污染天气中，硫酸铵、硝酸铵的质量总和占PM2.5的40%--60%，越严重的污染天气，比例越高。
摘自《生态经济》，2017年第6期
课后延伸 氨气的由来
*
单元教学设计的几点想法
一、开放度：素材选择、课上课下学生活动设计、
知识线设计、方法线设计
二、学生课堂探究活动：围绕核心知识，少而精
物质化学性质的探究
设计实验验证SO2的还原性
设计实验探究NO2与水反应产物
四、硫酸、硝酸教学：可以合并一起讲
SO2重点掌握还原性；NO2侧重了解氧化性
NO2污染方案：不写方程式，只要求识别涉及NO2什么性质，
能从酸碱性、氧化还原角度分析问题即可。
SO2污染方案：书写化学方程式，逐一分析反应原理
案例分析与评价
三、难度把握：
*
单元教学设计的几点想法
五、评价 课堂表现评价
课后评价
1 、在解决雾霾问题时，是否主动调用“价-类”分析方法，
能否绘制出氮、硫元素的价类二维转化图。
2、请你预测Na2SO3具有哪些化学性质，说明预测的依据，
并写出代表其性质的化学方程式或离子方程式。
3、提过对雾霾的学习，谈谈你对身边的环境问题有哪些
认识上的收获。

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