《第三節(jié)硫和氮的氧化物》教學(xué)設(shè)計(北京市縣級優(yōu)課)x-化學(xué)教案

教學(xué)設(shè)計者基本信息姓名鄭曉丹學(xué)校北京醫(yī)學(xué)院附屬中學(xué)學(xué)科化學(xué)聯(lián)系電話及郵zhengxiaodan79@126.com教學(xué)設(shè)計基本信息課題應(yīng)用物質(zhì)性質(zhì)解決實際問題—以治理空氣中的污染物SO2為例年級高一模塊化學(xué)1（必修）第四章第三節(jié)硫和氮的氧化物教科書版本人民教育出版社學(xué)習(xí)主題常見無機物及其應(yīng)用1.整體設(shè)計思路（教學(xué)設(shè)計的思路與學(xué)習(xí)價值分析）教學(xué)設(shè)計的思路：以生活中人們關(guān)注的環(huán)境問題“酸雨”為情境，通過引導(dǎo)學(xué)生分析酸雨的成因，讓學(xué)生體會到治理酸雨問題的根源是治理空氣中的污染物SO2。通過學(xué)生的小組討論活動：分析國內(nèi)外化學(xué)工程師除去空氣中SO2方法的設(shè)計原理、體現(xiàn)的SO2性質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生能夠依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)的信息解決實際問題的方法。同時，通過對比分析上述治理SO2的方法，幫助學(xué)生初步建立綠色化學(xué)思想。學(xué)習(xí)價值分析：環(huán)境保護問題已經(jīng)越來越為世界各國所重視，環(huán)境意識已經(jīng)成為當(dāng)代人類文化素質(zhì)的重要組成部分，并成為衡量一個國家，一個民族乃至一個人的文明程度的重要標(biāo)準。二氧化硫是造成大氣污染的主要氣體之一，在學(xué)生弄清楚了二氧化硫的性質(zhì)基礎(chǔ)上，讓學(xué)生了解其引起大氣污染的原因，并引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用二氧化硫的性質(zhì)來治理環(huán)境污染的方法，既可以鞏固二氧化硫的有關(guān)知識，又培養(yǎng)了學(xué)生利用化學(xué)知識化害為利的科學(xué)思想以及形成參與解決環(huán)境的意識，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)核心素養(yǎng)。2.目標(biāo)設(shè)計（指向?qū)W生素養(yǎng)發(fā)展的目標(biāo)設(shè)計）知識與技能（1）學(xué)會應(yīng)用“物質(zhì)分類”和“氧化-還原”兩個角度分析SO2轉(zhuǎn)化為硫酸的路徑；（2）能夠解釋所列舉的治理空氣中SO2方法的設(shè)計原理、體現(xiàn)的SO2性質(zhì)。過程與方法（1）通過創(chuàng)設(shè)生活中人們關(guān)注的環(huán)境問題“酸雨”情境，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“物質(zhì)分類”和“氧化-還原”兩個角度分析SO2轉(zhuǎn)化為硫酸路徑的過程，培養(yǎng)其關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題，認識到環(huán)境保護的重要性；（2）通過分析化學(xué)工程師除去SO2方法的設(shè)計原理、體現(xiàn)的SO2性質(zhì)的活動，初步培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)的信息解決實際問題的方法。情感態(tài)度與價值觀通過分析對比除去SO2的幾種方法，增強學(xué)生運用化學(xué)知識解決環(huán)境問題的意識，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。3.學(xué)習(xí)內(nèi)容分析（教學(xué)內(nèi)容及內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析，重點難點分析）教學(xué)內(nèi)容及內(nèi)容結(jié)構(gòu)分析（1）地位：二氧化硫是本章學(xué)習(xí)中重要的氧化物，是工業(yè)生產(chǎn)硫酸環(huán)節(jié)中的一種重要的反應(yīng)物質(zhì)，也是學(xué)生初步認識環(huán)境污染中大氣污染的一種主要物質(zhì)，特別是二氧化硫的性質(zhì)是本節(jié)的一個重點，也是高中化學(xué)常見元素化合物知識體系的重點之一。（2）聯(lián)系：本節(jié)在教材《化學(xué)1》中被安排在最后一個專題，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了鈉、鎂、鋁、鐵、銅、氯、硅及其化合物等元素化合物知識的基礎(chǔ)上，進一步介紹硫及其化合物。這是對高中化學(xué)必修階段無機化合物知識體系的進一步完善，同時也將為《化學(xué)2》及后續(xù)選修課的學(xué)習(xí)提供必要的基礎(chǔ)。因此它在教材中具有承上啟下的作用。（3）內(nèi)容：本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容是應(yīng)用物質(zhì)的性質(zhì)治理空氣中的污染物SO2，是化學(xué)性質(zhì)在解決實際問題中的應(yīng)用。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，可以初步培養(yǎng)學(xué)生能依據(jù)物質(zhì)及其化學(xué)變化的信息建構(gòu)模型，初步建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維；培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會熱點問題，具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)觀念。教學(xué)重點：SO2的性質(zhì)在治理空氣污染中的應(yīng)用。教學(xué)難點：治理SO2的方法所涉及的化學(xué)反應(yīng)。4.學(xué)情分析（學(xué)生現(xiàn)狀與需求分析）（1）知識方面:在上一課時的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)通過探究實驗驗證了SO2的化學(xué)性質(zhì)，即酸性氧化物、氧化性、還原性和漂白性。但應(yīng)用物質(zhì)性質(zhì)來解決環(huán)境問題方面有待進一步學(xué)習(xí)。（2）方法方面：通過前面部分元素化合物的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握元素化合物認知的基本模型，即從“物質(zhì)分類”角度和“氧化-還原”角度認識理解元素化合物。但是熟練應(yīng)用于物質(zhì)轉(zhuǎn)化路徑有待提高。（3）能力方面：有一定閱讀分析、思考、交流能力，但應(yīng)用化學(xué)用語解釋化學(xué)問題的能力有待進一步培養(yǎng)。5.教與學(xué)的過程設(shè)計（課堂教與學(xué)的每個步驟的情境任務(wù)及其意圖分析）教學(xué)環(huán)節(jié)教師為主的活動學(xué)生為主的活動設(shè)計意圖環(huán)節(jié)一引入主題【圖片展示】美麗的雕像被酸雨腐蝕面目全非【設(shè)問】酸雨有什么危害？【任務(wù)一】應(yīng)用學(xué)過的知識，小組討論酸雨形成的原因，并寫出相關(guān)的化學(xué)方程式?！痉治觥繎?yīng)用“化合價、物質(zhì)類別”二維坐標(biāo)圖分析硫酸型酸雨形成的路徑。【過渡】化學(xué)工程師是如何設(shè)計方案，治理空氣中的污染物SO2呢？看圖片、體會酸雨的危害。閱讀課本93頁，回答酸雨主要危害。酸雨由空氣中的二氧化硫引起。參與分析。思考交流。創(chuàng)設(shè)課堂學(xué)習(xí)情境，引發(fā)關(guān)注。讓學(xué)生意識到解決酸雨問題的根源是治理二氧化硫，引出本節(jié)課學(xué)習(xí)主題。環(huán)節(jié)二分析資料【任務(wù)二】分析化學(xué)工程師治理SO2的設(shè)計原理、體現(xiàn)的SO2性質(zhì)。參與學(xué)生討論過程，指導(dǎo)學(xué)生分析思路，得出正確結(jié)論?！绢A(yù)設(shè)討論分組】（一組）活性炭吸附法（體現(xiàn)SO2的還原性）（二組）微波---炭還原法（體現(xiàn)SO2的氧化性）（三組）氫氧化鈉法（體現(xiàn)SO2的酸性氧化物性質(zhì)）（四組）石灰石法（體現(xiàn)SO2的酸性氧化物、還原性）（五組）苯并噻唑啉在轉(zhuǎn)化成苯并噻唑的途中將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸（體現(xiàn)SO2的還原性）進行分組討論，用化學(xué)用語解釋吸收SO2的設(shè)計原理，分析方案體現(xiàn)的SO2性質(zhì)。培養(yǎng)學(xué)生從核心物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)視角來解決實際問題的思維。環(huán)節(jié)三匯報交流【匯報】傾聽、點評、討論【提問】上述治理SO2的方法中，除了可以將SO2除去這點，我們還可以提取到什么信息？【補充】方案設(shè)計、路線選擇、試劑選擇、產(chǎn)物利用等要綜合考慮，綠色化學(xué)思想。小組代表匯報本組治理方法的設(shè)計原理、體現(xiàn)的二氧化硫性質(zhì)，分析思路。（到黑板寫出設(shè)計原理相關(guān)的方程式）同時小組成員進行補充，小組之間質(zhì)疑。學(xué)會分享、提高學(xué)生語言表達能力、質(zhì)疑能力。培養(yǎng)學(xué)生具有可持續(xù)發(fā)展意識和綠色化學(xué)理念。環(huán)節(jié)四總結(jié)提升【小結(jié)】引導(dǎo)學(xué)生概括總結(jié)研究實際問題的思路?！窘Y(jié)束語】硫元素是客觀存在的，二氧化硫?qū)Νh(huán)境污染是必然的。為了有一個舒適宜人的生存環(huán)境，必須依靠我們?nèi)祟惖闹腔蹃碇卫斫鉀Q環(huán)境問題。歸納小結(jié)，獲得共鳴。幫助學(xué)生建立解決實際問題的思維框架。培育學(xué)生社會責(zé)任。課后作業(yè)（任選其一）1、查閱資料，結(jié)合所學(xué)知識，提出處理由煤燃燒產(chǎn)生的SO2污染的方法，題目自擬。（Tips:可從原煤脫硫技術(shù)、改進燃燒技術(shù)方面等考慮）2、調(diào)查分析北京市空氣污染的成因，查閱資料，以化學(xué)視角完成一篇以《我為北京藍天獻計策》為題的報告。要求:物質(zhì)轉(zhuǎn)化中盡可能用化學(xué)用語（化學(xué)方程式等）3、公共郵箱提交作業(yè)。板書應(yīng)用物質(zhì)性質(zhì)解決實際問題--以治理空氣中的污染物SO2為例6.教學(xué)設(shè)計特色分析（教學(xué)設(shè)計的特色或個人風(fēng)格分析）本節(jié)教學(xué)設(shè)計能引導(dǎo)學(xué)生以化學(xué)視角看待生活實際問題，合理應(yīng)用物質(zhì)的性質(zhì)信息來解決實際問題。讓學(xué)生在分析治理二氧化硫材料的活動中充分體驗到化學(xué)在解決實際問題中表現(xiàn)出的生命力。另外，學(xué)生活動材料均引用國內(nèi)外傳統(tǒng)及最新研究成果，整合成具有教學(xué)情境的、學(xué)生可以理解并有學(xué)習(xí)價值的素材，讓學(xué)生充分體會到理論與實際的密切聯(lián)系。7.實踐反思（生成性成果與具體問題及改進措施）在課堂中，學(xué)生們積極參與小組討論、踴躍回答任務(wù)題目，臉上洋溢著自信的笑容和探索的趣味。我想這與我本次教學(xué)設(shè)計的以下幾點落實密不可分:1、正確把握化學(xué)核心素養(yǎng)的涵義；2、反復(fù)推敲教學(xué)設(shè)計，合理提供教學(xué)情境，將學(xué)生合理分組探究，積極挖掘?qū)W生的主動學(xué)習(xí)意愿；3、精致制作課件，力求能以圖文并茂的直觀方式與學(xué)生互動交流。通過本節(jié)研究課的認真準備和教學(xué)實踐，我深刻體會到：科學(xué)知識只有為學(xué)生理解才可能轉(zhuǎn)化為科學(xué)素養(yǎng)，用學(xué)生已有的視角來闡述化學(xué)問題，才可能真正地激發(fā)學(xué)生用科學(xué)的視角觀察世界、并提升學(xué)生的生活世界。附：學(xué)生學(xué)習(xí)資源（發(fā)到班級公共郵箱）【1】第四章第三節(jié)《硫和氮的氧化物》，化學(xué)1（必修），人民教育出版社?！?】洪哲，《工業(yè)廢氣中二氧化硫處理方法研究綜述》，山東化工，2013年第42卷，第9期?！?】張達欣等3人，《微波--炭還原法處理二氧化硫的研究》，微波學(xué)報，14卷14期，1998年12月。【4】SonamMehrotra，RayJ.Butcher，andRajaAngamuthu，《BenzothiazolineConvertsSO2toSulfuricAcidenRoutetoBenzothiazole》，ACS,《Sustainable:Chemistry&Engineering》，October,2016譯文：SonamMehrotra等3人，《苯并噻唑啉在轉(zhuǎn)化成苯并噻唑的途中將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸》，美國化學(xué)學(xué)會出版物《可持續(xù)發(fā)展：化學(xué)與工程》，2016年10月附錄《應(yīng)用物質(zhì)性質(zhì)解決實際問題----以治理空氣中的污染物SO2為例》學(xué)案【任務(wù)一】應(yīng)用學(xué)過的知識，小組討論硫酸型酸雨形成的原因，寫出相關(guān)的化學(xué)方程式。【任務(wù)二】研讀資料1至5，完成下面相關(guān)問題?！举Y料1】活性炭吸附法[1]當(dāng)二氧化硫與活性炭接觸時，二氧化硫即被吸附，當(dāng)有氧氣【資料1】活性炭吸附法[1]當(dāng)二氧化硫與活性炭接觸時，二氧化硫即被吸附，當(dāng)有氧氣和水蒸汽存在時，伴隨著物理吸附同時發(fā)生化學(xué)吸附。若在氧氣過量條件下，活性炭吸附效果會增強，脫硫效率能夠達到80%以上?；钚蕴拷?jīng)水洗再生，同時得到稀硫酸副產(chǎn)品。體現(xiàn)的SO2性質(zhì)。【資料2】微波---【資料2】微波---炭還原法[2]不用催化劑，采用微波---炭還原技術(shù)處理二氧化硫(S02)。連續(xù)施加微波條件下，二氧化硫與活性炭(C)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為無公害的二氧化碳(CO2)氣體和單質(zhì)硫(S)。此種方法二氧化硫的去除率可達95%以上。體現(xiàn)的SO2性質(zhì)?！举Y料3【資料3】氫氧化鈉法[1]（鈉法）用氫氧化鈉溶液吸收廢氣中的二氧化硫，生成的亞硫酸鈉（Na2SO3）可繼續(xù)吸收二氧化硫生成亞硫酸氫鈉（NaHSO3），加入適量氫氧化鈉，可再生亞硫酸鈉溶液進行循環(huán)使用。=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③體現(xiàn)的SO2性質(zhì)?！举Y料4【資料4】石灰石法[1]（鈣法）用石灰石漿液吸收廢氣中的二氧化硫，生成的亞硫酸鈣（CaSO3）可進一步氧化，得到石膏（CaSO4）副產(chǎn)品。（若在石灰石中添加氧化鎂，所含鎂離子組分起到增強脫硫效果的作用，可使脫硫效率高達99%。）體現(xiàn)的SO2性質(zhì)。【資料5】苯并噻唑啉【資料5】苯并噻唑啉（běnbìngsāizuòl(fā)ín）在轉(zhuǎn)化成苯并噻唑的途中將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸[3]在室溫下，苯并噻唑啉在空氣中自發(fā)氧化為苯并噻唑（苯并噻唑啉→苯并噻唑+H2），同時將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸。苯并噻唑用途：有機合成、橡膠促進