微项目-论证重污染天气“汽车限行”的合理性物质的性质与转化省公开课一等奖新名师优质课比赛一等奖课件.pptx

微项目论证重污染天气“汽车限行”合理性探讨社会性科学议题第1页第2页知识铺垫新知预习人类社会进入二十世纪八十年代以来,人们越来越关心环境问题。我们在享受科学技术快速发展带来物质文明同时,也因一次次以牺牲环境为代价,而受到大自然一次次报复,如雾霾天气等,北京、广州等多个城市采取了“汽车限行”。人们逐步意识到:保护环境,就是保护人类赖以生存空间。控制“雾霾”根本办法是降低烟尘和NOx人为排放量。面对社会性科学议题,首先需要明确议题中科学知识和科学问题,正确认识议题;然后从环境、经济、社会等视角寻找议题包括利与弊,论证这些利与弊是否成立,最终结合实际情况综合考虑,权衡利弊、作出决议。第3页知识铺垫新知预习1.氮及其化合物转化关系 第4页知识铺垫新知预习2.氮氧化物催化转化法在汽车排气管上安装催化转化器,使汽车尾气中NOx(NO或NO2)与CO反应转化成无毒物质,反应原理为第5页知识铺垫新知预习【微思索】怎样治理汽车尾气?提醒:NOx尾气处理方法碱液吸收法:2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2ONO2、NO混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收条件是n(NO2)n(NO)。普通适合工业尾气中NOx处理。催化转化法:在催化剂、加热条件下,氨可将氮氧化物转化为无毒气体N2;NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体N2和CO2(普通适合用于汽车尾气处理)。第6页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测科学认识社会性科学议题,寻找利与弊问题探究汽车尾气有什么危害?提醒:汽车尾气中NOx在紫外线作用下,与碳氢化合物发生一系列光化学反应,产生了一个有毒烟雾光化学烟雾,光化学烟雾中含甲醛、乙醛等刺激性有毒物质,会刺激人呼吸道。第7页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测知识归纳车辆限行,顾名思义,就是为了缓解交通压力或防治大气污染,而采取限制一些车辆通行办法。车辆限行有很各种,有是某个路段限行,有是某个时段限行,有是某种车型限行,还有最常见是尾号限行。其中,尾号限行制度是为了缓解城市交通压力而催生一个交通制度。如北京奥运测试赛期间,北京开始单双号限行。单号日子时候,只能车号末尾数字是单号私家车能够上路,双号日子时候,只能车号末尾数字是双号私家车能够上路。第8页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测方法导引“汽车限行”利与弊 第9页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测典例剖析例1(全国理综)研究表明,氮氧化物和二氧化硫在形成雾霾时与大气中氮相关(以下列图所表示)。以下叙述错误是()A.雾和霾分散剂相同B.雾霾中含有硝酸铵和硫酸铵C.NH3是形成无机颗粒物催化剂D.雾霾形成与过分施用氮肥相关第10页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:C解析:雾和霾分散剂均为空气,A项正确;依据题目信息,硝酸铵和硫酸铵均为无机颗粒物,是形成雾霾原因之一,B项正确;氨气分别和硝酸、硫酸生成硝酸铵和硫酸铵,是形成无机颗粒物反应物,C项错误;过分施用化肥会造成空气中氨气含量增加,促进了无机颗粒物中硝酸铵、硫酸铵含量增加,D项正确。第11页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测对点训练1汽车尾气主要含有CO2、CO、SO2、NOx等物质,这种尾气逐步成为城市空气污染主要起源之一。(1)汽车尾气中CO来自于,NO来自于。汽车尾气对环境危害主要有(最少填两种)。(2)NOx能形成酸雨,写出NO2转化为HNO3化学方程式:。(3)汽车尾气中CO、NOx在适宜温度下采取催化转化法处理,使它们相互反应生成参加大气循环无毒气体。写出NO被CO还原化学方程式:。第12页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:(1)汽油不完全燃烧N2与O2在汽车汽缸内高温环境下反应形成硝酸型酸雨、造成光化学烟雾、产生温室效应(任填两种即可)解析:(1)汽车汽缸内不停进行着汽油燃烧反应,当空气不足时,汽油不完全燃烧会产生CO;当空气过量时,N2和O2在放电或高温条件下反应生成NO。汽车尾气对环境危害很大,能够形成硝酸型酸雨、造成光化学烟雾、产生温室效应等。(3)CO、NOx反应后生成无毒气体为CO2和N2。第13页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测学习科学论证,论证利与弊问题探究汽车尾号限行对治理空气污染有用吗?提醒:经过一定实际测定和对比,得出结论:汽车尾号限行举措对于减轻空气污染是有一定效果。知识归纳机动车尾气排放成为一个备受指责原因,尤其是柴油车和一些重型小轿车。这些汽车尾气中化学元凶包含悬浮微粒(PM)和氮氧化物(NOx)。悬浮微粒是一个烟尘,能够侵入肺部并引发心血管疾病,氮氧化物则会加剧呼吸困难。第14页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测方法导引科学论证水平 第15页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测第16页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测第17页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测典例剖析例2汽车排放尾气中含有NO2,NO2是城市大气污染主要污染物之一。在日光照射下,NO2发生一系列光化学烟雾循环反应,从而不停产生O3,加重空气污染。反应过程为2NO22NO+2O,2NO+O22NO2,O+O2O3。以下对该反应过程及生成物叙述正确是()A.NO2只起催化剂作用B.NO起催化剂作用C.NO2只起氧化剂作用D.O3与O2为同素异形体答案:D解析:反应过程+得O22O,O+O2O3,NO2起催化剂作用,反应过程中NO2还做氧化剂,A、B、C项错误;O3与O2属于同素异形体,D项正确。第18页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测对点训练2以下现象产生,与氮循环无关是()A.光化学烟雾B.白色污染C.水体富营养化D.酸雨答案:B解析:光化学污染是氮氧化物和有机烃类在光作用下一系列复杂改变,与氮循环相关;白色污染是指难降解塑料垃圾(多指塑料袋)对环境污染;水体富营养化是指水中氮、磷等元素浓度过大造成水污染,会造成藻类疯长,从而引发水中缺氧,造成水生生物大量死亡,与氮循环相关;酸雨是二氧化硫和氮氧化物与雨水作用结果,与氮循环相关。第19页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测权衡利弊,作出决议问题探究依据汽车限行利弊,怎样作出决议?提醒:经过充分论证分析后,分清主次,权衡利弊,作出决议。知识归纳第20页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测方法导引评价要素及评价等级 第21页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测第22页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测典例剖析例3“保护环境就是保护人类自己。”以下环境问题与产生主要原因不相符是()“光化学烟雾”主要是由汽车排放氮氧化物所引发;“酸雨”主要是由空气中CO2浓度增大引发;“温室效应”主要是由空气中CO2浓度增大引发;“赤潮”主要是因为水体中N、P等元素含量过高而引发A.B.C.D.答案:D解析:“酸雨”主要是空气中SO2或NOx浓度增大引发。第23页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测对点训练3回答以下相关环境问题:(1)造成水体富营养化元素是和,水体富营养化后果是造成水生藻类“疯长”,并快速覆盖在水面上,在海水中形成现象,而这种现象在淡水中称为。(2)大气中以下氧化物存在既不能形成酸雨,也不能形成光化学污染是。A.二氧化硫 B.二氧化碳C.二氧化氮D.一氧化氮(3)当前,大城市内光化学污染是大气主要污染形式之一,该污染现象是形成烟雾,故又叫光化学烟雾,形成光化学烟雾过程属于(填“化学改变”或“物理改变”)。(4)汽车尾气中氮氧化物起源除因为燃油中含有氮元素(燃烧时,氮转化为氮氧化物)外,还有一个原因。请你用化学方程式表示这个原因:。第24页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:(1)氮磷赤潮水华(2)B(3)化学改变解析:(1)水体中过量氮、磷造成了水体富营养化,温度适宜则会造成近海水域赤潮现象,在江河湖泊等淡水中暴发性生长藻类则叫水华。(2)酸雨是指pH小于5.6雨、雪、霜或其它形式大气降水。二氧化碳溶解于水,尽管也能够使水显酸性,但大气中二氧化碳在水中溶解后pH不可能小于5.6,故二氧化碳不是酸雨形成原因。(3)光化学烟雾形成是一个复杂氧化还原反应过程。(4)机动车在工作时,其汽缸内温度和压力非常高,故吸入其中空气(氮气与氧气)会相互反应,生成氮氧化物。第25页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测1.世界大学生夏季运动会是规模仅次于夏季奥运会世界级综合性运动会。第31届世界大学生运动会将在成都举行。“绿色”是成都城市发展理念,也是这次运动会组织理念。下面相关说法不正确是()A.成城市当前推广使用清洁燃料压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)主要成份均是烃类B.兴建运动会场馆所用到金属材料中可能含有非金属元素C.“绿色化学”关键是应用化学原理对环境污染进行治理D.新能源汽车使用有利于降低氮氧化物排放答案:C第26页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:A项,压缩天然气(CNG)类主要成份是甲烷,液化石油气(LPG)类成份是丙烷、丁烷等,所以这两类燃料主要成份都是烃类,故A正确;B项,合金可能含有非金属元素,故B正确;C项,“绿色化学”关键是从源头上控制污染,而不是治理污染,故C错误;D项,新能源汽车使用可降低化石燃料使用,可降低常规汽车使用,能降低氮氧化物排放,故D正确。第27页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测2.当前,汽车尾气已成为许多城市空气主要污染源。研究表明,含TiO2混凝土或沥青能够部分消除汽车尾气中氮氧化物,其原理以下:以下关于该“消除”过程叙述不正确是()A.部分光能转变为化学能B.消除总改变为NOx+O2+H2OHNO3C.消除反应能全天候发生D.使用纳米TiO2消除效率更高第28页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:C解析:在TiO2催化作用下紫外线提供能量,部分光能转变为化学能,故A项正确,不符合题意;题中示意图表明,在TiO2催化作用下紫外线提供能量,发生反应:NOx+O2+H2OHNO3,故B项正确,不符合题意;没有紫外线时上述反应不能发生,故C项错误,符合题意;纳米与紫外线接触面积更大,将产生更多光生电子和光生空穴,从而消除更多NOx,故D项正确,不符合题意。第29页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测3.对含有氮氧化物废气进行处理。(1)用氢氧化钠溶液能够吸收废气中氮氧化物,反应化学方程式以下:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O在反应中,氧化剂是,还原剂是。在反应中,氧化剂和还原剂物质量之比为。(2)汽车尾气中含有CO和NO,消除这两种物质对大气污染方法是安装催化转化器,使它们发生反应生成N2和CO2,该反应化学方程式为。(3)在一定条件下,氨气亦可用来将氮氧化物转化为无污染物质。写出氨气与二氧化氮在一定条件下反应化学方程式:。第30页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:(1)反应中NO2中氮元素化合价降低做氧化剂,NO中氮元素化合价升高做还原剂;反应中氧化剂和还原剂都是NO2,它们物质量之比为11。(2)依据质量守恒定律,结合题目信息可知,一氧化氮与一氧化碳反应后生成对大气无污染物质应为氮气和二氧化碳:2CO+2NO第31页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测4.氮氧化物进入大气后,不但会形成硝酸型酸雨,还可能形成光化学烟雾,所以要对含有氮氧化物废气进行处理。用氢氧化钠溶液能够吸收废气中氮氧化物,反应化学方程式以下:NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O(1)由反应判断二氧化氮是否为酸性氧化物(填“是”或“不是”),原因是。第32页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测(2)当前有一个治理方法是在一定条件下,用氨气将氮氧化物转化为无污染物质,请写出该反应化学方程式:,该反应中,氧化剂是,氧化产物是,当生成1.4mol氮气时,转移电子物质量为。(3)为了保护环境,工业上常通入NH3与氮氧化物反应转化为无毒N2。现有NO2和NO混合气体3L,通入3L(同温同压下)NH3,恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO2和NO物质量之比为。第33页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:(1)不是因为二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生改变(3)11第34页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:(1)二氧化氮与碱反应生成两种盐,且氮元素化合价发生改变,二氧化氮不是酸性氧化物。(2)依据原子守恒定律结合题目信息可知,氨气和二氧化氮反应后生成无污染物质为氮气和水。NO2中+4价N被NH3中-3价N还原为N2中0价N,剩下氢、氧元素结合成水,因而氧化剂是NO2,氧化产物、还原产物均为N2。生成7molN2时,转移电子24mol,则生成1.4molN2时,转移电子4.8mol。第35页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测5.SCR和NSR技术可有效降低柴油发动机在空气过量条件下NOx排放。(1)SCR(选择性催化还原)工作原理:尿素CO(NH2)2水溶液热分解为NH3和CO2,该反应化学方程式为。反应器中NH3还原NO2化学方程式为。当燃油中含硫量较高时,尾气中SO2在O2作用下会形成(NH4)2SO4,使催化剂中毒。用化学方程式表示(NH4)2SO4形成:。第36页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测尿素溶液浓度影响NO2转化,测定溶液中尿素(M=60gmol-1)含量方法以下:取ag尿素溶液,将所含氮完全转化为NH3,所得NH3用过量V1mLc1molL-1H2SO4溶液吸收完全,剩下H2SO4用V2mLc2molL-1NaOH溶液恰好中和,则尿素溶液中溶质质量分数是。第37页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测(2)NSR(NOx储存还原)工作原理:NOx储存和还原在不一样时段交替进行,如图a所表示。第38页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测经过BaO和Ba(NO3)2相互转化实现NOx储存和还原。储存NOx物质是。用H2模拟尾气中还原性气体研究了Ba(NO3)2催化还原过程,该过程分两步进行,图b表示该过程相关物质浓度随时间改变关系。第一步反应消耗H2与Ba(NO3)2物质量之比是。第39页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测第40页探究1探究2探究3素养脉络随堂检测(2)由图示可知BaO和NOx作用生成Ba(NO3)2,Ba(NO3)2再还原为N2,则储存NOx物质是BaO;由图示可知,第一步反应为H2与Ba(NO3)2反应生成NH3,1molBa(NO3)2作用生成NH3共转移16mol电子,依据电子守恒,参加反应氢气物质量为16mol2=8mol,则消耗H2与Ba(NO3)2物质量之比是81。第41页