高中化学第二节 爱护水资源教学设计

这是一份高中化学第二节 爱护水资源教学设计，共14页。教案主要包含了水体资源的危害，改善水质等内容，欢迎下载使用。
课题：第二节 爱护水资源（一）
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、知道地球上的水的存在和水在自然界的存在情况
2、了解水资源的状况
过程
与
方法
通过对水资源的了解，学习用辩证的方法看待水资源的丰富和有限
情感
态度
价值观
增强学生节约用水和保护水资源的意识
重 点
认识水体污染的危害
难 点
培养合理利用和保护水资源的意识
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第二节 爱护水资源
一、水体资源的危害
1、重金属污染
2、植物营养物质污染
（1） 蛋白质在水中的分解过程：2NH3+3O2 2HNO2+2H2O
2HNO2+O2 2HNO3
（2）“赤潮” “水华”
3、水体的富营养化：水体中营养物质过多蓄积而引起的污染。
4、石油污染
5、杀虫剂污染
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[导课]水是宝贵的自然资源，是地球上一切生命赖以生存的 物质基础之一。 20世纪以来， 全世界人口增长了3倍， 经济增长了20倍，用水量增加了10倍，水资源的匮乏已 严重威胁世界经济的发展和人类生存。有专家预测，水资 源危机将成为21世纪继能源危机后又一全球性危机.如果我们不再保护水资源的话，我们终会有一天喝的不是地球上的水，而是人类自己的眼泪。
[投影]

[投影]
[板书]第二节 爱护水资源
[讲]水是一种宝贵的资源, 随着工农业发展和人口的增长，许多江河湖库都遭到不同程度的污染，使有限的水资源从质量上受到严重的影响。
[板书]一、水体资源的危害
[讲]重金属元素是无机有毒物质的主要组成部分，在水体中表现出不同程度的毒性效应。重金属污染了水体，可在生物体中富集，通过食物链的作用，能逐级在较高级的生物体内增加其含量。土壤重金属污染会使污染物在植（作）物中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。
[投影]案例：日本的水俣病事件和痛痛病事件
水俣病事件发生于1953～1956年，在日本熊本县水俣市。发生的原因是含无机汞的工业废水污染水体，使水俣湾的鱼中毒，并将汞积累于鱼体（主要是头部），人食鱼后受害，汞中毒者283人，死亡60人，日本人称为患“水俣病”。1973年两次水俣病患者共900多人，死亡近50人，还有2万多人受到不同程度的毒害。
痛痛病事件发生于1955～1957年，在日本富山县神通川流域。发生的原因是铅、锌等冶炼厂排放含镉废水，污染神通川水体，两岸农民用以灌溉农田。使土壤中的含镉量达1～2g/t。居民食用污染后的稻米和水中毒。1972年3月止，患者已超过180人，死亡34人。此外，还有100多人出现可疑的病症。由于患者经常呼叫呻吟，日本人称之为患“痛痛病”。
[投影]图4-21日本的水俣病患者
[板书]1、重金属污染
[讲]水中的重金属污染物包括Hg、Pb、Cr、Cd，这些重金属污染物主要来自化工、冶金、电子、电镀等行业排放的废水。它们在生物体内积累，不易排除体外，因此危害很大。
值得注意的是水中的重金属污染物可以通过水中的食物链被富集，浓度逐渐加大，而人处于食物链的终端，通过食物和饮水，将这些金属摄入体内，引起人体急性或慢性中毒（案例1中鱼和贝类体内的汞比水中高出上万倍）。
[投影]
[讲]日本的水俣病发生原因：水中的某些重金属污染物又可被微生物转化成毒性更大的有机化合物，例如水中汞会转化成有机汞：
[投影]HgCl2+CH4CH3HgCl+HCl
[讲]CH3HgCl的毒性比HgCl2更大，日本的水俣病就是无机汞转化为有机汞引起的汞中毒。
[阅读]资料卡片
[板书]2、植物营养物质污染
[投影]案例2 ：赤潮
据报道2003年5月28日～6月2日，渤海辽东湾的葫芦岛接连发现两次赤潮，总面积达140平方公里，其中约有60平方公里在该市的水产养殖海洋监控区。在赤潮区的海洋面上漂浮着大量死鱼，给渔业带来严重损失。
据悉，近年来，赤潮在我国近海呈现频发之势，赤潮灾害严重威胁我国海域生态环境，并给海洋经济带来巨大损失。2000年我国近海共发现28次赤潮，面积累计超过1万平方公里。仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就近3亿元。
[投影]图4-23赤潮
[讲]生活污水或某些工业废水中，经常包含氮磷化合物，它们是植物生长发育的养料，称为植物营养素。含氮的物质主要是蛋白质，含磷的物质主要是洗涤剂和不合理使用的磷肥。
蛋白质在水中的分解过程是：蛋白质→氨基酸→氨。氨在微生物作用下被氧化成亚硝酸，进一步被氧化成硝酸，以硝酸盐形式成为植物的养料，其过程为：
[投影]2NH3+3O2 2HNO2+2H2O 2HNO2+O2 2HNO3
[板书]（1） 蛋白质在水中的分解过程：2NH3+3O2 2HNO2+2H2O
2HNO2+O2 2HNO3
[讲]含氮磷化合物在分解过程中，大量消耗水中的氧，并释放养分，而使藻类和其它浮游植物大量繁殖，由于占优势的浮游生物颜色不同，使水面呈兰色、红色、棕色等。这种现象发生在海域称为“赤潮”，发生在江河湖泊中则叫“水华”。
[板书]（2）“赤潮” “水华”
[投影]图4-24水华
[讲]由于水体中营养物质过多蓄积而引起的污染，叫水体的富营养化。水体出现富营养化后，首先是大量繁殖的浮游生物会使原本水清如镜的水体变得浑浊有色。其次是藻类等浮游生物死亡后的残骸被微生物分解，不断消耗水中的溶解氧，使得溶解氧降低。再有是部分浮游生物残骸沉积在水体底层发生腐化，产生硫化氢等有毒气体。此外一些浮游生物还会分泌出毒素。所有这些都会对水体生态系统造成严重破坏，导致鱼类大量死亡，严重影响渔业生产。此外，富营养化水体由于亚硝酸盐和硝酸盐含量较高，人畜长期饮用，也会中毒致病。
[板书]3、水体的富营养化：水体中营养物质过多蓄积而引起的污染。
[讲]为遏止水体的富营养化，我国已于2000年禁止与生产销售含磷洗衣粉，以无磷洗衣粉取代，走“绿色洗涤之路”，
[投影]资料：污染水体的物质一般可分为以下几类：
1．无机污染物包括酸、碱、无机盐等。
2．有机污染物包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、碳氢化合物、合成洗涤剂等。
3．有毒物质包括重金属（铅、铬、汞、镉等）盐类、氰化物、氟化物、砷化]物、酚类、多环芳烃、多氯联苯、有机农药等。
4．致病微生物包括各种病毒、细菌、原生物等。
5．耗氧污染物有些有机物和无机物，能消耗水中溶解的氧气，使水发黑变臭，危害水生生物的生存。
6．植物营养物质有些物质中含有植物生长所需要的氮、磷、钾等营养元素（如含磷洗衣粉、化肥、饲料等），这些物质能促使水中藻类疯长，从而消耗水中的氧气，危害鱼类的生长，造成水质恶化。
此外，还有石油工业带来的油污染、热电厂造成的热污染、核电厂带来的放射性污染等，不仅污染水体，危及水生动物，还会危害人体健康。
[板书]4、石油污染
[投影]案例3：世界上最大的原油泄露事件
世界上最大的原油泄漏事件发生在1991年海湾战争造成的石油倾泻。因油港油库破坏而流入海湾的原油多达100多万吨。海面漂浮着一层厚厚的浮油，海水几乎掀不起浪来，只能像泥浆般涌动着。这一地区的海鸟，身上沾满了石油，无法飞行，只能在海滩和岩石上待以毙命。其他海洋生物也没能逃过这场灾难，鲸、海豚、海龟、虾蟹以及各种鱼类都被毒死或窒息而死，成为这场战争的最大受害者。
[板书]5、杀虫剂污染
[科学史话] DDT的功与过
在农业上使用DDT，减少病虫害，使农业粮食增产15%；DDT的使用，有效杀死蚊蝇、体虱，从而避免疟疾、斑疹伤寒的流行，拯救了数以千万计的生命。保罗·米勒于1948年荣获诺贝尔生理或医学奖。但是由于长期使用化学杀虫剂，对环境严重污染，对天敌不分敌我，害虫对杀虫剂产生抗药性等问题日渐突出。此外，有机氯类杀虫剂进入动物体内不能代谢排泄，会留下潜在的威胁，已使大量珍稀动物濒临灭绝。1962年美国生物学家莱切尔·卡逊对DDT造成的公害写到：“天空无飞鸟，河中无鱼虾，成群鸡鸭牛羊病倒和死亡，果树开花但不能结果，农夫们诉说着莫明其妙的疾病接踵袭来。总之，生机勃勃的田野和农庄变得一片寂静，死亡之幽灵到处游荡”。随后，世界各国相继明令禁止生产和使用DDT。诺贝尔奖委员会对此项诺贝尔奖颁布表示深深的愧疚。
可见杀虫剂是一把双刃剑，它在对人类做出贡献的同时，却又害苦了人类。现在害虫依仗自身对杀虫剂的抗药能力，正与人类进行着持久战。
[投影]
DDT结构式：
[小结]
教学回顾：
课题：第二节 爱护水资源（二）
授课班级
课 时
教
学
目
的
知识
与
技能
掌握水体污染的来源、危害有防止水体污染的措施
过程
与
方法
1、通过对水体污染的学习，学会调查与分析、理论与实践相结合的方法
2、学习利用身边的资源获取信息，与同学合作交流的方法
情感
态度
价值观
培养学生关心社会，为社会做贡献的社会责任感
重 点
了解几种主要的汗水处理方法
难 点
混凝法、中和法和沉淀法在汗水处理中的应用
知
识
结
构
与
板
书
设
计
二、改善水质
1、污水处理工艺：一级、二级和三级。
2、污水处理中的化学反应及原理：
（1）混凝法
胶体性质 Al3++3H2OAl（OH）3（胶体）+3H+
（2）中和法
主要原理：通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法；
常用试剂：碱 熟石灰；酸 硫酸和二氧化碳
Ca(OH)2 + H2SO4 === CaSO4 + 2H2O
H2SO4 + 2NaOH === Na2SO4 + 2H2O
(3)沉淀法
主要原理：加沉淀剂使金属离子形成沉淀的污水处理方法；如在含汞离子的水中加入硫化钠就可以使汞离子转化为硫化汞沉淀除去。
Hg2+ + S2- === HgS
（4）氧化还原法
主要原理：利用氧化还原反应除去水中有毒物质的处理方法；
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
［引入］在了解了以上水体污染及其危害，我们应该怎样预防和消除水体污染？
[板书] 二、改善水质
[讲]重复利用废水，回收废水中的有用成分。减少废水排放量，采用革新工艺，降低废水中污染物浓度，加强污水处理，达标排放。加强对污染源的监管等。
[投影]
[板书]1、污水处理工艺：一级、二级和三级。
[投影]
[讲]配合流程图讲解现代污水处理技术：
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。
污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。
污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。
污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题。
[自学]污水处理中的化学反应及原理：
向污水中投加某中化学物质，利用化学反应来分离、回收污水中的污染物质。常用的方法有化学沉淀法混凝法、中和法、氧化还原（包括电解）法。
[讲]水中呈胶体状态的污染物质，通常都带有负电荷，若向水中投加带相反电荷的电解质（混凝剂），可是污水中的胶体颗粒失去稳定性，并在分子引力作用下凝聚成大颗粒而下沉。通过混凝法可除去污水中细分散固体颗粒、乳状油及胶状物质。目前常用的混凝剂有：明矾、碱式氯化铝、铁盐等。
[板书] 2、污水处理中的化学反应及原理：
（1）混凝法
胶体性质 Al3++3H2OAl（OH）3（胶体）+3H+
[讲]用于处理酸性废水及碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化钠等进行中和，向碱性废水中吹入含CO2的烟道气或其它酸性物质中和。
[板书] （2）中和法
主要原理：通过加碱中和酸或加酸中和碱的污水处理方法；
常用试剂：碱 熟石灰；酸 硫酸和二氧化碳
Ca(OH)2 + H2SO4 === CaSO4 + 2H2O
H2SO4 + 2NaOH === Na2SO4 + 2H2O
[讲]向污水中投加某中化学物质，使它与污水中的溶解性物质发生反应，生成难溶于水的沉淀物，以降低污水中的溶解污染物的方法。这种处理方法常用于处理含重金属、氰化物等工业生产污水的处理。在处理含锌废水时，一般投加石灰沉淀剂；处理含汞废水时，可采用硫化钠进行共沉处理；含铬污水，可采用碳酸钡、氢氧化钡等为沉淀剂生成难溶的铬酸钡沉淀。
[板书] (3)沉淀法
主要原理：加沉淀剂使金属离子形成沉淀的污水处理方法；如在含汞离子的水中加入硫化钠就可以使汞离子转化为硫化汞沉淀除去。
Hg2+ + S2- === HgS
[讲] 废水中呈溶解状态的有机和无机污染物，在投加氧化剂或还原剂后，由于电子的迁移，而发生氧化或还原作用，使其转化为无害物质。在工业处理污水时，可用到的氧还剂有：O2、CI2、O3、Ca(CIO)2、H2O2等，也可通过电解使阴离子在阳极上发生氧化作用。可用到的还原剂有：铁粉、锌粉、FeSO4， 或通过电解时阳离子在阴极得电子被还原。
氧化还原法在污水处理实例中有：空气氧化法处理含硫废水、碱性氯化法处理含氰污水、臭氧化法除臭、脱色、杀菌及除酚、氰、铁、锰，降低污水BOD与COD等均有显著效果。目前 还原法主要用于含铬废水处理。
[板书] （4）氧化还原法
主要原理：利用氧化还原反应除去水中有毒物质的处理方法；
[科学视野]饮用水消毒
用氯（CI2）消毒饮用水可以说是20世纪公共卫生方面的最大进步。然而，到了70年代中期，有人研究发现。当有机物起化学反应时，会产生可能致癌的三氯甲烷、四氯乙烯、氯苯等物质。进一步的研究结果发现并证实：用ClO2作饮水消毒剂不会生成三氯甲烷这类可能致癌的有机物，且杀菌效果比氯气为高。因此，早在80年代初，美国国家环保局就扒荐二氧化氯作饮水消毒剂。目前，许多国家已有愈来愈多的水厂采有二氧化氯处理饮用水。
由于二氧化氯的化学性质非常活泼，见光或受热而分解时或与易被氧化的物质接触时往往会发生爆炸，因此总是临时就地制造使用，并且使用时用空气或二氧化碳气稀释。工业制备二氧化氯的最方便的方法是利用亚氯酸钠（NaCIO2）跟以空气稀释的氯气的反应：
2NaCIO2+O2=CI2+2NaCI
［书后习题］P90
1、日本的水俣病是由哪种重金属污染引起的？这种重金属在海水和鱼体内哪个浓度高？为什么？
日本的水俣病是由重金属汞的污染引起的。汞在海水和鱼体内的浓度相比较，在鱼体内的浓度高一些，这是因为水中的重金属污染物可以通过水中的食物链富集，浓度逐级加大。
2、南极大陆没有人类的生产活动，但发现南极的企鹅体内有农药DDT的残留，原因可能是什么？
可能是DDT污染的水进入海水，随海洋食物链的传递进行企鹅体内
3、回答下列问题：(1) 生活污水中蛋白质里的N是如何成为植物养料的？
生活中的污水中含N的蛋白质在水中分解过程通常是：蛋白质---氨基酸---氨。NH3在微生物的作用下，可进一步被氧化成HNO2，进而氧化成HNO3，以硝酸盐的形式成为水生植物的养料。其过程为：2NH3+3O2 2HNO2+2H2O 2HNO2+O2 2HNO3
(2) N和P是植物营养素，但海洋或湖泊中N、P含量过高时，反而会引起富营养化。导致水生动植物死亡，试分析说明原因。你认为应如何避免水体富营养化？
当内海或湖泊中N、P含量过高引起水体富营养化时，藻类和其他浮游生物大量迅速繁殖。藻类的呼吸作用和死亡藻类的分解作用等要消耗大量的氧，致使水中溶解氧的含量下降；有些藻类本身会释放出有毒物质，死亡的藻类在分解时也会产生CH4、H2S等有毒气体。这些因素都会导致水中的鱼类和其他水生生物大量死亡，并引起水质恶化等。
对含有N、P的生活污水和工业废水进行处理，禁止生产 和使用含磷的洗涤剂或洗衣粉，合理施用氮肥和磷肥等都可以有效地避免水体富营养化。
4、污水处理中有哪些主要的化学方法？原理是什么？
混凝法是利用胶体的凝聚作用，除去污水中细小的悬浮颗粒；中和法是利用中和反应调节酸性废水或碱性刻水的pH；沉淀法是利用化学反应使污水中的某些重金属离子生成沉淀而除去。
教学回顾：