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《 化学与生活 》 内容分析与教学建议. 华东师范大学化学系 张新宇. 1. 教材体系特点 2.专题1内容分析与教学建议 3.专题2内容分析与教学建议 4.专题3内容分析与教学建议. 教材体系特点. 洁净安全的生存环境. 营养均衡与人体健康. 丰富多彩的生活材料. 空气质量的改善. 教材体系特点. 水资源的合理利用. 满足人类由低级至高级的生活需要. 生活垃圾的分类处理. 化学品的安全使用. 摄取人体必需的元素. 提供能量和营养的食物. 优化食品品质的添加剂. 造福人类健康的药物. 应用广泛的金属材料. 功能各异的无机材料. - PowerPoint PPT Presentation
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教材体系特点空气质量的改善
水资源的合理利用
生活垃圾的分类处理
化学品的安全使用
摄取人体必需的元素
提供能量和营养的食物
优化食品品质的添加剂
造福人类健康的药物
应用广泛的金属材料功能各异的无机材料
高分子材料和复合材料
满足人类由低级至高级的生活
需要
知识类栏目
拓展视野
资料卡
检索咨询
信息提示
P12:化学平衡移动原理
P3:空气污染指数的确定
理解生活现象所必需的基础知识
教学重点
帮助学生更好地理解知识
一般要求
P5:石灰石脱硫 介绍一些 生
活现象,拓展学生的生活视野。P6:清洁的
汽车燃料
可作为教学资源,但不要求掌握
教材中涉及的化学平衡移动问题:P11:明矾的净水作用(水解)P12:氯气与水的反应 (浓度对平衡移动的影响)P13:碳酸氢镁的受热分解 (双水解、温度对水解平衡移动的影响)P45:血红蛋白运送氧气和二氧化碳的原理 (浓度对化学平衡移动的影响)P46:造成龋齿的原因 (浓度对沉淀溶解平衡移动的影响)P64:碳酸氢铝的水解 (双水解)P65:苯甲酸的电离 (浓度对电离平衡移动的影响)
关于化学平衡移动的原理
分析以上案例可知,教材中涉及的平衡的范围较广,有电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡等。但涉及影响平衡移动的因素主要为浓度和温度,既未涉及压强变化对平衡移动的影响,也未涉及稀释和浓缩对溶液中的化学平衡移动的影响。
由于全书多处涉及平衡移动原理,因此可以选择一段时间进行较为全面的讲解。
在 教学过程中应注意把握教学难度,控制在能解决本教材中的问题为宜,不宜对化学平衡原理进行全面系统的讲解。宜从定性的角度理解,不宜上升到定量的高度。
生活类栏目
请你决策
各抒已见
生活向导
新闻链接
P15:河水起火
P8:居室绿色化
引入 生活知识,揭示化学内涵
作为引入素材
结合化学原理,提出生活建议
作为阅读材料
P22:填埋垃圾中的水分 设置开放问
题,引导学生作出正确判断P20:垃圾
无害化处理
引导学生进行交流与讨论
调查研究
P8:废旧干电池处理
参与生活实践,解决生活问题
合理安排课外活动
单元标题 主要内容
空气质量的改善 空气质量报告、温室效应、治理大气污染、让居室空气更清新
水资源的合理利用 生活中的饮用水、水质评价与污水处理
生活垃圾的分类 处理 认识生活垃圾 —生活垃圾的
—分类、从有害到无害 生活垃圾的无害化处理、从废物到资
—源 生活垃圾资源化化学品的安全使用 日用化学品的合理使用、
化肥农药的安全使用
第 1 单元 空气质量的改善( P2)
了解空气质量
室外空气质量
改善室外空气质量
室内空气质量
改善室内空气质量
避免温室效应加剧
防止大气污染
空气质量报告
( 1 )为什么引入室内空气质量问题?( 2 )为什么将避免温室效应加剧与防止大气污染并列?
关于大气污染的治理途径( P5)
大气污染的产生
尾气处理
使用过程中处理
使用不产生污染的物质
反映了环境问题解决 一般思路,体现了绿色化学的思想
二氧化硫、氮氧化物
吸收二氧化硫
石灰石脱硫
使用清洁燃料
教学过程( 1 )进行 P5“ ”问题解决
( 2 )提出问题:如何防止二氧化硫产生的污染。( 3 )学生回答:用氢氧化钠溶液吸收。( 4 )引导比较:氢氧化钠、石灰乳,哪个更好?( 5 )学生分析:石灰乳好一些(从 来源角度)。( 6 )提出问题:如何制得石灰乳。( 7 )学生分析:碳 酸钙高温分解 后,氧化钙溶于水。( 8 )提出问题:直接将碳酸钙混在煤中,发生何反应。( 9 )学生分析:碳 酸钙分解,进而生成亚硫酸钙。( 10 )提出问题:如何使亚硫钙有用。( 11 )学生分析: 转化为石膏。
发展设计能力
原料易得
过程简单
产物有用
呈现问题:对某城市自来水的水源水进行水质分析, 得到数据:浑浊度 18 、有异味、 pH 7.5 、细菌总数150/1mL 水。(1) 请对照附表 1“ 生活饮用水水质标 准”,分析该水源水的这几项指标是否符合要求。 (2)若该水源水的其他指标均符合要求,你认为将该水源水经过哪些工序处理后可得到自来水。
自来水生产的教学设计( P12)
讨论、分析: (1)浑浊度为 18 ,说明悬浮颗粒物超标,应将悬浮颗粒物沉降,并过滤。 (2) 有异味,应选有吸附性的物质 ( 如活性 炭 ) 将异味除去。 (3)pH7.5 ,符合水质标准。 (4)细菌总数偏高,应进行 杀菌处理。
讲解用明矾进行净水,降低水体 浑浊度的原理, 并书写以氯化铁作净水剂净水的离 子方程式,以加深对净水原理的理解。
引导学生分析氯气漂白的原理,然后应用平衡移动原理分析余氯消毒的原理。
讲解去除异味的主要方法与途径(活性炭吸附)说明:在输送自来水的过程中,由于 管道老化等原因,自
来水在进入家庭之前又受到污染,这种污染称为二次污染。因此,现在提倡终端净水,即在家中的出水点安 装净水设备。
呈现问题:某工厂废水中含 Cu2+、 Fe3+ ,请设计方案进行废水处理。
污水处理的教学设计—关注技术思想( P16)
方案 1 :加入足量氢氧化钠溶液,过滤,即可实现污水的处理。
方案 2 :加入足量 铁粉,过滤,可得铜。再向处理过的废水中加入氢氧化钠溶液,过滤沉淀,即可实现污水的处理。
分析:方案 2虽然比方案 1复杂,但体现了一个思想,即回收有用原料的思想。而方案 1中只除去了杂质,生成了氢氧化铁与氢氧化铜的分离较难,因而不易获取有用的原料。但两种方案均未从定量角度考虑问题。
方案 1 改进:用控制pH 的方式,使铁离子和铜离子分步沉淀。
方案 2 :加入适量铁粉。将得到的氢氧化铁回收,用以制造铁红或含三价铁离子的溶液。
第 3 单元:生活垃圾的分类处理( P18)
生活垃圾分类
无害化处理
资源化处理
为了处理
处理的基本原则
处理的最佳方式
有害化处理
应杜绝的处理方式
将垃圾当成放错地方的资源, 充分体现了循环经济的思想。
呈现讨论题:生活垃圾 带来的污染已 经日益严重,处理生活垃圾 十分必要。现对 某垃圾的主要 成分进行分析,测得其中主要含有如下元素: C 、H 、 O 、N ,另外还含有少量的S 、 Cl、 Pb、 Cd 。针对该垃圾的处理 方法,有些人提出进行露天焚烧处理,有些人提出 直接进行填埋处理,你认为这两种方案是否合理,请说明你的理由。
垃圾处理教学过程( P20)
直接焚烧不合理,因为垃圾中含有 S 、 Cl 等元素,燃烧后会产生含硫、含氯的化合物,造成大气污染;另外,焚烧时产生的一氧化碳、二氧化碳进入空气中也会影响空气质量。
直接填埋也不合理,一是因为其中含有 Pb、 Cd这样的重金属元素,进入土壤或流入水体会造成重金属污染,二是因为该垃圾的主要 成分为有机物,填埋后会发生腐败,产生环境污染物。
垃圾焚烧处理多在垃圾焚烧炉中进行。垃圾焚烧产生大量的 热量,如何处理?
垃圾中有机成分腐败后会产生大量污染环境的物质, 其中沼气甚至可能 会引发火灾及爆炸事故,如何处理?
可以直接利用热能,例如,通过管道输入城市,提供城市供暖所需的 热量。也可以建立配套设施,用这些热量来发电或进行生产。
垃圾沼气具有较高热值,可以作为能源进行利用。例如可以通过管道输入用户作为燃料,也可以输入发电厂用于发电。
总结:在处理垃圾的过程中, 首先要保证垃圾经过处理后对环境无害,对人体 健康无害;在此基础上需充分考虑垃圾处理过程中产生的热量及产物,即将垃圾资源化。
洗涤剂在生活中应用 十分广泛,实际上古代人们就会利用天然物质协助洗涤,皂角就是其中之一。后来,人们制造了肥皂作为洗涤剂。肥皂是由硬脂酸甘油酯与氢氧化钠溶液反应得到的。请 写出相应的化学方程式,并据此判断肥皂的主要 成分,并分析肥皂的作用原理。
教学过程
由于 肥皂的性质, 其使用受到了很多限制。例如,在硬水中、酸性水中使用肥皂效果都很差,用肥皂洗涤丝绸、毛织物等会使衣物变形。你认为主要是什么原因?
肥皂溶于水后,产生 RCOO-,其中的 -COO-属于亲水基团,而R- 属于亲油基团,因此,在 RCOO- 的作用下,油进入水中,从而将衣物洗涤干净。
肥皂中的 RCOO- 属于弱酸根,其水解显碱性,具有腐蚀性 。因 而在酸性水中作用效果下降,易腐蚀丝绸、毛织物等。同时由于
RCOO-能与钙离子反应生成沉淀,因而在硬水中作用效果也会下降。
由于 肥皂的缺陷,使洗衣粉等洗涤剂的发展非常迅速。请大家思考,洗衣粉的主要 成分中肯定具有什么样的结构特征?
洗衣粉的主要 成分为烷基苯磺酸钠,其中的磺酸根属于亲水基团,而烷基则属于亲油基团。用洗衣粉洗衣时会遇到同样的问题,如 遇硬水会影响洗涤效果。因此,在洗衣粉中还常加入适量助剂。
肯定具有作为亲水基团的酸根以及作为亲油基团的烃 基。
三聚磷酸钠 (Na5P3010) 是一种很好的助剂,在水中形成带负电的胶体极易吸附在带电荷的金属氧化物等污垢和织物表面上增加了污垢与物体表面的排斥力,有利于污垢在水中的分 散并防止污垢的再沉积。 在衣用洗涤剂中三聚磷酸钠的含量一般在 20%--50%左右。
但三聚磷酸钠易带来较为严重的环境问题,主要 表现为引起水体的富营养化。因此,目前无磷洗衣粉的使用 越来越广泛。
温度既不能太高,也不能 太低。
但是,使用洗衣粉并不能除去衣物上的所有杂质,如油脂、蛋白质污迹就不容易被除去。于是人们就想到加入适量酶除去这些杂质,加酶洗衣粉应运而生。 根据酶的特性,你认为在使用加 酶洗衣粉时应注意什么问题?
那么,不同的衣物的性质不 同,其洗涤方法也不同,请查阅资料,了解化纤、棉布、毛料类织物的洗涤方式。
有些物质易发生缩水现 象,故宜进行干洗。干洗的主要溶 剂为石油醚、四氯乙烯及三氯乙烯等,你觉得干洗后的衣服能否直接穿呢?
由于 这些有机物可能有毒,因此应等干洗剂充分挥发后才能穿。
单元标题 主要内容
摄取人体 必需的化学元素 人体的 必需元素、合理 摄取人体 必需元素
提供能量与营养的食物 糖类、 油脂、蛋白质、维生素
优化食物品质的添加剂
着色剂、发色剂—使食品色—泽诱人、调味剂 使食品口味—更鲜美、疏松剂 使食品口感—更良好、防腐剂 使食品保质
更长久造福人类 健康的化学 药物 生活中常见的药物、请合
理用药
第 1 单元 摄取人体必需的化学元素( P42 )
人体的必需元素
常量元素
H、C、N、O、P、Cl
微量元素
I、 Fe 、F、 Zn
问题 1:为什么选择这 4种元素?问题 2:如何处理其他元素?
强调合理摄取
查阅资料基础上讨论交流
通过实验证明一氧化碳中毒的原理( P46)
新鲜血液1
新鲜血液2
新鲜血液3
新鲜血液4
在学生完成 P45“ ”问题解决 的基础上,引导学生设计方案证明有关一氧化碳中毒的原理。
对照用
通CO2 暗红色
通O2 鲜红色
通CO 暗红色
通O2 暗红色
通O2 鲜红色
第 2 单元:提供能量和营养的食物( P49)
糖类 蛋白质 微生素油脂
糖类 蛋白质油脂化学2
生活
关注本教材内容及编排思路与化学 2的差别,在此基础上通过一定的组织方式复习相关内容,不宜直接复习化学 2的相应知识,也不宜直接讲解本部分的知识。
本部分主要内容(淀 粉的水解、 葡萄糖的检 验、葡萄糖的氧化)与《化学 2》类似,但本部分更为关注糖类在人体内的变化,也关注血糖、尿糖测定等生活相关的内容。因此,可依据人体对 糖类的 摄入和利用进行教学设计。
糖类( P50)
米、面水解产物检验
在体内的变化
成分检验
银镜反应、菲林反应
热化学方程式的计算
甜味
水解
( 1 )呈现维生素 A和维生素C的结构,学生分析两者之间结构的差异,并推导在性质上可能存在的差异。
( 2 )提出维生素 C可能存在的性质,虽然醇和双键具有不同的性质,但均具有还原性,可以由学生设计实验方案验证其还原性。
( 3 )学生根据维生素 C的性质提出烹饪注意点。
教学设计
调味剂( P62)
进行此部分内容教学时,不必介绍食醋和味精等调味剂在哪些条件下可以使用,因为范围太广,既无很必要也无意义,可以提出几个与化学有关的问题,引导学生从化学角度认识这些物质。
问题 2:但在加入少量食醋后,一般不能再加入味精,这又是什么原因呢?
问题 1:为什么炖骨头(主要成分为羟基磷酸钙)汤时,需要加入少量食醋?
问题 3:味精同样不能用于烹调碱性物质,为什么?
疏松剂( P63)
有关疏松剂碳酸氢钠、明矾、碳酸氢铵的知识,学生 均比较熟悉,因此在进行此部分内容教学时,其核心不是讲解这些物质的知识, 而是利用这些知识解决生活中的问题。
( 2 )学生观察:面包、油条、油饼中均比较疏松。
( 1 )呈现面条、面包、油条、油饼等食品,由学生 观察这些食品之间的差异。
( 3 )这些空隙中存在的可能 是什么气体?从何而来?( 4 )学生分析:应 该是二氧化碳吧!可能是碳酸氢钠在加热条件下分解而来。(书写化学方程式)
( 5 )使用碳酸氢钠有什么缺点?
( 8 )学生分析 1:可以用碳酸氢铵。 学生分析 2:可以加酸性物质使其完全反应。
( 6 )产物碳酸钠显碱性,碳酸氢根利用效率不高。
( 9 )使用前一种方法发生何 种反应?可能产生什么问题?( 10 )产生难闻的 氨气。
( 7 )那么,该如何提高碳 酸氢根的利用效 率呢?
( 11 )人们采用发酵粉实现第二种途径,请指明发生的反应。( 12 )使用发酵粉又有什么问题?( 13 )铝的含量偏 高。( 14 )结论:不宜过多食用油条等食品。
第 4 单元 造福人类健康的化学药物( P67)
常见药物 合理用药
抗酸药解热镇痛药抗菌药抗生素
胃舒平阿斯匹林诺氟沙星青霉素
通过对生活中 常见药物的介绍,帮助学生了解生活中的一些 术语,初步认识药品使用的化学原理,理解遵医嘱合理用药的必要 性。
胃舒平教学设计
提出问题:请说明治疗胃酸过多的药剂中是否可能含有如下成分?氢氧化钠、碳酸钙、氧化钙、氢氧化铝、硅酸镁、碳酸氢钠学生分析:氢氧化钠、氧化 钙腐蚀性太强;碳酸氢钠和碳酸钙与胃酸反应会产生气体 ;氢氧化铝、硅酸镁应该可以使用。
提出问题:一种常见抗酸药胃舒平的主要 成分为氢氧化铝,此外还有少量三硅酸镁,如何证明其中含有铝元素和镁元素。
提出问题:假如某病人肚子疼痛,知道是胃酸过多,是该去医院还是该去药店呢?
学生分析: 去药店,因为属于非处方药OTC,患者及卖药者可自行作出判断。
学生分析:加 酸,过滤后加碱,观察现象。
提出问题:那么,是在饭前服用还是在饭后服用比较好呢?
学生分析: 饭前服用比较好,因为需要与 胃粘膜充分作用。
提出问题:你觉得是嚼服还是吞服比较恰当呢?
学生分析: 嚼服,因为需要与 胃粘膜充分接触。
提问:作为胃舒平这样的药物,大家觉得有没有必要制 成糖衣片或胶囊呢?
讨论分析:没有必要,本 身并无明显的苦味和刺激性。
单元标题 主要内容应用广泛的金属材料 金属的性质及 其应用、常见
合金的组成及其应用、金属的腐蚀与防护
功能各异的无机非金属材料 生活中的 硅酸盐材料、光导纤维和新型陶瓷材料
高分 子材料和复合材料 塑料、纤维、橡胶、复合材料
铝的性质及应用( P85 )本部分涉及较多的铝及其化合物的性质, 包括:( 1 )铝与氧气反应、铝与硫酸铜的反应、 铝的钝化;( 2 )氧化铝与醋酸反应、氧化铝与氢氧化钠溶液反应。
引用这些性质的主要 目的并不在于简单复习化学 1所学习的知识,而在于解释铝制容器的应用,突出性质决定用途的思想。
在教学过程中不宜简单全面地回顾铝的性质, 最好以铝的应用为研究 起点,通过探究确定铝比较耐腐蚀的原因。
学生分析: 那是因为铝的表面覆盖了一层氧化膜。
提出新问题:对于这两种炊具而言,哪种更耐腐蚀呢?
学生分析: 铝,铁特别容易生锈。
引发冲突:事实上,铝比铁要活 泼,反而不易生锈,其原因可能是什么呢?
提出问题:金属在生活中有广 泛应用,其中最为常用的是哪两种金属?举例说明它们的用 途。
讨论分析:最常用的金属是铝和铁。其中两者有共同的用 途,那就是用作炊具。
提出新问题:如何证明铝的表面有一层氧化膜,阻止了内部铝发生反应 呢?
学生设计方案:要验证表面存在氧化膜,就需要分 别用打磨过的铝和未打磨过的铝进行实验,可以分别加入硫酸铜溶液、醋酸溶液及氢氧化钠溶液。
学生进行 实验、观察现象并得出结论。
为了方便老师和同学们的操作,教材中的实验基本上都提供了较为明确的程 序。而在教学的过程中,可以在分析教材中 设置实验的作用的基础上,对实验操作方式及顺序作出合理的调 整,引导学生通过探究得出相应的结论。
铁的腐蚀与防护( P88 )铁的常用防腐方法:镀塑、涂油漆、镀锡、镀锌、镀铬、不锈钢、烤蓝、通电
学生只是记住了各种方法,无法深入认识防护原理
分类: 覆盖、电化学防腐、改变组成
直接介绍
学生能认识 基本原理,仍属于理解基础上的接受
排序:覆盖、牺牲阳极、外加电流 学生在 自主构建的基础上不断认识各种
方法的优缺点,有利于学生在 真实生活情景中的应用,有利于 探究能力发展
第 2 单元:功能各异的无机非金属材料( P92)
陶瓷
玻璃
二氧化硅
水泥
硅酸钠
玻璃
水泥化学
1
生活
变化:“化学与生活 ”中的描述更为细致。( 1 )增加了一些涉及原理的反应 ;( 2 )对应用的介绍更为详细。
陶瓷
光导纤维
新型陶瓷
本单元 知识体系( P92 )
含硅矿物
SiO2
陶瓷、水泥、玻璃
SiCl4
粗硅( Si )
烧制 二氧化硅与碳酸钠、碳酸钙反应
C
Cl2
H2
高纯硅( Si )
O2
光纤
N2
Si3N4 新型陶瓷
案例:玻璃的教学学生调查:请 观察一辆汽车,观看汽车上哪些部位使用了玻璃,呈现出什么特征。
交流并分类: 无色玻璃、雕花玻璃、光学玻璃(镀膜玻璃)、有色玻璃、变色玻璃
分析:钢化玻璃的制 造及优缺点(玻璃生产过程)分析:有色玻璃的制 造
分析:光学玻璃的特点
介绍:镀膜玻璃的制 造分析:变色玻璃的制 造
总结:玻璃的分类及各 自特点
第 3 单元:高分子材料和复合材料( P101)
塑料
橡胶
合成高分子
纤维
有机高分 子的合 成化学2
生活
《化学 2》关注合成高分子的基本原理(加聚),《化学与生活》关注基本原理的综合应用(均聚、共聚、缩聚);
复合材料
教学建议( 1 )注重 对合成高分 子原理的把握。 均聚、共聚、缩聚
( 2 )突出从结构的角度解释性质。 热塑性、热固性与线型、体型的问题 ( 3 )关注性质和用途的关系。 聚乙烯塑料与聚氯乙烯塑料