[播放录像]大自然的隐形杀手——酸雨
[问题探究]1.正常的雨水显弱酸性的原因?怎样的降雨称为酸雨?
[学生]讨论、回答。
[教师]点评、复述:正常的雨水因溶有二氧化碳气体而显弱酸性,一般pH 约为5.6~5.7,pH <5.6的大气降水统称为酸雨。
[问题探究]2.当雨水中溶有一定量的二氧化硫时溶液的pH为多少?
[学生分组实验]用充有8mL二氧化硫的一次性针筒吸入1mL蒸馏水,用橡皮塞堵住针筒的前端,振荡,观察针筒内气体体积的变化。然后用pH试纸测定二氧化硫水溶液的pH,填写实验报告单。
[教师]观察学生实验,及时纠正,适时鼓励。
[学生]汇报实验结果,填写实验报告单。
(实验中二氧化硫溶解度的问题,可能会有部分学生通过实验未得出结论,教学过程中给予适当的提示。学生实验时可能会发现针筒中出现喷射现象,老师及时点评,引导学生分析原因。这一教学细节的处理有助于培养学生的观察能力,感染学生情绪,活跃课堂气氛。)
(播放录像创设情境,提出问题,激发学习兴趣;通过讨论和实验解决问题,体验学习的乐趣,培养学生动手能力和观察能力。)
[教师]二氧化硫的水溶液显酸性,说明了SO2与水反应生成酸,这个过程与CO2类似,产生的酸也易分解,书写方程式时需用可逆号。
[过渡]雨水中溶有较多的二氧化硫气体形成的降雨,就是酸雨,像这类由二氧化硫引起的酸雨,我们称为硫酸型酸雨。大家阅读第89页,解决两个问题。
[问题探究]3.大气中的二氧化硫主要有哪些来源?
4.有一课外研究小组在检测酸雨成分时,有位同学报告说他检测到酸雨中含有硫酸根,你觉得该同学的检测结果可靠吗?理由?
[学生]阅读书本,互相讨论后,回答问题。
[教师]及时点评学生的答案,复述并板书,同时提出新问题。
1.大气中的二氧化硫主要来源:化石燃料的燃烧、含硫金属矿石的冶炼和硫酸的生产。
2.那位同学的检测结果是可能的,酸雨中含有硫酸根,因为在空气中,二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫,三氧化硫溶于雨水后形成硫酸。
二氧化硫与水反应生成亚硫酸,在空气中也可被氧化为硫酸。
[问题探究]5.从氧化还原反应的角度分析,在这过程中二氧化硫体现了什么性质,如何设计实验验证这一性质?
[学生]还原性,二氧化硫或亚硫酸中的硫元素的化合价是+4价,处于中间价,应该可以被氧化生成+6价的化合物。
(高一的学生的设计实验能力相对较弱一些,根据情况可以给予一定的提示。)
[投影]如何设计实验验证还原性?
1.选还原剂与其反应,常见的还原剂:Cl2、Br2、O2、H2O2。
2.通过观察实验现象和产物鉴定,判断氧化剂是否被还原。
3.得出结论。
[学生]讨论分析,互相补充,得出设计方案。
[教师]与学生一起对设计的方案进行可行性分析,最终确定实验方案。
[实验设计]
实验1:将二氧化硫溶液放置在空气中一段时间后滴加B aC l2溶液,观察现象。
实验2:在一支试管中滴加1mL的氯水,再滴入二氧化硫溶液,边滴加边振荡,观察现象。再滴加B aCl2溶液,观察现象。
实验3:在一支试管中加入5mL的二氧化硫溶液,滴加BaC l2溶液,再滴加0.5mL3%的过氧化氢溶液,振荡,放置片刻后加稀盐酸,观察现象。
[实验改进]三个实验一起放在特制的穴空较深的六穴点滴板上进行,有助于更清楚地观察实验现象,又可节约药品,减少污染。
[学生]两人一组,自主实验,填写实验报告单。
[教师]通过理论分析和实验验证有力地说明了二氧化硫水溶液或亚硫酸具有还原性。在这过程中也体验了科学探究的一般方法,即提出问题——理论分析——设计实验进行验证——得出结论。
[过渡]由于二氧化硫具有还原性,因而酸雨降落的过程与空气接触酸性增强,据有关方面的检测发现,有些地方雨水的pH达到3,甚至达到2。酸性强的降水到达地面,会产生怎样的影响呢?
[投影]图片:酸雨的危害。
1.影响水质;
2.土壤酸化、肥力下降、农作物和树木遭到破坏;
3.建筑物、桥梁、文物、古迹被毁。
[投影]我国因酸雨造成的损失
[过渡]酸雨的危害如此之大,如果不给予及时的、科学的解决,将直接影响我们国家的可持续发展。问题十分严峻,我们该如何防治酸雨?
(正视酸雨的危害,激发学生社会责任感,促使产生急于解决问题的欲望。)
[学生]阅读教科书、互相讨论,回答问题。
[教师]点评、复述,提出新问题。
[投影]酸雨的防治。
1.开发清洁能源(氢能、风能、核能);
2.燃煤脱硫,二氧化硫回收利用;
3.提高全民环保意识,加强国际间合作。
[问题探究]6.用何种物质吸收二氧化硫,这一过程中体现出二氧化硫的什么性质?
[学生]用碱性物质吸收,体现与二氧化碳一样的性质。
[教师]指导阅读资料卡。
[教师]引导学生分析资料卡归纳要点:
(1)二氧化硫同二氧化碳类似,是一种酸性氧化物,可用碱性物质吸收,工业上一般也是使用氢氧化钙或浓氨水吸收。(再次引入二氧化碳作比较,有助于落实二氧化硫的性质。)
(2)生成亚硫酸钙和亚硫酸铵,进一步被氧化得副产物石膏和硫酸铵。(回顾了+4价硫的还原性,巩固二氧化硫的还原性。)
(3)副产物石膏和硫酸铵是有用的化工产品,如硫酸铵可用来做化肥,变废为宝,综合利用,有利于可持续发展。(体现二氧化硫的社会应用价值。)
[教师]环境保护,人人有责,只有全人类共同努力,才可能从根本上解决酸雨等环境问题。这其中也包括我们每一位同学。
(这一环节培养学生环境保护意识,形成与自然友好相处的意识,促进对可持续发展的正确认识,感受科学地使用化学物质的意义。同时在这一过程中落实了二氧化硫的另一重要性质——酸性氧化物的通性。)
【教学环节二】
二氧化硫的性质
[过渡]根据黑板上的反应式,从物质类别的角度(以二氧化碳为类比对象)和氧化还原的角度,归纳总结二氧化硫的性质,指出相应的反应方程式。
(学生分组讨论,教师适当引导学生,进行学习策略指导。)
[学生]汇报讨论的结果。
(梳理知识,让学生自主地整理知识的结构体系,优化学生的认知结构,使学生完整地建立知识网络,有效地巩固了新的知识。)
[演示实验]在充满二氧化硫气体的试管中滴入几滴品红,在试管口套上气球,振荡,观察加热前后的实验现象。
[学生]观察实验,记录实验现象
实验现象:
[板书]3.漂白性
[展示]一本新书、一本旧书
[讲述]这就是一本用SO2漂白的新书,书本基本上是用二氧化硫漂白的,漂白效果好,且SO2是一种常用的很好的漂白剂。但放置久了之后又恢复原来的颜色,这与氯水的漂白原理是不同的。
[教师]氯水的漂白是氧化漂白,是一种完全的漂白;而二氧化硫的漂白是不彻底的漂白,在一定条件下,一段时间后会恢复原来的颜色。这一性质常用来检验二氧化硫的存在。
[板书]原理:与品红等有机色素化合形成不稳定的无色化合物而使之褪色但加热又恢复颜色。
(教师的诱导作用体现在学生从形象思维发展到抽象思维,最终获得认识问题解决问题的方法,这一环节的教学帮助学生形成知识网络的同时也有助于学生建立学习元素化合物的方法。)
教学环节三:恰如其分的评价二氧化硫对人类的影响。
[过渡]虽然二氧化硫是形成酸雨的罪魁祸首,这是二氧化硫的“过”,但二氧化硫在工业、日常生活中有许多独有的用途。
[投影]二氧化硫的“功”
1.制造硫酸。硫酸是一种重要的化工原料。
2.杀灭霉菌和细菌。
3.可以漂白纸浆、毛、丝、草编制品等;古人在很早以前就利用二氧化硫的漂白性,漂白布料。
[讲述]并且在酸雨的防治过程中,也能变废为宝为人类服务。可见二氧化硫是一把双刃剑。我们要尽可能发挥其有利的一面为人类服务,防止它不利的一面出现。这将关系到人类的可持续发展的大问题,是每一位公民都要认识到的,包括在座的每一位同学。
(强调二氧化硫的应用价值,引导学生用辩证的观点来分析问题;二氧化硫等化学物质如果加以合理应用,许多负面影响都可以避免,帮助学生树立社会可持续发展的科学发展观。)
【形成性练习】
1.下列可以用来鉴别SO2和CO2的方法是()。
A.通入紫色石蕊试液B.闻气味
C.通入澄清石灰水D.通入品红溶液中
2.一个城市的环保部门采集了一份雨水样品,每隔一段时间测定一次pH值,其结果如下:
测试时间0小时后1小时后2小时后4小时后5小时后雨水的 pH值 4.74、 4.63、 4.57、4.53、4.53这种雨水的pH 值逐渐减小,其原因何在?
3.二氧化硫和氯气都有漂白性,现把二者以等物质的量混合,让混合气体通入品红溶液,则其漂白性将()。
A.和氯气单独通过时相同B.和二氧化硫单独通过时相同
C.是二者作用效果之和D.可能失去漂白性
【拓展延伸】
一、课后作业:书本P95第2、3、9。
二、课题研究(课后学生分组研究)
最近有科学家提议:将报废的混凝土(即拆掉的旧建筑物的主要成分)抛入酸化的湖中,来治理被酸雨污染的湖水。这一治理方案你认为是否可行。
(浙江省温州51中学 彭小平)
点评
这是一个贴近中学教学实际的教学设计,教学活动的组织围绕着知识目标的落实,兼顾探究过程的体验和情感目标的达成。教学设计以学生熟悉的烟火、酸雨等实际例子来创设教学情景,引起学生的注意,体现了关注学生经验和体会的教育理念。围绕酸雨问题,结合小型实验,通过观察、比较、讨论,介绍和落实知识内容,达成教学目标。教学过程以问题驱动的方式展开,重点突出师生、生生的互动和交流,在活跃的课堂氛围中,学会合作学习。在应用现代教学媒体的同时,设计者还特别注意到教学过程中板书的设计和利用,使该设计更加贴近课堂教学实际。教学设计中适时引入了对二氧化硫在社会、经济、日常生活中的“功过”讨论,引导学生关注科学、技术和社会的关系,体现了STS教育理念。
教学设计中应该注意课堂教学中生成性问题的解决和利用,在教学活动中适时、恰当地完成形成性评价,提高课堂教学效率。
三十八、生物膜的流动镶嵌模型
一、教学设计思路
生物新课程理念强调“改变课程实施过于强调接受学习,死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手。培养学生搜集和处理信息的能力,获取新知识的能力,分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”。生物膜结构模型的建构历程比较长,这方面的资料也比较多。教材仅选取了部分主要内容,基本按照时间进程排列,未加小标题。要想让学生自己理清脉络并体验结构模型的构建方法还是有一定难度的。本设计以新课程理念为基准,设计问题串,倡导学生主动参与,探究生物膜结构模型。
问题串的设计思路:要弄清细胞膜的结构,首先要弄清其组成成分。
那么细胞膜的组成成分是什么呢→引导学生探究膜的组成成分→膜的主要组成成分是磷脂和蛋白质分子,磷脂和蛋白质是怎样形成膜的→引导学生探究磷脂分子和蛋白质分子组合方式→建构出生物膜的结构模型。
二、前期分析
“生物膜的流动镶嵌模型”是人教版《分子与细胞》模块第四章第二节内容。本章共三节,第一节主要说明细胞膜是选择透过性膜,为什么具有选择透过性,这与膜的结构有关,于是进入第二节内容。而第二节内容又是解释第三节“物质跨膜运输的方式”的基础。这三节内容的内在联系是:功能——结构——功能。由此可见,本节“生物膜的流动镶嵌模型”在第四章中起着承上启下的作用,它是架起第一节和第三节的一座桥梁,并体现了结构决定功能的生物学观点。“生物膜的流动镶嵌模型”主要介绍了对生物膜结构的探索历程,目的是让学生在认识生物膜结构的同时,了解人类探究生物膜结构的过程和方法,认识到可以通过对现象的推理分析提出假说,假说仍然需要观察和实验来验证。随着技术手段的改进不断发现新的证据,原有的观点或理论还会不断得到修正和完善,并归纳总结出生物膜模型建构的基本方法。
从知识储备看,学生对细胞及组成分子、细胞基本结构,细胞膜是生命系统的边界等知识已有一定了解。高二学生具备一定分析问题能力,思维活跃,能积极参与讨论并发表自己的观点。但想让学生自己理清脉络并体验结构模型的构建方法还是有一定难度的。
教学重点:
1.对生物膜结构的探索历程。
2.生物膜的流动镶嵌模型学说的基本内容。
教学难点:
探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
三、教学目标
【知识与技能】
1.简述生物膜研究的历程。
2.概述实验技术的进步在建立生物膜模型过程中的作用。
3.描述生物膜流动镶嵌模型的结构特点,并探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。
【过程与方法】
在生物膜结构的探究历程中,设计实验,并从中体验科学的实验思想和实验方法。