1、 教学建议 1、 课时安排 第一节， 化学与能源 2 课时 第二节， 化学与材料 2 课时 第三节， 化学与环境 2 课时 整理归纳 测试， 2 课时 2、 教法设想与建议 第一节， 化学与能源 介绍常见的能源， 如： 风能、 核能、 电能、 太阳能、 地热能和化学能等， 介绍能源对于人类社会的重要作用， 以及化学对于能源的储存、 转化等方面的作用（如电能转化成氢能，氢能转化成热能或电能、 光能转化成化学能进行存储）。 着重以化学能转化成电能的原理、装置、 应用以及转化后废弃物所产生的污染问题为例进行演示、 分析讨论。 （不同电池的收集及废电池的危害均可以由学生自主研究并完成调查报告） 介绍氢
2、能源的优点及现阶段存在的问题（如成本的控制， 安全贮运的问题）。 探究实验室制取氢气的原理（是否可以增加其他几种金属和酸进行实验原理的探究）， 小结气体制备的装置和收集方法（是否可以在此插入储氢材料的介绍）， 讨论氢气制取的操作步骤和氢气纯度的检验方法和验纯的必要性。 第二节 化学与材料 1.介绍常见材料的分类， 请学生出示收集到的金属材料， 讨论这些金属材料的性质及其在生活中的用途。 是否能演示储氢合金、 记忆合金的录像资料， 增加学生的感性认识， 讨论储氢合金、 记忆合金的用途。 2.通过网络收集与陶器、 瓷器、 玻璃相关的网页， 让学生感受新型无机非金属材料在航天、 机械和医疗等方面的巨
3、大作用。 （可插入哥伦比亚号航天飞机的机翼问题） 3.介绍三大合成材料： 合成纤维、 合成塑料、 合成橡胶。 合成纤维中重点介绍： 比较棉、 毛与合成纤维的优缺点， 以及探究它们与酸、 碱作用及点燃的现象， 讨论鉴别棉、 毛与合成纤维的方法以及鉴别羊毛制品真伪的方法。 合成塑料的种类用途以及废弃塑料对环境的污染， 知道 白色污染的含义和治理方法。 初步学习聚乙烯与聚氯乙烯的不同用途和鉴别。 合成橡胶的优点，（添加碳、 硫增加橡胶的耐磨性和弹性的知识是否需要补充）， 以及其他高分子材料的的介绍 4.复合材料： 例举混凝土、 玻璃钢、 宇航服说明什么是复合材料及其优异性能和应用。 鉴于本节内容的特
4、点， 建议有条件的学校尽可能使用媒体资源增强教学的感性和直观性。 第三节， 化学与环境 1.空气污染的污染物种类、 成因、 危害（建议以图片、 视频等为媒介） 以及治理方法（从治标治本两方面来讨论）。 以硫磺在空气和氧气中燃烧以及相关的实验（P239 产生有毒气体的实验 1 实验 2 是否以演示为佳， 实验 3、 4、 5 可让学生分组进行） 来探究讨论酸雨的成因、对金属、 动植物以及建筑物的破坏。 使学生了解空气污染导致的三大全球性环境问题。 2.水污染的成因、 后果及治理和改善水污染的可行性方法。 讨论赤潮 和水华； 污染水体中重金属离子、 农药等的危害（是否能以图片， 事例增强学生的认识
5、）。 在探究化学方法处理污水的实验过程中讨论污水净化的方法和步骤， （污水是否可以让学生取， 最后由教师选用几种典型的来说明不同污水的处理方法。 如淘米洗菜、 洗衣物的废水； 河水； 工厂废水等）。 是否可以增加海水淡化的讨论。 3.是否可以让学生对家庭里某一天的垃圾随机取样， 在课堂上教师引导学生对家庭垃圾进行分析， 讨论理解垃圾是放错位置的资源， 垃圾分类回收的意义， 垃圾处理不当会造成怎样的污染。 请学生在课堂学习的基础上对家庭里某一天的垃圾作出研究性报告， 对成分、 最合理的处理方法进行说明。 问题讨论 1.P241 污水处理的探究实验由于对活性炭的使用量较多， 是否有必要一人一组？
6、资料 自由能源： 巨头们在氢动力轿车上押宝 广州日报 2003-02-1 7 11 :04:33 本报综合报道美国千僖年电池 公司总裁斯蒂芬 唐称氢为自由能源， 他认为氢最可能替代石油。 氢可以通过一个特殊的燃料电池， 把热能转化为电能， 向汽车提供动力， 而它的惟一产品就是水， 是最环保的新能源。 氢是地球上最丰富的元素之一， 主要的存在形式是水， 取之不竭、 用之不尽。 问题是， 从水中分解氢到应用有很多技术难题， 而且氢太容易爆炸。 20 世纪 20 年代30 年代， 氢是当时流行一时的飞艇的最受欢迎的燃料， 但 1937 年德国兴登堡氢动力飞艇爆炸不仅让世人放弃了对飞艇这种空中交通工具
7、， 也放弃了 用氢做燃料的习惯。 但唐说， 他们的公司已经研制出了一个氢燃烧系统， 主要是利用从硼砂中提炼出来的催化剂， 大大提升很容易爆炸的氢燃烧的安全系数。 不过， 因为这种催化剂过于昂贵， 要想在市场上看到使用这一技术的氢动力轿车， 还需要假以时日。 像千僖年电池 公司这样研究牵动着每一个石油业巨头和汽车业巨头的神经。 英国石油公司（BP） 的新座右铭就是超越石油， 荷兰皇家壳牌石油公司承诺， 将于未来四年内投入 10 亿美元研究氢动力技术。 华尔街一名专家法德尔盖特说： 这些公司都非常担心， 一旦某家公司的冒险修成了正果， 自己就会被新市场抛弃。 氢化物电池是技术关键 。 氢动力轿车还
8、要多少时间才进入市场呢？ 戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁托马斯 莫尔说： 当街头的加油站都变成加氢站 后的第四年。 这听起来还非常遥远。 不过， 莫尔的公司最近四年也将拿出 14 亿美元， 和千僖年电池公司一道研制新型氢动力轿车钠。 他说， 钠轿车使用纳硼氢化物把水分解成氢气和氧气，然后通过氢气和氧气的燃烧提供动力， 产物还是水。 罗伯特斯坦佩尔在担任通用汽车公司总裁的时候组织开发出了可给氢动力轿车提供动力镍化氢电池。 现在， 任能源转换装置 公司总裁的斯坦佩尔和雪佛龙德士古公司在合作研究氢的储存和输送技术。 他们的设想是， 在轿车外安装一个装满了氢化金属物的装置， 这个装置可以像海绵一样先吸收
9、并储存大量的氢， 并在汽车开动时把氢传输到燃料电池中提供动力。 氢生产难做到无污染 美国总统布什把氢称为无污染 能源。 氢燃烧时的确无污染， 但用电力从水中分解氢时却可能造成环境问题。 美国能源部长斯宾塞 亚伯拉罕说， 可以先用煤来发电， 然后再用电力分解氢。 但煤力发电的污染是相当严重的。 还可以用核电力从水中分解氢， 但美国民众对建设新的核电站大有意见。 氢还可以从汽油中收集， 石油巨头们钟情于这种想法。 环境保护主义者表示， 他们希望广泛建风力发电站和太阳能发电站， 然后通过它们提供的电力从水中分解氢。 这个提议得到了布什青睐， 他的 12 亿美元大部分都投放到这些项目中了。 但尽管美国
10、的风力发电站电力提供能力在 2019 年增长了 28， 其提供的电力尚不足美国目前总电力的 1， 太阳能发电站的贡献就更小了 。 从这一点上看， 用风力发电站和太阳能发电站提供的电力分解氢很可能将是一个漫长的过程， 以至于美国许多专家怀疑， 氢到底能不能无污染 地制造出来。 他们宁愿选择用天然气来替代石油向汽车提供动力， 尽管天然气在燃烧时很难达到无污染。 加氢站 今年问世 美国弗吉尼亚州亚力山德利亚市的 H2Gen 公司计划在今年下半年推出加氢站， 其核心技术就是从天然气中提炼氢。 这家公司总裁桑迪托马斯说， 运用他们的新技术， 可通过已有管道把天然气输送到各个加氢站， 并在加氢站分解出氢来
11、。 他表示， 他们公司提供的氢的价格可以和汽油媲美。 然而， 他承认， 这个技术仅仅是氢能源的过渡技术， 等有足够的风力发电 高温超导材料 高温超导材料一般是指在液氮温度（零下 196 摄氏度） 电阻可接近零的超导材料。 同样直径的高温超导材料和普通铜材料相比， 前者的导电能力是后者的 100 倍以上， 并具有输电损耗小， 制成器件体积小、 重量轻、 效率高的特点， 正在用于研制开发新一代超导变压器、超导限流器、 超导电缆、 超导电机、 超导磁分离装置、 超导磁拉单晶生长炉、 超导磁悬浮列车以及核磁共振人体成像仪等产品。 这些产品右以在能源、 交通、 环保、 医疗、 军事等领域产生巨大效益。
12、根据世界银行预测， 2010 年全球与超导有关的产品将占有约 1000 亿美元的市场份额，而高温超导线材作为超导技术研究及其应用产品开发的关键原材料， 全球需求将在 12 年内达到 1 万公里以上。 2019 年 9 月 24 日， 美国能源部公布的七项重大超导技术应用项目中，有 6 项都将使用铋系高温超导线材。 美国科学家认为： 21 世纪的超导技术如同 20 世纪的半导体技术， 将对人类生活产生积极而深远的影响。 科技日报 2019. 12. 03 记忆合金 上海硅酸盐研究所副研究员 刘岩 1932 年, 瑞典人奥兰德在金镉合金中首次观察到记忆效应， 即合金的形状被改变之后， 一旦加热到一
13、定的跃变温度时， 它又可以魔术般地变回到原来的形状， 人们把具有这种特殊功能的合金称为形状记忆合金。 记忆合金的开发迄今不过 20 余年， 但由于其在各领域的特效应用， 正广为世人所瞩目， 被誉为神奇的功能材料。 记忆合金在航空航天领域内的应用有很多成功的范例。 人造卫星上庞大的天线可以用记忆合金制作。 发射人造卫星之前， 将抛物面天线折叠起来装进卫星体内， 火箭升空把人造卫星送到预定轨道后， 只需加温，折叠的卫星天线因具有记忆 功能而自然展开， 恢复抛物面形状。 记忆合金在临床医疗领域内有着广泛的应用， 例如人造骨骼、 伤骨固定加压器、 牙科正畸器、 各类腔内支架、栓塞器、 心脏修补器、 血
14、栓过滤器、 介入导丝和手术缝合线等等， 记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。 记忆合金同我们的日常生活也同样休戚相关。 仅以记忆合金制成的弹簧为例， 把这种弹簧放在热水中， 弹簧的长度立即伸长， 再放到冷水中， 它会立即恢复原状。 利用形状记忆合金弹簧可以控制浴室水管的水温， 在热水温度过高时通过记忆功能， 调节或关闭供水管道， 避免烫伤。 也可以制作成消防报警装置及电器设备的保安装置。 当发生火灾时, 记忆合金制成的弹簧发生形变， 启动消防报警装置， 达到报警的目的。 还可以把用记忆合金制成的弹簧放在暖气的阀门内， 用以保持暖房的温度， 当温度过低或过高时，自动开启或关闭暖气的阀门。
15、 作为一类新兴的功能材料， 记忆合金的很多新用途正不断被开发， 例如用记忆合金制作的眼镜架， 如果不小心被碰弯曲了， 只要将其放在热水中加热，就可以恢复原状。 不久的将来， 汽车的外壳也可以用记忆合金制作。 如果不小心碰瘪了， 只要用电吹风加加温就可恢复原状， 既省钱又省力， 实在方便。 赤潮概述 赤潮是一种自然现象， 也是人为因素引起的。 人类早就有相关记载， 如旧约 出埃及记 中就有关于赤潮的描述： 河里的水， 都变作血, 河也腥臭了， 埃及人就不能喝这里的水了 。 在日本， 早在腾原时代和镰时代就有赤潮方面的记载。 1803 年法国人马克 莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月
16、黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。 18311836 年， 达尔文在贝格尔航海记录 中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。 据载， 中国早在 2019 多年前就发现赤潮现象， 一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。 如清代的蒲松龄在聊斋志异 中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。 赤潮是在特定的环境条件下， 海水中某些浮游植物、 原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。 赤潮是一个历史沿用名， 它并不一定都是红色，实际上是许多赤潮的统称。 赤潮发生的原因、 种类、 和数量的不同， 水体会呈现不同的颜色，有红颜色或砖红颜色、
17、绿色、 黄色、 棕色等。 值得指出的是， 某些赤潮生物（如膝沟藻、 裸甲藻、 梨甲藻等） 引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。 随着现代化工农业生产的迅猛发展， 沿海地区人口的增多， 大量工农业废水和生活污水排入海洋， 其中相当一部分未经处理就直接排入海洋， 导致近海、 港湾富营养化程度日趋严重。 同时， 由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大， 也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题； 海运业的发展导致外来有害赤潮种类的引入； 全球气候的变化也导致了赤潮的频繁发生。 赤潮虽然自古就有， 但随着工农业生产的迅速发展， 水体污染日益加重， 赤潮也日趋严重。 我国自 1933 年首次报
18、道以来， 至 1994 年共有 194 次较大规模的赤潮， 其中60 年代以前只有 4 次， 1990 年后则有 157 起。 首先， 赤潮的发生， 破坏了海洋的正常生态结构， 因此也破坏了海洋中的正常生产过程， 从而威胁海洋生物的生存。 其次， 有些赤潮生物会分泌出粘液， 粘在鱼、 虾、 贝等生物的鳃上， 妨碍呼吸， 导致窒息死亡。 含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡。 人类食用含有毒素的海产品， 也会造成类似的后果。 再次是大量赤潮生物死亡后，在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧， 造成缺氧环境， 引起虾、 贝类的大量死亡。 赤潮的成因： 赤潮究竟是一种原本就存在的自然
19、现象， 还是人为污染造成的， 至今尚无定论。 但根据大量调查研究发现， 赤潮发生必须具备以下条件： 1. 海域水体高营养化； 2. 某些特殊物质参与作为诱发因素， 已知的有维生素 B1、 B12、 铁、 锰、 脱氧核糖核酸； 3. 环境条件， 如水温、 盐度等也决定着发生赤潮的生物类型。 发生赤潮的生物类型主要为藻类， 目前已发现有 63 种浮游生物， 硅藻有 24 种， 甲藻 32 种、 蓝藻 3 种、 金藻 1 种、 隐藻2 种、 原生动物 1 种。 赤潮的危害： 赤潮不仅给海洋环境、 海洋渔业和海水养殖业造成严重危害， 而且对人类健康甚至生命都有影响。 主要包括两个方面： 1. 引起海洋
20、异变， 局部中断海洋食物链， 使海域一度成为死海； 2. 有些赤潮生物分泌毒素， 这些毒素被食物链中的某些生物摄入， 如果人类再食用这些生物， 则会导致中毒甚至死亡。 大气污染物的分类 大气污染物主要可以分为两类， 即天然污染物和人为污染物, 引起公害的往往是人为污染物， 它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。 颗粒物： 指大气中液体、 固体状物质， 又称尘。 硫氧化物： 是硫的氧化物的总称， 包括二氧化硫， 三氧化硫， 三氧化二硫， 一氧化硫等。 碳的氧化物： 主要包括二氧化碳和一氧化碳。 氮氧化物： 是氮的氧化物的总称， 包括氧化亚氮， 一氧化氮， 二氧化氮， 三氧化二氮等。 碳氢化合
21、物： 是以碳元素和氢元素形成的化合物， 如甲烷、 乙烷等烃类气体。 其它有害物质： 如重金属类， 含氟气体， 含氯气体等等。 化学性污染 污染杂质为化学物品而造成的水体污染。 化学性污染根据具体污染杂质可分为 6 类： （1）无机污染物质： 污染水体的无机污染物质有酸、 碱和一些无机盐类。 酸碱污染使水体的 pH值发生变化， 妨碍水体自净作用， 还会腐蚀船舶和水下建筑物， 影响渔业。 （2） 无机有毒物质： 污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的物质， 主要有汞、 镉、 铅、砷等元素。 （3） 有机有毒物质： 污染水体的有机有毒物质主要是各种有机农药、 多环芳烃、芳香烃等。 它们
22、大多是人工合成的物质， 化学性质很稳定， 很难被生物所分解。 （4） 需氧污染物质： 生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、 蛋白质、 脂肪和酚、 醇等有机物质可在微生物的作用下进行分解。 在分解过程中需要大量氧气， 故称之为需氧污染物质。 （5）植物营养物质： 主要是生活与工业污水中的含氮、 磷等植物营养物质， 以及农田排水中残余的氮和磷。 （6） 油类污染物质： 主要指石油对水体的污染， 尤其海洋采油和油轮事故污染最甚 物理性污染 物理性污染包括： （1） 悬浮物质污染： 悬浮物质是指水中含有的不溶性物质， 包括固体物质和泡沫塑料等。 它们是由生活污水、 垃圾和采矿、 采石、 建筑、
23、食品加工、 造纸等产生的废物泄入水中或农田的水土流失所引起的。 悬浮物质影响水体外观， 妨碍水中植物的光合作用， 减少氧气的溶入， 对水生生物不利。 （2） 热污染： 来自各种工业过程的冷却水， 若不采取措施， 直接排入水体， 可能引起水温升高、 溶解氧含量降低、 水中存在的某些有毒物质的毒性增加等现象， 从而危及鱼类和水生生物的生长。 （3） 放射性污染： 由于原子能工业的发展， 放射性矿藏的开采， 核试验和核电站的建立以及同位素在医学、 工业、 研究等领域的应用， 使放射性废水、 废物显著增加， 造成一定的放射性污染。 生物性污染 生活污水， 特别是医院污水和某些工业废水污染水体后， 往往
24、可以带入一些病原微生物。 例如某些原来存在于人畜肠道中的病原细菌， 如伤寒、 副伤寒、 霍乱细菌等都可以通过人畜粪便的污染而进入水体， 随水流动而传播。 一些病毒， 如肝炎病毒、 腺病毒等也常在污染水中发现。 某些寄生虫病， 如阿米巴痢疾、 血吸虫病、 钩端螺旋体病等也可通过水进行传播。 防止病原微生物对水体的污染也是保护环境， 保障人体健康的一大课题。 地下水污染 与地表水一样， 地下水也受到了污染的威胁， 主要来自于地表或土壤水的下渗， 农用氮肥以及垃圾中的油、 酚污染着地下水， 氮肥中的硝酸盐一旦进入地下， 便转变为亚硝酸盐，它在人体中能够转变成致癌物质。 地面植被的破坏和湿地的排水减少
25、了地表水的渗透， 从而降低了潜水面。 由于城市和工业的过度需要， 淡水不断被抽出作为生活和工业用水， 然后作为地表污水重新排放， 因而还会导致潜水面的进一步下降。 另一方面， 大量频繁的灌溉可以增强渗透作用， 使潜水面一直升到地表。 而在干旱地区， 被水渗透的土地由于异常的蒸发作用， 引起地下水中盐类的沉淀， 迟早会变成不能耕作的盐碱地。 海水污染 污水、 废渣、 废油和化学物质源源不断地流入大海。 在许多海域， 倾倒混有石油的污水是非法的， 但这种事仍时有发生， 而真正的石油灾难是在巨型油轮泄漏或沉没时发生的。 如今我们设法用化学品使水中石油沉淀以达到清除石油的目的。 向海洋倾倒化学和放射性
26、废物的作法已持续多年。 容器总有一天会腐蚀掉， 有害物质便将进入海水中。 我们对深层水与表层水的循环情况还了解不多， 其过程或许比我们以前所想的要快。 因此有害物质就会扩散到生物活动的水层中去。 中国首座垃圾电厂探秘 有毒气体不会散发 央视国际 冯源 城市废弃物处理对任何一座城市来讲都是大事， 发达国家对垃圾的主要处理方法是焚烧， 我国大多数城市对垃圾是填埋处理。 而如今上海每天生活垃圾的十四分之一不再进行填埋处理， 而是送进垃圾发电厂焚烧发电。 解放军报消息： 如今上海每天有 1100 吨生活垃圾不再进行深埋处理， 而是进入垃圾发电厂焚烧发电。 这个数量占到全市城乡 当天产生生活垃圾的十四分
27、之一， 发出的电能可供十万户家庭使用。 垃圾如何发电？ 近日， 记者访问了位于浦东御桥工业区的这座垃圾发电厂。 这是国内第一座日处理千吨以上的大型现代化生活垃圾发电厂， 学名为垃圾焚烧处理厂， 占地 8 万平方米， 总投资 6 7 亿元， 拥有三座焚烧炉， 两台 8500 千瓦汽轮发电机组， 每天可处理 120150 万城市居民产生的生活垃圾。 电厂采用进口技术设备， 去年 9 月 20 日上海市环保局批准投入试生产， 每天焚烧垃圾 10001100吨， 发电 3035 万千瓦时。 造价技术 相当于一架波音 747 客机 走进了外观呈乳白色的主厂房， 我们首先来到三楼的中央控制室。 这里有 4
28、2 名职工，每天 4 班， 基本达到国际管理水平。 中央控制室的十几台微机就是电厂的大脑， 控制软件主要是自主开发。 在一台微机的显示屏上， 十几条曲线上下波动。 根据微机显示， 此时一号炉炉温为 882， 二号炉 931， 三号炉 800。 中央控制室位于垃圾池的一旁， 彼此之间只隔一道落地玻璃窗。 这座全封闭垃圾池深12 5 米， 可堆放 60007000 吨垃圾， 浦东新区城区的生活垃圾经压缩后， 全部送进这座垃圾池。 每天垃圾池中渗出的 115 吨废水， 则由专门的设备回收利用。 在垃圾进入焚烧炉前，还要经过预烘干处理， 因为我国的生活垃圾中有许多诸如瓜皮、 果壳之类含有水分的东西。 预烘干之后， 还要经过磁选， 吸去垃圾中不能燃烧的金属。 三座垃圾焚烧炉位于厂房底楼，炉排面积为 6070 平方米， 每小时可分别处理 15 2 吨生活垃圾。 打开一座焚烧炉上的观察窗， 炉内火光熊熊， 烟雾腾腾， 一股热浪浊气扑鼻而来。 焚烧炉把锅炉里的水烧成 400、 约 40 个大气
