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视频标签：烟气脱硝
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视频课题：人教版高中化学选修四第二章《烟气脱硝条件探究》福建省 - 龙岩
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《烟气脱硝条件探究》教学设计
教学内容：1、烟气中NOx含量的测定
2、工业烟气脱硝的常见方法 3、工业烟气脱硝的条件选择
教学目标：
知识目标 运用温度、浓度、压强和催化剂对反应速率和平衡的影响规律，探讨反应条件的选择与优化； 能从经济效应、限度和速率等角度对化工生产条件进行综合分析。
能力目标
通过接受、整合、交流信息进行推理、论证，能从多角度、动态地分析化学问题，发展学生的思维能力；
以任务为驱动，通过自主探索，交流合作，完成项目的设计与实施，发展学生的执行能力； 用化学语言展示项目的设计，记录、分析和展示项目实施的结果，发展化学表征能力 素养目标
能运用化学原理和方法解决生产中的实际问题，能分析生产过程中对环境可能的影响，培育科学探究、科学态度、社会责任等素养，水平等级：3；
能运用数据、图表等进行推理分析，提出合适的工业脱硝条件，并形成工业生产条件选择的模型，培育证据推理、模型认知等素养，水平等级：4；
能从控制反应速率、提高反应转化率等方面综合分析反应的条件，提出合理的工业生产条件，培育变化观念、平衡思想等素养，水平等级：4；
能从宏观、微观等角度说明物质对应的转化规律与本质，培育宏观辨识、微观探析素养，水平等级：3
教学重难点分析：
教学重点：工业烟气脱硝的条件选择
教学难点：运用所学知识推测烟气中NOx含量的测定途径
教学过程：
本项目研究采取课上课下统筹安排的模式进行，课下以指向清晰的任务引导学生自主进行资料收集、整合，对于学生收集有难度的资料，教师进行收集，并展示给学生。课堂上，学生根据自己收集的信息和教师展示的信息，并自主调用学科基础知识，讨论教师预设的问题，最后完成“含NOx的烟气脱硝原理和工艺条件选择”项目学习。课下给学生充足时间准备，课堂交流讨论时间为1课时，项目学习的主要流程如下表：
项目线索 主要学习活动 设计意图
关联的知识与素养 任务一：烟气脱硝的
线索1：介绍目前大气中氮氧化物的来源、危害及我国对NOx的相关规定；以图片、文字等介绍我市火电厂烟气排放情况
思考讨论1：从价类二维分析，如何降低NOX的污染？
火电厂烟气是大气中NOx的主要来源之一，而我市就有火电厂，让学生体会探讨脱硝方法既有意义又有必要。引导学生调用价类二维及其他知识探索降低烟气NOX含量的方法，在探
从价类二维分析，烟气脱硝的方法主要有两类：一类将NOX转化为N2，另一类是转化为亚硝酸盐或硝酸盐。 复习价类二维思维和氧化还原知识，提升变化观念、科学态度、社会责任等素养
方法
索中体会化学知识的实用价值
任
务
二：
SC
R
脱
硝
技
术
的
原
理
线索2：我市有一家研发、出售烟气净化设备的环保公司，其主导产品中有脱硝设备，且为选择性催化还原（SCR）技术，即以NH3为还原剂，催化还原NOX，脱硝原理为：4NO + 4NH3 + O2 ⇋ 4N2 + 6H2O ΔH<0； NO + NO2 + 2NH3 ⇋ 2N2 + 3H2O ΔH<0 （展示脱硝设备图片，介绍脱硝设备工作示意图。） 线索3：选择性催化还原法所用的催化剂有：V2O5 、MoO3、 WO3等，据了解，我市环保公司SCR脱硝技术使用的催化剂为V2O5，V2O5催化剂催化机理为图2 思考讨论2：可能发生哪些副反应？
思考讨论3：哪一步反应决定脱硝速率？ V2O5为何能提高反应速率？结合速率方程ν=kCNO1CNH30CO20（k为速率常数）进行解释。
思考讨论4：工业上烟气脱硝应考虑哪些问题？哪些因素可能影响脱硝率？
引导学生全面分析化工反应，认识工业脱硝应考虑的实际问题；培养学生从速率、限度等角度分析影响脱硝的因素，并引导学生认识催化剂催化机理，分析催化剂加快反应速率的原因。通过介绍我市环保公司脱硝设备，让学生体会烟气脱硝离我们并不遥远，激发学生学习热情
工业反应大部分会伴随副反应，这里副反应主要有：4NH3 +5 O2 ⇋ 4NO+6H2O； 2NH3 +2O2 ⇋ N2O+3H2O
工业脱硝需考虑经济效益、速率、限度方面等问题，影响脱硝率的因素有：催化剂、温度、压强、氨气和氧气的含量等。
复习化学反应速率和平衡的影响因素及规律，提升宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、模型认知等素养
任
务
三：
分
析
脱
硝
反
应
的
条
件
选
择
子任务a： V2O5与TiO2质量比及温度选择 线索4：从经济效益和催化效果考虑，工业上以TiO2作为载体嵌入V2O5 ，并将催化剂制成波纹板、蜂窝等形状。当氨氮比为1.0，氧气体积分数为5%时，①不同V2O5与TiO2的质量比制成的催化剂的脱硝率随温度变化情况如图3，②脱硝率、N2O生成率随温度变化如图4 思考讨论5：应选择哪种质量比的催化剂？请说明理由。 思考讨论6：结合图3、图4分析，应如何选择反应温度？选择的理由有哪些？
引导学生在控制变量思维的指导下，根据化学图像信息，结合经济效益、速率和限度等角度对催化剂中V2O5与TiO2的质量比、反应温度、压强、氨氮比、氧气含量进行选择，并会利用理论知识进行解释。培养学生信息读取能力和运用化学知识解决问题能力
根据图像和理论知识分析，选择V2O5与TiO2的质量比为1.0%，温度选择315~400℃、常压、氨氮比在1.0左右、氧气浓度5%左右等条件下脱硝。
复习温度、压强、反应物浓度对速率、限度等方面的影响，并能根据图像信息作出最优选择，提升变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知等素养
子任务b：压强的选择 线索5：工业加压、减压不仅会提高生产成
思考讨论7：权衡考虑速率、限度、经济效
本，还会增加生产的风险
益等因素，如何选择脱硝压强？
子任务c：氨氮比的选择
线索6：在380℃，氧气浓度为5%， V2O5与TiO2的质量比为1%条件下，不同氨氮比时，烟气的脱硝率变化情况如图5所示。 思考讨论8：为使脱硝效果最好，应如何选择氨氮比？请根据图5和平衡知识进行解释？
子任务d：氧气含量的选择
线索7：在380℃，氨氮比为1.0时， V2O5与TiO2的质量比为1%条件下，脱硝率随氧气所占体积分数的变化情况如图6 思考讨论9：氧气含量应如何选择？氧气含量过高可能引发什么后果？
项目总结及评价
线索8：展示中华人民共和国生态环境部公布的近几年氮氧化物排放量逐年减少的数据；介绍十九大“建设美丽中国”的计划
总结SCR技术脱硝的条件； 感受我国对生态环境的重视，体会我们身边环境的变化
引导学生发现身边生活环境的变化，培养学生爱护环境，做到“像对待生命一样对待生态环境”，树立“绿水青山，就是金山银山”理念
树立环保意识，将科学知识运用于环境保护，提升科学态度和社会责任素养
图2 催化机理
图3 不同含量的V2O5催化效果
图4 脱硝率随温度趋势
图5 不同氨氮比对脱硝率的影响
图6 不同含氧量对脱硝率的影响
教学反思：
近几年以脱硝为情境的高考试题经常出现，烟气脱硝问题是我们身边的问题，十九大提出美丽中国计划，要“像对待生命一样对待生态环境”。“化学反应速率和化学平衡专题”二轮复习跳出以往“选题-做题-讲题”的模型，选择以“含NOx的烟气脱硝原理和工艺条件选择”为主题的项目式学习，激发学生的复习兴趣，提高复习效率，学生在完成学习任务中进一步巩固了化学知识，提高了知识综合运用能力，树立了环保意识，提升了相应的核心素养。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
