【大赛原创 请勿转载】沪教版（全国）（2024）化学九年级下册 “降酸”行动-- STEM跨学科废水处理方案设计 课件（19页ppt）+教学设计+导学案

(课件网) 已使用上传工具上传完毕，请查收(课件网) “降酸”行动-- STEM跨学科废水处理方案设计 学科：化学（沪教版） 年级：9年级 环节1：情境导入（问题驱动） 酸性废水之痛 pH=1.5的废水年排放量为200万吨时，治理成本要300万/年 思考：如何设计经济、环保、高效、低耗的跨学科酸性废水的处理方案？ 稀硫酸模拟酸性废水 环节2：知识构建（反应原理） 2.1 化学方法：酸碱中和的奥秘 2.2 物理方法：气浮法 2.3 生物方法：植物修复 2.1 化学方法：酸碱中和的奥秘 2.1.1 选择哪些中和剂较为合理？回忆酸的化学性质。 酸与碱： 酸与氧化物： 酸与盐： H SO + Ca(OH) = H SO + CaO = H SO + CaCO = 不选NaOH的原因：成本高、处理效果不佳、安全性差、腐蚀设备 CaO + H O = Ca(OH) CaSO + 2H O CaSO + H O 放热反应 CaSO + CO ↑ + H O 2.1 化学方法：酸碱中和的奥秘 2.1.2 处理酸性废水时如何控制加入中和剂的节点，才能让pH达标？ 教师演示数字传感器 万能指示剂 pH值比色卡 2.1 化学方法：酸碱中和的奥秘 pH变化趋势： 温度变化趋势： 如何控制加药节点？ 自动化控制+分阶段投加+实时监测 先慢后快再慢。 偶有下降， 总体上升。 处理硫酸厂废水时，应选择 温馨提示：处理硫酸厂废水时，需兼顾效率、成本、可控性、温度、pH达标、 环境影响以及法规合法性等因素。 石灰水还是石灰乳？ 生石灰还是石灰石？ 设计定性、定量实验验证上述两个猜想。 环节3：实践探究（设计方案） 石灰乳 vs. 石灰水： 生石灰 vs. 石灰石： 悬浊液的高固体含量确保持续供碱，克服溶解度限制， 提升处理效率。 快速反应、强碱性、无气体副产物，使生石灰成为更优选择。 “降酸”能手： 定性实验方案： 向等体积的酸性废水中加入等体积的石灰水和石灰乳，比较处理效果。 定量实验方案： 向等体积的酸性废水中加入等质量的生石灰和石灰石，比较处理效果。 物理法：气浮法（利用粘附作用、气泡浮力） 教师用AI生成气浮动画，学生操作实验 气泡过大（>100 um）：上浮速度快，黏附效率低易导致水流扰动，破坏絮体。 气泡过小（<10um）：上浮速度慢，可能无法携带污染物升至水面。 通过减压阀释放气泡，可生成 20-50 um 的微气泡，效率高，应用最广。 生物法：植物修复 实际应用联系 超富集植物：如蜈蚣草（吸收砷）、向日葵（吸收铅、铀），用于矿山废水修复。 人工湿地：利用水生植物（如芦苇、香蒲）吸收重金属和有机物。 48小时后的效果 环节3：实践探究（执行方案） 任务一：利用NB实验室、腾讯元宝完成下列四个小实验。 ①比较等质量的CaO和CaCO3处理等体积的酸性废水的效果。 ②比较等体积的石灰水和石灰乳处理等体积的酸性废水的效果。 ③模拟气浮法处理废水中的悬浮物。 ④模拟超富集植物吸附废水中的重金属离子。 任务二：多维度评价上述方案。 学生操作投屏展示 石灰水处理的效果 石灰乳处理的效果 24小时后 30分钟后 6小时后 生石灰效率高 氧化钙处理的效果 碳酸钙处理的效果 多维评价 核心关注维度 石灰水 石灰乳 生石灰 石灰石 物理气浮法 植物修复 工艺工程师 反应效率及能耗 安全工程师 操作风险与合规性 环保工程师 是否绿色环保 成本分析师 高或低 研发科学家 技术创新性 废水治理应多方法运用，多技术协同，多学科交叉，可持续治理。 低 低 无污泥 低 无 中 中 污泥产量大 低 优化配方 高 高 污泥产量极大 较低 利用余热 极低 极低 产生CO2 低 研究微生物催化 高 高 绿色 最高 纳米气泡 极低 极低 最绿色、占地大 最低 转基因植物 作业：拓展任务 1.废水处理经济成本计算题：见导学案 2.某工厂因忽略“CO2排放”被罚款 ... ...