第二节　资源综合利用　环境保护教学设计

课题名称

学校

模块

设计者

教学内容分析

化学与资源综合利用

环境保护

钟山中学

必修2 罗丽婷

学科

章节

所属单位

教材版本

化学

第四章

年级

课时

人教版

高一

1课时

钟山县钟山中学

本节内容从资源利用和环境保护这一视角，进一步阐明化学和人类可持续发展的关系，与上节内容相辅相成。纵观历史，从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源，人类能源的来源全部都是从自然界中获得，其中的大多数资源属于不可再生资源。仅仅注意资源开发是远远不够的，人类要实现可持续发展就必须做到合理开发资源，最大限度的利用好资源，还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上发挥重要作用，在资源综合利用及环境保护方面同样有用武之处。因此，在学习第一节内容后又安排第二节内容，对于学生全面认识化学与可持续发展有重要作用。

学情分析

我们的学生属于平行分班，没有实验班，尽管学生已有的知识水平有差距，但不影响本节教学，因为本节教学重在使学生做到了解和体会，知识教学不必过分加深、拓宽。要有意识地增强学生的参与度，激发学生学习的兴趣

教学目标

知识与技能：

1．认识煤、石油、天然气是人类能源的主要来源。能书写简单代表物燃烧的化学方程式。

2．了解煤的成分；知道通过煤的干馏可得到多种化工产品及其用途；知道煤的气化和液化可减少燃烧所造成的环境污染。

3．了解石油的成分；知道通过石油的分馏及裂化可得到多种化工产品及其用途。

过程与方法：

通过书写乙烯聚合反应的化学方程式，了解聚合反应的原理。能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用。

情感态度与价值观：

了解煤、天然气、石油在国民经济和人民生活中的重要作用，了解使用煤、天然气、石油所带来的环境问题，体会化学资源综合利用和环境保护的重要意义，提升综合利用化学资源和环境保护的意识。

教学重点和难点

教学重点：煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用。

教学难点：石油裂化的原理、加聚反应的原理。

教学策略选择与设计

可利用图像、数据、观看有关资料、研讨或结合当地情况组织学生参观化工厂、炼油厂、科研院所、环保部门。结合当地或其他地方污染或污染治理情况，展开调查，组织学生上网查找资料，开展相关的研究性学习。

教学环境与资源准备

在西沃白板应用环境下，使用白板课件、实物投影仪等

教学过程

教学内容

教师活动

学生活动

教学媒体

设计意图

新课导入

【展示PPT】

2004年一次能源消费构成

原油

煤炭

天然水电

核能

气

全世36.8% 27.2% 23.76.2% 6.1% % 界

中国

22.3% 69.0% 2.5% 5.4% 0.8% 从表中可以看出，煤、石油、天然气是当今人类使用的主要能源，同时也是重

要的化工原料，如乙烯和苯就是从石油和煤中提取出来的。化石燃料是不可再生能源，其综合利用越来越受人们的重视。

看数据，

分析数据

了解能源利用的现状，为后面的教学内容埋下伏笔

进入新课

【板书】

煤、石油和天然气的综合利用

倾听、观

【讲述】迄今为止，煤、石油、天然气仍是看课件、人类使用的主要能源，同时也是重要的化工思考交流

原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。

一、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成

煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素。

2．煤的综合利用

煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。

（1）煤的干馏

煤干馏是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。

煤的干馏实验装置如图：

了解化石燃料在生活生产中的应用。培养学生善于思考，学会分析问题的能力。提高资源利用意识和环境保护意识。

煤干馏的主要产品和用途

煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高

（2）煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为：

C (s)+H2O(g) 高温

CO(g)+H2(g) 这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。

C＋O2 ===CO2+热

碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。

CO＋3H2

→CH4＋H2O+热

利用焦炉煤气还是目前最便宜的生产煤气的方法。

（3）煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。

煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。

关于甲烷水合物的介绍

甲烷水合物是由甲烷和水在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质，可表示为CH4•H2O,甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。甲烷水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样被点燃，故也有人

叫它“可燃冰”。

甲烷水合物被认为是21世纪新型洁净的能源。但是储量巨大的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应。目前，甲烷水合物已经成为关注和研究的重要领域，并取得了多项进展。

三、石油的组成及其综合利用

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。

1．石油的分馏

石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。

石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。

干馏、分馏和蒸馏的区别：

干馏是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。

蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。属于物理变化。

分馏是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。

2．石油的催化裂化

石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程。石油裂化的产品再经过进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。例如，

C16H34



CH+CH818催化剂816

加热、加压催化剂C8H18

CH+ CH

41048加热、加压C4H10



CH+CH

2624催化剂加热、加压催化剂C4H10



CH+CH

438加热、加压乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。

3．其它的石油加工

石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

4．聚合反应和高分子化合物

由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如，

n CH2=CH2

CH2－CH2

n 聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯、聚丙烯等。塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。

煤、石油和天然气的综合利用

迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。

一、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成

煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素。

2．煤的综合利用

煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。

（1）煤的干馏

煤干馏是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。

煤的干馏实验装置如图：

煤干馏的主要产品和用途

煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高 （2）煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程主要反应为：

C (s)+H2O(g) 高温

CO(g)+H2(g) 这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。

C＋O2 ===CO2+热

碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。

CO＋3H2

→CH4＋H2O+热

利用焦炉煤气还是目前最便宜的生产煤气的方法。

（3）煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。

煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其

他有机化合物。

关于甲烷水合物的介绍

甲烷水合物是由甲烷和水在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质，可表示为CH4•H2O,甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。甲烷水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样被点燃，故也有人叫它“可燃冰”。

甲烷水合物被认为是21世纪新型洁净的能源。但是储量巨大的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应。目前，甲烷水合物已经成为关注和研究的重要领域，并取得了多项进展。

三、石油的组成及其综合利用

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。

1．石油的分馏

石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。

石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。

干馏、分馏和蒸馏的区别：

干馏是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。

蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。属于物理变化。

分馏是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。

2．石油的催化裂化

石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程。石油裂化的产品再经过进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。例如，

C16H34



CH+CH818催化剂816

加热、加压

C8H18



CH+ CH

41048催化剂加热、加压C4H10



CH+CH

2624催化剂加热、加压催化剂C4H10



CH+CH

438加热、加压乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。

3．其它的石油加工

石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

4．聚合反应和高分子化合物

由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如，

n CH2=CH2

CH2－CH2

n 聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯、聚丙烯等。塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。

课堂小结

化石燃料的使用既给予了人们方便，推动了人类的文明，同时也造成了环境的污染。我们应辨证地认识发展生产和治理环境的关系。化石燃料是不可再生的资源，寻找新的能源是有待解决的问题。

聆听

归纳整合本节教学内容

课堂作业

1.下列说法中错误的是（ ）

A.石油中含有～的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B.含以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D.煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

2.塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料，都主要是以石油、煤和

天然气为原料生产的。下列有关说法中错误的是（ ） A.天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇 B.煤可以直接液化，煤与氢气作用生成液体燃料 C.乙烯、丙烯、甲烷等主要化工基本原料都可以由石油分馏得到 D.聚乙烯塑料的主要成分聚乙烯是由乙烯通过聚合反应制得的

作业布置

完成自主学习的随堂练习

板书设计

一．煤、石油、天然气的综合利用

煤：（1）煤的干馏

（2）煤的气化、煤的液化

石油：（1）石油的分馏

（2）石油的裂化和裂解

天然气：主要成分甲烷

二、加聚反应

三、绿色化学

教学反思、总结

这节课知识点比较零散，只要求学生了解化学对资源利用以及环境保护的重要性，适当拓展些课外知识，扩大学生的视野。如果这节课增加一些学生讨论以及对当今环境污染的看法可能效果会更好些。