第二节　资源综合利用　环境保护特级教师教学实录

课题：人教新版高中化学必修②第四章化学与自然资源的开发利用

第二节

资源综合利用

环境保护教学设计（第一课时）

一、教材分析

化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时，应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路，让国民经济又好又快发展。这是贯穿本章始终的重要核心观点。

本节以化石燃料等为例，了解利用化学变化实现物质间的转化，以及这些过程中的能量变化和产物在我们日常生活和社会发展中的重要作用。从科学、技术和社会相互协调作用背景的角度，有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源中的作用，学会辩证地看待人类和自然和谐发展中可能会遇到的问题，并培养做出果断决策的意识和能力；从学科知识的角度，有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展，主要包括有机物之间的转化（裂解反应、聚合反应）。因此，本节作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来的升学和就业方向都可能会产生一定的影响。

本节突出主题，将科学教育与人文教育融为一体，根据课程标准，本章主题是化学与可持续发展，第二节通过日常生活经验，学生比较熟悉化石燃料作为能源的利用，对化石燃料作为重要化工原料可能了解并不多，况且化石燃料的综合利用还是更为重要的发展方向，但限于课时和知识基础，通过本章学习学生只能对此形成一些粗略的认识，主要包括化石燃料的化学成分、石油化工生产的一般过程和原理、应用广泛的石油化工产品以及石油化工生产的发展趋势等，培养学生必备的化学科学素养。

塑料、合成纤维和橡胶等有机高分子化合物，目前主要是以化石燃料为原料生产的，这可以帮助学生体会石油化工同日常生活之间的紧密联系，体会石油化工给人类带来的许多好处，认识化学在物质生产领域的极大创造性和重要价值，提高学习化学、化工的兴趣，提高参与讨论诸如白色污染、可降解塑料等有关环境问题的科学素养水平。

环境保护同样是人类可持续发展所面临的一个重大课题。本章教材主要使学生了解化学在环境保护工作中所发挥重要作用的三个主要领域，即环境情况的监测、三废的治理以及寻找源头治理环境污染的生产工艺（绿色化学）等。通过一些

“

思考与

- 1 -

交流

”

活动，认识含硫、氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理，分析水华、赤潮等水体污染的成因，从环境保护的角度，讨论在化学实验中应该注意什么问题等等，提高爱护环境从我做起的自觉性，培养珍惜资源、珍爱生命、爱护地球等现代公民应该具有的价值观和社会责任感。

二、教学设计思路

本节教材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得到，其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅仅注重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、最大限度地利用好资源，还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用，在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。因此，在学习第一节内容之后，教材又安排了第二节内容，能使学生对化学与可持续发展有一个全面的认识。

本节教学重在使学生做到了解和切身体验，学科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，责任感，激发学生的学习兴趣。

在教学方法上，本节教学可采用多种方法来展开。例如：可利用图表、数据、观看有关录像资料、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、当地水土资源的综合利用等等。还可以结合当地或其他地方污染或污染治理情况，展开调查，也可以组织学生上网查找资料，开展相关的研究性学习，写出有一定参考价值的科学小论文。

在教学组织形式上，根据教学内容，结合各地、各校的具体情况，本节教学也可以采用集体教学或分组教学两种形式进行。

三、教学目标

（一）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煤燃烧所造成的环境污染，提高煤的综合使用效率。

（

3

）了解石油的成分；知道通过石油的分馏、裂化、裂解、重整可得到多种化工产品，熟悉它们的主要用途。

- 2 -

（

4

）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。

（

5

）

认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念，养成环保意识。

（二）过程与方法

通过预习准备，学会讨论、交流和合作学习。

（三）情感、态度与价值观

了解煤

、

石油、天然气在国民经济和人民生活中的重要作用，了解使用煤、石油、天然气所带来的环境问题，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，增强为国分忧的责任意识，做合格公民。

（四）教学重点

煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用

；通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。

（五）教学难点

石油裂化的原理、加聚反应的原理。

（六）教学方式

启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等。

（七）

内容结构

四、课时安排

2 课时

五、教学工具

- 3 -

本节内容主要要求学生大致了解，用心体会，没有太大的难度。在课堂上可以将多种媒体进行整合，通过实物、模型、图表、录像、多媒体课件等增加信息量，实现教学的优化。

六、教学过程（第一课时）

教师活动

2007

年一次能源消费构成

学生活动

看表格

[

板书

]

一、煤、石油和天然气的综合利用

[

讲述

]

我国不仅煤资源、煤产量都名列世

界前茅，同时也发现煤和使用煤最早的国家。早

在战国时的《山海经》已有煤的记载，西汉时期

已经使用煤来炼铁，而英国人到了

16

世纪才会看书

P 95

用煤炼铁。当前，我国工业燃料动力的

80%

依煤的综合利用靠煤，化工原料的

65%

是煤。

内容

现在我们首先学习有关煤的综合利用的相关知

识

[ 板书

]1 、煤的综合利用

[ 讲述

] 煤是由有机物和无机物所组成的复杂

的混合物，主要含有碳元素，此外还含有少量的

氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。

[ 板书

] （

1 ）煤成分：复杂的混合物；含有：

碳、氢、氮、硫、氧等元素。

汽化获得洁净的燃料和化工原料。

煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化和

设计意图

让学生了解，

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。

- 4 -

[ 板书

] （

2 ）煤的综合利用：干馏、液化和

汽化

煤的干馏是把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。在煤干馏的过程中，可以生成焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等。其中焦炭是冶金工业的重要原料；煤焦油中含有各种烃的同系物和酚类，是重要的化工原料，焦炉气中含有甲烷、乙烯、一氧化碳等气体燃料，是重要的燃料；粗氨水可以生产化肥。这样，煤就可以得到综合利用。

教师活动

学生活动

设计意图

了解煤干馏的主要产品和用途

煤干馏的主要产品和用途

[ 讲解

] 煤的汽化原理：有机物转化为可燃气体。

CO （

g ）

+H 2

（

g ）

[ 板书

]

煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它看课本

P 95

分解的过程。产品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气。

表格

4 －

2

[ 板书

]

煤的汽化

：

C （

s ）

+H 2 O （

g ）

- 5 -

[ 讲解

] 煤的液化原理：直接液化、间接液化。

[过渡]提问天然气主要成分？

[板书]2、天然气

讨论回答

复习提问

[ 讲述

] 天然气的主要用途：化石燃料、化工原

料。

课本

P9 6

[ 板书

] （

1 ）化石燃料（

2 ）化工原料：“

资料卡片

”

知道

“

甲烷水合物、可燃合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合

冰

”

物。

阅读

] 资料卡片

--- 甲烷水合物

[ 例题］最近，新华社的一条消息中披露：我国

南海海底发现巨大的

“

可燃冰

”

带，能源总做练习

巩固知识点、量估计相当于中国石油总量的一半；而我国东海

学以致用

“

可燃冰

”

的蕴藏量也很可观……

“

可燃

冰

”

的主要成分是一水合甲烷晶体（

CH 4 ·H 2

O ）．请结合初中化学知识回答下列问题：

（

1 ）下列说法中正确的是（填序号）

___________ ．

A ．

CH 4 ·H 2 O 晶体中水是溶剂

B ．

CH 4 ·H 2 O 的组成元素有

3 种C ．

CH 4 ·H 2 O 中

CH 4

和

H 2 O 的质量比为

1 ：

1

D ．可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性（

2 ）可燃冰的发现为我国在新世纪使用高效新能源开辟了广阔的前景．你认为能开发利用

的新能源还有（至少填写二种）

- 6 -

___________ ，

_______________ ．

教师活动

[ 讲解

]

（

1 ）溶剂是能够溶解其他物质的物质，溶剂与溶质间没有固定的组成，而

CH H 2 O 4 ·的组成固定故

A 不正确．

CH 4

中含

复习所学知识

认识石油的组成

学生活动

设计意图

C 、

H 二元素，

H 2 O 中含

H 、

O 二元素，故

CH 4 ·H 2 O 由

C 、

H 、

O 三元素，组成

B 正确．

CH 4 ·H 2 O 分子中

CH 4

与

H 2

O 的物质的量之比为

1 ：

1 ，而其式量不等则

C 不正确．

CH 4 ·H 2 O 可燃是由于分解产生

CH 4

的原因，故

D 不正确．

（

2 ）新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源包括太阳能、生物能、风能、地热能、氢能源等．

[ 复习

]

初中有关石油的知识。

[ 讲述

] 石油主要是由各种烷烃、环烷烃和环烷烃所组成的混合物。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。

回忆、讨论

看课本

P9 6

石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量

的硫、氧、氮等元素。石油的化学成分随产地不

同而不同。

[ 板书

]3 、石油

（

1 ）

石油的成分：碳氢化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。

[ 讲解

]

石油的炼制：

原油成分复杂，还含有水和氯化钙、氯化镁等盐

类。原油必须先经过脱水、脱盐等处理过程，才

能进行炼制。

- 7 -

经过脱水、脱盐的石油主要是烃类的混合物，因此没有固定的沸点。给石油加热时，低沸点的烃先气化，经过冷凝先分离出来。随着温度升高，较高沸点的烃再气化，经过冷凝也分离出来。这

样继续加热和冷凝，就可以把石油分成不同沸点

范围的蒸馏产物。这种方法叫做石油的分馏。工

业上分馏石油是在分馏塔中进行。石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料。但产量不高，仅占石油总质量的

25

％左右。为了提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量，在石油工业上采用了裂化的方法。裂化就是在一定条件下，把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。

[ 板书

] （

2 ）石油的炼制：

分馏

--- 利用原油中各成分沸点不同，将复杂的混合物分离成较简单更有用的混合物的过程。

裂化

--- 在一定条件下，把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。

教师活动

[ 板书

] 规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提

学生活动

设计意图

- 8 -

油的产量。

[ 讲解

]

在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（

700 ～

800 ℃，有时甚至高达

了解原油的分馏及裂化的产品和用途

1000 ℃以上），使具有长链分子的烃断裂成各

种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工

原料。工业上把这种方法叫做石油的裂解。所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。

[ 板书

] 裂解：使具有长链分子的烃断裂成各种

短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原

料。

重整：在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。

看课本

P9 6

[ 讲解

] 三大合成材料与煤、石油、天然气的关图

4 －

6

系，聚乙烯塑料的合成及应用。

图

4-6 原油的分馏及裂化产品用途示意图

教师活动

学生活动

设计意图

- 9 -

[

讲述

]

总之，煤、天然气和石油的综合利用

意义非常大，我们熟悉的塑料、合成橡胶、合成

纤维这三大合成材料，都是以煤、天然气和石油为原料生产的。

[

板书

]4

、

以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

[

展示

]

三大合成材料的样品、生活中常见的合成材料图片。

[

讲述

]

由三大合成材料制得产品，在生产和

生活中得到广泛的应用，聚乙烯塑料及其产品就是典型的代表。

[

展示图片

]

用聚乙烯制成的产品

[ 讲解

] 聚乙烯的生成原理：在适当温度、压强和有催化剂存在的情况下，乙烯双键里的一个键会断裂，分子里的碳原子能互相结合成为很长的链。

CH 2 =CH 2 +CH 2 =CH 2 +CH 2 =CH 2 + ……

→

-CH 2 -CH 2 -+-CH 2 -CH 2 -+-CH 2 -CH 2 -+

……

→

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-

……

[

学生活动

]

写出乙烯合成聚乙烯的化学方程式。

[

动画演示

]

乙烯的聚合反应。

讨论

学生书写方尝试加聚方程式

程式的书写

复习巩固所学知识

- 10 -

加聚反应：

像乙烯那样由相对分子质量小的化合物分子（乙烯）互相结合成相对分子质量大的高分子（聚乙烯）的反应，称为加成聚合反应，简称加聚反应。

[

讲述

]

高分子化合物及其特征。

乙烯为单体，重复结构单元－

CH 2

－

CH 2

－称为链节，

n 为聚合度－表示高分子化合物中所含链节的数目。

[

设问

]

前面学过的基本营养物质中，有哪些是高分子化合物？

淀粉、纤维素和蛋白质。（强调油脂不属于高分子化合物。）

[

学生汇报

]

一些常见的高分子化合物及其用途。

教师活动

[ 讲述

] 聚乙烯及聚丙烯与白色污染关系，提醒同学们爱护环境，不乱丢塑料垃圾。

图

4-8 塑料制品的回收与利用

讨论回答

学生活动

设计意图

聚乙烯及聚丙烯与白色污染关系，提醒同学们爱护环境，不乱

[ 思考与交流

]1 、回收利用废旧合成材料的途思考讨论

径？

2 、通过必要的数据论证限制生产使用聚苯乙烯快餐盒的意义。

[ 阅读

] 科学视野

———

壁虎的脚与胶粘剂

壁虎能在光滑的墙壁上行走自如，甚至能贴在阅读课本

P 丢塑料垃圾。天花板上。这表明，壁虎的

“

脚

”

底与物体表面100

之间必定存在很强的特殊黏着力，但这种力量究竟“

科学视

从何而来呢？

野

”

- 11 -

科学家对壁虎进行了研究，发现它的每只

“

脚

”

底部长着大约

50 万根极细的刚毛，而每根刚毛

末端又有约

400

～

1000 根更细的分支。这种精细结构使得刚毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生

“

范德瓦尔斯力

”

。据计算，一

了解

“

壁虎的脚与胶黏剂

”

通过作业进行巩固

只大壁虎的

4

只

“

脚

”

产生的总作用力压强

相当于

10 个大气压。

而这种力的产生靠的是分

子间的范德华力人们从壁虎脚的附着力得到的启示今后有可能派上用场，如用于研制爬墙机器人，或研制世界上第一种乾性粘合剂。

[

总结

]

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。

[

作业

]

课本

P

103

6、7、8、9

巩固练习

做作业

1

、我国三峡工程提供的清洁、廉价、强劲、可再生的水电，相当于每年燃烧

3

千万吨原煤的火力发电厂产生的能源，因此，三峡工程有助于控制：

①温室效应②二氧化硫的排放③白色污染④碳氢化合物的排放

（

A

）①②（

B

）①②③（

C

）①②④（

D

）①②③④

2

、某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆车在起动、刹车时排出黑烟，由此可推断这辆车所用的燃料是

（

A

）汽油（

B

）液化石油气（

C

）天然气（

D

）柴油

3

、下列物质中，属于纯净物的是

（

A

）液氯（

B

）汽油（

C

）海水（

D

）煤焦油

4

、石油化工的原料是乙烯、丙烯等石油开采和加工过程产生的低分子烃。用丙烯制取常用的塑料聚丙烯的化学方程式是

，这个反应的类型属于

反应。

- 12 -

5

、写出煤炭燃烧、汽油燃烧的化学方程式。

板书设计

【板书】第二节

资源综合利用

环境保护（第一课时）

【板书】

一、煤、石油和天然气的综合利用

1 、煤的综合利用

（

1 ）煤成分：复杂的混合物；含有：碳、氢、氮、硫、氧等元素。

（

2 ）煤的综合利用：干馏、液化和汽化

煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。产品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气。

煤的汽化

：

C （

s ）

+H 2 O （

g ）

2、天然气

CO （

g ）

+H 2

（

g ）

（

1 ）化石燃料（

2 ）化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物。

3 、石油

（

1 ）

石油的成分：碳氢化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等

（

2 ）石油的炼制：

分馏

--- 利用原油中各成分沸点不同，将复杂的混合物分离成较简单更有用的混合物的过程。

裂化

--- 在一定条件下，把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。

规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油质量

裂解：使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。

重整：在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。

4

、

以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

加聚反应：

像乙烯那样由相对分子质量小的化合物分子（乙烯）互相结合成相对分子质量大的高分子（聚乙烯）的反应，称为加成聚合反应，简称加聚反应。

- 13 -

如上述反应中：乙烯为单体，重复结构单元－

CH 2

－

CH 2

－称为链节，

n 为聚合度－表示高分子化合物中所含链节的数目。

七、教学反思

1

、本节教学属于了解性科普知识，若按常规教学，以讲为主，学生会感到枯燥、乏味，难以接受。结合本节内容的特点，采取阅读、讨论、总结、归纳为主，充分发挥学生的主体作用，提高学生的阅读能力、思维能力、分析能力、归纳能力、总结能力。

2

、课堂上尽量将多媒体进行整合，通过实物、图表、多媒体课件、影相资料等增加信息量，增强学生的参与度，激发学生的学习兴趣，有效地获取信息。

3

、煤、天然气和石油的成分、煤和石油的综合利用、有机高分子化合物、石蜡油分解生成乙烯、蒸馏原理等知识学生已经在前面的学习中了解过，为此，教学中采取复习、回忆、提问等方法促使学生原有的知识在记忆中活跃起来，沟通知识、情景、问题之间的联系，促进知识的转化和重组。

4

、

石油裂化原理、加聚反应的原理是本节课的教学难点。教学过程中紧扣学过的化学反应的实质，通过书写化学方程式并分析化学键的断裂和形成的特点来增加学生的感性认识，并在课后以习题的形式加深理解。

5 、

本节学习之后，也可以采用多种评价方式对学习效果进行反馈，例如可以利用多媒体呈现形成性练习、请学生归纳总结学习内容、交流对资源综合利用以及绿色化学的认识，或就化学与资源利用、环境保护、绿色化学的关系写一篇小论文，等等。

- 14 -