第二节　资源综合利用　环境保护教学设计

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）

广西桂平市第四中学（537200）黄宗祥（13517852352）

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。

本节内容主要以化石燃料（煤、石油和天然气）的综合利用为例，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。

根据课程标准，本章主题是化学与可持续发展，主要包括两个方面，一是利用化学变化不断地提供人类生存和发展的物质，利用化学变化还可以创造自然界原本没有的物质，从而使生活更加方便、舒适；二是在开发自然资源的过程中，必须深刻认识到保护环境、维护生态平衡的重要性，建立可持续发展的观念。

通过日常生活经验，学生比较熟悉化石燃料作为能能源的利用，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一关系，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。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、教学学目标

1、知识与技能

（1）认识煤、石油、天然气是人类能源的主要来源。

（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。

（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。

2、过程与方法

通过预习准备，学会讨论、交流和合作学习。

3、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、课时安排

2课时

八、教学过程（第一课时）

引入：今天我们学习第四章第2节资源综合利用环境保护。

板书：第二节

资源综合利用

环境保护 过渡：说到资源我们首先就会想到化石燃料，化石燃料有哪些？它们是怎样形成的？化石燃料燃烧有哪些优点和缺点？ 学生活动：讨论并回答。化石燃料有煤、石油、天然气，他们燃烧热值较高，但它们储存有限，不可再生，燃烧时释放有害气体，污染环境。 讲述：我们应该最大限度地利用好有限的资源，同时要保护好环境，实现人类与自然的可持续发展。下面有请煤炭技术组组长介绍煤的综合利用。

第一小组：大家好，我是煤炭技术组组长，我介绍煤的综合利用。煤主要含碳元素，还有氢、氧、氮、硫等其他元素，是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。

煤直接燃烧会产生COx、NOx、 SO2

和

烟尘等污染环境的有害物质，而且热值较低。为了更有效的利用煤，可以将煤进行干馏、气化和液化。煤的干馏是把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤干馏的产物有焦炭――作还原剂，用于冶炼金属；煤焦油――分离出苯、二甲苯等有机物；焦炉煤气――用作燃料……

从煤的干馏产品中我们获得大量有用化工原料。煤的气化是指

在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤的液化是指在一定条件下将煤转化为液体燃料，分直接液化和间接液化，直接液化是煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化是先转化为CO和H2，再在催化剂作用合成甲醇CH3OH。

过渡：大家对煤的综合利用有一定的了解了，我们接着继续了解方法，请大家观看煤干馏的视频。

板书：一、煤的综合利用

1、

煤的干馏

2、

煤的气化

3、

煤的液化

展示内容：。。

过渡：下面我们接着了解天然气的综合利用，有请天然气技术组组长为我们介绍天然气的综合利用。 第二小组：大家好，我是天然气技术组组长，天然气主要成分是甲烷，天然气不仅可以作燃料，还可以做化工原料，如合成氨和生产甲醇等。据了解，我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半；而我我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观。“可燃冰”是由甲烷和水组成的固态化合物，可表示为CH4.nH2O，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。目前，甲烷水合物已经成为各国关注和研究的重要领域，并取得了多项进展。

板书：二、天然气的综合利用 过渡：石油被称为“工业的血液”，炼制石油可以得到许多有机化合物。谁能举例说明生活中你最熟悉的石油产品，简述它的用途？

汽油用于汽车、摩托车的燃料

……

刚才所说的汽油是通过什么方法得到的？有请石油技术组组长介绍石油的综合利用。 第三小组：我是石油技术组组长，我介绍石油的综合利用。未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体，是由多种碳氢化合物（烷烃、环烷烃、芳香烃等）组成的混合物，成分复杂，需要先在炼油厂进行精炼，常用的精炼方法有分馏、裂化和裂解。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。分馏方式有常压分馏和减压分馏

。分馏的设备：分馏塔，分馏主要产品：轻质油（汽油、煤油、柴油等）和重油（含碳原子较多）

。石油中轻质油含量少（社会需要量大），重油含量多（社会需要量小）。因此，需要通过催化裂化将重油裂化为汽油等。石油的催化裂化是指在催化剂作用下，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（裂化汽油）等。再进一步裂解，可经获取很多重要有机化工原料（乙烯、丙烯，1，3-丁二烯）。裂解是用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态烃。

过渡：通过刚才的介绍，我们对石油的分馏、石油的裂化与裂解有了更清楚的认识了。

板书：三、石油的综合利用 1、

石油的分馏

2、

石油的裂化

3、

石油的裂解

提问：分馏，蒸馏、干馏的区别是什么？

学生活动：讨论交流分馏，蒸馏、干馏的区别

。

展示：蒸馏是把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到使混合物分离或除杂质的目的。

分馏：对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏，分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂质的目的。

干馏：把固态混合物（如煤、木材）隔绝空气加强热使它分解的过程叫做干馏。 过渡：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。有请合成材料组组长介绍

合成材料的合成原理、特征及应用等。

第四小组：我是合成材料组组长，我介绍合成材料的合成原理、特征及应用等。合成材料主要包括塑料、合成橡胶、合成纤维，它们通常是由相对分子质量比较小的小分子通过加聚反应或者缩聚反应合成得到相对分子质量比较大的高分子，所以也称为高分子材料。由三大合成材料制成的产品，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。聚乙烯是由乙烯通过聚合反应生成的，化学方程式： nCH2＝CH2 → 讲述：同学们对合成材料的认识更深入了。

板书：四、合成材料

总结：化石燃料的使用既给人们带来了方便，推动了人类的文明，同时也造成了环境污染。我们应辩证地认识发展生产和治理环境的关系。我们下次研讨的主题：环境保护。

九、课堂练习及布置作业

1.下列物质中，有固定熔沸点的是（ ） A．汽油 B．煤 C．苯 D．煤焦油

2.下列说法错误的是（ ）

A．石油是只含有的烷烃，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．石油的分馏是一个化学过程

D．石油裂解得到的裂解气中含不饱和的烯烃

3、1moL 某直链烷烃A可以直接裂解成1moL 气态烷烃 B 和 1moL气态烯烃 C，经测定，裂解后混合气体的密度是同温同压下氢气的 14.5倍，试回答：

(1)A的相对分子质量为 ，结构简式为 。

(2)B可能是 ，C可能是 。

(3)如果将1moL B完全燃烧需要 2moL 氧气，则C 就是 ，该烯烃发生加聚反应的化学方程式为 。

课堂练习答案：1、C 2 、C 3(1)58，CH3CH2CH2CH3 (2)nCH2=CHCH3→ -［CH2-CH］n- CH3 十、板书设计

资源综合利用 环境保护（第一课时）

一、煤的综合利用 1、煤的干馏

2、煤的气化

3、煤的液化

二、天然气的综合利用

三、石油的综合利用 1、石油的分馏

2、石油的裂化

3、石油的裂解

四、合成材料

甲烷或乙烷，丙烯或乙烯(3) 丙烯，

十一、教学反思

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。所以课中让学生以小组为单位进行学习，让学生从不同的角度进行学习。充分发挥学生的主体作用，增强学生的参与度，激发学生的学习兴趣，有效地获取信息，同时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。整节课以学生活动为主，节奏紧凑，在落实基础的同时使学生对我国资源发展有了进一步了解，同时也增强了社会使命感，勇于承担社会责任。

不足之处：如能让学生自己收集展示的材料，展示的效果会更好。