第二节　资源综合利用　环境保护优秀公开课教案

教学设计

人教版必修2 第四章 化学与自然资源的开发利用

镇沅一中 徐东香

第二节

资源综合利用 环境保护

（第1课时）

一、教材分析

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。

二、教学目标

知识与技能

1、知道化石燃料是重要的自然资源。

2、了解化石燃料燃烧对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。

3、认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。

过程与方法

1、自主学习，培养学生自学能力。

2、通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会物质检验的一般方法。

情感态度价值观

1、培养学生对社会的关注意识。

2、知道学好化学等科学知识，为保护环境，解决能源危机作出贡献。

教学重点：化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。

教学难点：化石燃料的综合利用。

四、学情分析

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，激发学生的学习兴趣。

设计思路：

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本课从当今的社会性问题—能源和环境问题引入，直面介绍当今的三大主要化石能源—煤、石油、天然气。首先从组成元素分析煤的成分，之后学习煤的综合利用的具体方法—煤的干馏、煤的气化和液化。再让学生学习石油的综合利用，石油通过分馏的方法获得汽油、没有、柴油等轻质液体燃料，但产量不高。石油可以进一步通过裂化、裂解可以获得不饱和烃。简要学习下天然气的工业用途。

在介绍石油的综合利用时，对裂化汽油和直馏汽油进行比较，能更清楚的知道他们的异同。还对蒸馏、分馏、干馏进行比较，能更加清晰的理解他们的含义和区别。

六、课前准备

1．学生的学习准备：预习课本相应内容，

2．教师的教学准备：精心备课。

七、课时安排：2课时

八、教学过程

第一课时

【投影】2004年一次能源消费构成

全世界

中国

原油

36.8% 22.3% 煤炭

27.2% 69.0% 天然气

23.7% 2.5% 水电

6.2% 5.4% 核能

6.1% 0.8% [引入]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。

【板书】第二节

资源综合利用与环境保护

一、煤、石油和天然气的综合利用

【讲解】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世纪才会用煤炼铁。当前，我国工业燃料动力的80%依靠煤，化工原料的65%是煤。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

【讲解】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。

【讲解】煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化和汽化获得洁净的燃料和化工原料。

【板书】(2)煤的综合利用：干馏、液化和汽化

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【讲解】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

【板书】

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。

【投影】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。

【板书]】煤的汽化：C(s)+H2O (g) CO(g)+H2 (g) 【讲解】煤的液化原理：直接液化、间接液化。

【思考】煤的综合利用有什么重要意义？ 【讲解】①减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。

②提高了煤燃烧的热效率。煤的气化、液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也得以提高。

③提取了煤中的化学原料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用，做到既消除污染又保护环境。

【过渡】提问天然气主要成分？

【板书】2、天然气

【阅读】阅读教材P96资料卡片—甲烷水合物。

天然气的主要用途：化石燃料、化工原料。

【板书】(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)可燃冰CH4·nH2O

【复习】初中有关石油的知识。

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【讲解】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。

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。

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。【投影】

【板书】规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高轻质液体燃料的产量。

【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

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机化工原料。

(【板书】石油的催化重整：在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯。

【讲解】三大合成材料与煤、石油、天然气的关系，聚乙烯塑料的合成及应用。

【投影】图4-6原油的分馏及裂化产品用途示意图

【投影】石油炼制小结

过程

脱水脱盐

分馏

原理

除去原油中的盐和水，减少能耗及对设备的腐蚀。

利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。

在一定条件下使用催化剂并加热，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。

采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子

原料

原油

原油

石油气，汽油，煤油，柴油，石蜡油、润滑油、重油等。 轻质液体燃料（裂化汽油）

重油

产品及用途

催化裂化

裂解

乙烯、丙烯、丁二烯等（有燃料油、润滑油

机化工的原料）

催化重整

在加热和催化剂作用下，对直链烷烃的结构进行重新调整，使其燃料油、润滑油

苯的同系物及其它芳香烃

转化成带支链的烷烃或环状烃。

【讲解】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。

【讲解】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。

【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。

CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+…→-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+…→-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-…

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【学生活动】写出乙烯合成聚乙烯的化学方程式。

【讲解】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。 【讲解】高分子化合物及其特征。乙烯为单体，重复结构单元－CH2－CH2－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？

【回答】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。

【讲解】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。

【投影】图4-8塑料制品的回收与利用

【思考与交流】

1、回收利用废旧合成材料的途径？

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，甚至能贴在天花板上。这表明，壁虎的“脚”底与物体表面之间必定存在很强的特殊黏着力，但这种力量究竟从何而来呢？

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]见课时作业

板书设计

第二节

资源综合利用与环境保护

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。

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(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)+H2O (g) CO(g)+H2 (g) 煤的液化原理：直接液化、间接液化。

2、天然气

(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：提高汽油的产量。

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。

4、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

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