第二节　资源综合利用　环境保护优秀教学设计内容

【新课导入】

用图片的形式，让学生初步了解--多种形式的资源利用

学生观看幻灯片

【本节课题目】第二节

资源综合利用 环境保护

1. 煤、石油和天然气的综合利用

2. 环境保护与绿色化学

学生再次观看

幻灯片

并提出教学目标

【知识与技能】

1.了解了解煤、石油的提炼方法与产品；

2.理解煤、石油综合利用的原因和意义；

3.以乙烯为例，认识聚合反应，高分子化

合物并了解高分子材料在生活中的应用

及可能带来的环境问题；

4.认识化学在环境保护中的作用，树立绿

色化学观念。

【过程与方法】

以小组讨论为主，让学生在给出的讨论题目下将知识目标逐个实现。

【情感态度、价值观】

体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，加强学生的环保意识，培养学生绿色化学的理念。

【教学重难点】

重点：煤干馏、石油分馏及裂化的原理。

难点：石油裂化、聚合物单体的判断。

【教学过程与内容】

1. 煤、石油和天然气的综合利用

1.1

从煤、石油和天然气中获得基本化工原料

1.1.1 煤

（1）煤的组成：

煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，以C为主，含少量H、O、N、S等。

（2）煤的干馏：

将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化。可得到焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油和焦炭等。

注：用PPT图片列出产物，让学生了解

（3）煤的气化：

将煤转化成可燃性气体的过程。

（4）煤的液化：

将煤直接与氢气作用生成液体燃料称为直接液化；将煤先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇的过程成为间接液化。

1.1.2 石油

（1）石油的组成：

石油又称原油，是在地下深处开采的棕黑色粘稠性可燃液体，由各种烷烃、环烷烃和芳香烃等多种碳氢化合物组成的混合物。

主要含C、H，还含少量O、N、S等。

（2）石油的分馏：

利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。可得到汽油、煤油、柴油和重油等。

（3）石油的裂化和裂解：

石油的裂化就是在一定条件下，将相对分子质量较大，沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃过程，又称催化裂化。

这里的汽油为裂化汽油，含不饱和键；通过石油分馏得到的汽油叫直馏汽油，只含饱和键。

石油的裂解（深度的裂化）是将石油分馏产品在比裂化更高的温度（700℃~800℃甚至更高）下，使烃分子中的化学键发生更大程度的断裂，以获得乙烯丙烯等不饱和小分子烃的过程。

注：用PPT列出

（4）石油的催化重整：

在催化剂作用下，将链状烃结构重新调整转化为环状烃的过程。

1.1.3 天然气

（1）天然气的组成：CH4为主。

（2）天然气的应用：合成氨，甲醇等。

1.2 以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

（1）三大合成材料：

塑料、合成橡胶和合成纤维。

（2）合成聚乙烯：

乙烯称为单体，重复结构单元─CH2=CH2─称为链节；n称为聚合度。

聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、合成橡胶等都是通过加聚反应制得的，它们都是混合物。

以煤、石油和天然气为原料，合成多种高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。但是，很多常用塑料在自然环境中降解速率很慢，急剧增加的废弃物也造成了巨大的环境压力。

【思考与交流：】

1. 你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作论据。

2. 目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。

3. 结合教材中碳循环示意图，举出一些化学反应实例，说明循环过程中碳及其化合物之间的转化，讨论这些过程对人类生存、发展的意义和作用。

注：学生以小组为单位交流讨论，并由代表进行总结性发言

2. 环境保护与绿色化学

2.1 环境问题：

指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。

2.2 绿色化学：

又称环境友好化学，环境无害化学，清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或清除有害物质的生产和使用。

2.3 绿色化学的核心：

利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。

2.4 原子经济：

指反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。

【课堂小结】

注：本环节由学生自己反思巩固本节课重点主干线，并请几个学生代表发言

【展示】

1.煤、石油和天然气的组成

2.煤干馏原理及其产品

3.石油分馏得到的产品及裂化过程

4.绿色化学的核心及原子经济

【高考链接】

1（2009天津卷）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：

（1）请列举海水淡化的两种方法： 、 。

（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到

的产品有H2、

、

、或H2、

。

（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原

为Br，其目的为

。

（4）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，

有关反应的离子方程式为

，由此反应可知，

除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题

是

。

（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，了如下装置简图：

请你参与分析讨论：

①图中仪器B的名称： 。

②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡

胶管，其原因是

。

③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中

如何控制关键条件：

。

④C中液体产生颜色为

。为除去该产物中仍残留的少

量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进

行的分离操作是

。

答案：

（1）蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合

理答案中的任意两种

（2）Cl2

NaOH

NaClO （3）富集溴元素

（4）Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO42－＋2Br－

强酸

对设备的严重腐蚀

（5）①冷凝管

②Br2腐蚀橡胶③控制温度计b的温

度，并收集59℃的馏分④深红棕色分液（或

蒸馏）

解析：

电解

本题考查海水中提取溴的实验。电解NaCl溶液的方程式为：2NaCl + 2H2O

2NaOH+H2↑+Cl2↑，其中Cl2有可能与NaOH会生成NaClO。步骤I中的Br2的浓度很小，多次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性可以氧化SO2，生成H2SO4，因此要注意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性，可以腐蚀橡胶。蒸馏的目的，就是通过沸点不同而提纯Br2，所以要通过温度计控制好Br2沸腾的温度，尽可能使Br2纯净。

2（2009广东卷）超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料。

（1）实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料，在一定条件下先反应生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3,该沉淀高温分解即得超Al2O3,NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反应方程式 。

（2）NH4Al(SO4)2·12H2O的相对分子质量为453。欲配制100mlPH为2浓度约为0.1mol-1的NH4Al(SO4)2溶液,配制过程为

①用托盘天平称量NH4Al(SO4)2·12H2O固体 g。

②将上述固体置于烧杯中 。

（3）在0.1mol·l-1NH4Al(SO4)2溶液中，铝各形态的浓度（以Al3＋计）的对数（lgc）随溶液ph变化的关系见下图

①用NaOH溶液调节（2）中溶液pH至7，该过程中发生反应的离子方程式有 ②请在答题卡的框图中，画出0.01mol·l-1NH4Al(SO4)2溶液中铝各形态的浓度的对数lgc随溶液pH变化的关系图，并进行必要的标注。

答案：

（3）作图要点：起始与最终数值为-2；刚开始产生沉淀时PH要增大；完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样；氢氧化铝完全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变，所以线要与原图有所区别。

幻灯片34 解析：

（1）解答该题的关键是要判断出反应的产物，由题意NH4AlO(OH)HCO3热分解的产物应该有Al2O3，结合所学知识可知产物还应有NH3、CO2和H2O，配平化学方程式得：

2NH4AlO(OH)HCO3

2NH3↑+Al2O3+3H2O↑+2CO2↑

（2）注意配置一定物质的量浓度溶液的操作步骤地准确性，一般是计算、溶解、转移、洗涤、定容、装瓶。计算时要注意规范，同时要注意托盘天平的精确度是±0.1g，100ml 0.1mol/LNH4Al(SO4)2中，

物质的量为0.01mol,M[NH4Al(SO4)2]=453g/mol ，

所以m（NH4Al(SO4)2）=453g/mol×0.01mol=4.53g=4.5g；

溶解时要注意玻璃棒搅拌，转移时注意用到玻璃棒引流，同时还要注意洗涤操作，定容时距刻度2~3cm处应改用胶头滴管，同时还要注意上下震荡，使之混合均匀，装瓶时要注意贴上标签。

幻灯片36 （3）

①从题给图示可以看出，pH至7时铝离子完全转化为氢氧化铝沉淀，没有出现沉淀的溶解，又因为铵根离子水解使溶液显酸性，所以中性溶液中必须是铵根离子和一水合氨的混合物，说明必需有铵根离子与氢氧根的反应。该过程中发生反应的离子方程式为：

Al3+ +3OH-=Al(OH)3↓；NH4+ +OH-=NH3·H2O ②作图时注意NH4Al(SO4)2浓度的变化，由于浓度变为0.01mol·l-1，所以起始与最终数值为-2，又因为Al3+浓度减少减少为0.01mol·l-1，而溶度积常数不变，所以刚开始产生沉淀时pH要增大。而完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样不能改变，但注意氢氧化铝完

全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变，所以线要与原图有所区别。

3 (2009海南卷) 工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：

（1）氨催化氧化的化学方程式为 ：

（2）原料气中空气必须过量，其主要原因是 ；

（3）将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是 ；

（4）水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方

程式为

，为了提高水对二氧化氮的吸收

率，可采取的措施为

（答2项）。

答案：略

解析：略

【课堂小练习】

1.含有碳元素的混合物是

（

）

①二氧化碳

②石灰石

③甲烷④天然气

⑤一氧化碳

⑥石油

⑦乙醇

⑧煤

⑨醋酸

⑩水煤气

A. ①②③④⑤

B. ⑥⑦⑧⑨⑩

C. ①③⑤⑦⑨

D. ②④⑥⑧⑩

2.下列各组物质中均属于有机物的是

（ ）

A. 乙酸，乙醇，淀粉 B. 金刚石，水，天然气

C. 大理石，干冰，一氧化碳 D. 酒精，煤气，塑料

3.下列燃料燃烧不会造成环境污染的是（ ）

A. 煤 B. 酒精 C. 汽油 D. 氢气

4.下列燃料中不属于矿物燃料的是（

）

A. 天然气

B. 煤

C. 石油

D. 酒精

5.下列各气体属于纯净物的是

（

）

A. 天然气

B. 水煤气

C. 甲烷

D. 液化石油气

6.关于裂化和裂解的叙述中，不正确的是（ ）

A. 裂解与裂化的产物中都含有不饱和烃

B. 裂解与裂化都是为了得到气态烃

C. 裂解与裂化的原料都是石油分馏产品

D. 裂解与裂化都是为了使相对分子质量大的烃断 裂成相对分子质量小的烃

7.按照绿色化学原则，下列反应符合最理想原子经济性的是（ A. 乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷

B.乙烷与氯气反应制备氯乙烷

C．苯与乙醇在一定条件下生产乙苯

D．乙醇与浓硫酸共热制备乙烯

）

8.绿色化学的目标是（

）

A．减少对环境的污染

B．防患于未然，最终杜绝化学污染源

C．设计对人类健康和环境更安全的化合物

D．研究变换基本原料和起始化合物

9. 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验

序号

1 2 3 4 5 6 内容

常温下将铁丝放在干燥空气中一个月

常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月

将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时

将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时

将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时

实验现象

干燥的铁丝表面依然光亮

铁丝表面依然光亮 铁丝表面已变得灰暗

铁丝表面略显灰暗

铁丝表面已变得灰暗

铁丝表面灰暗程度比实验5严重

回答以下问题：

（1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序 号） ；在电化学腐蚀中，负极反应

是 ；正极反应是 。

（2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素

是 。

（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法

是 （答两种方法）。

答案:略