第二节　资源综合利用　环境保护公开课教案

第二节

化学与资源综合利用、环境保护

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。

（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。

（二）过程与方法

通过本节课和本节课前的预习准备，学会讨论、交流和合作学习。

（三）情感、态度与价值观

了解煤、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:

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。

教学方法：

启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等。

教学过程：

第一课时

煤、石油和天然起的综合利用

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]

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。

[设问]

煤是不是炭？有人说用煤可以制成布、橡胶等，这是怎么一回事？

[板书]

1、煤的综合利用

[学生活动]

阅读课本P95～96煤的综合利用内容。

[讨论与交流] （1）请用你知道的事实说明煤的成分。

（2）煤的干馏属于化学变化还是物理变化？有哪些主要产品？

（3）为什么要进行煤的气化和液化？

[提问]

煤主要含有哪些元素？

[学生回答1]

煤是古代植物转变来的，黑黑的、可以燃烧，主要含碳元素。

[学生回答2]

烧煤时可以闻到SO2气味，说明煤中含有硫元素。

[学生回答3]

烧煤时烟囱有水珠，煤中有氢元素。

[学生回答4]

烧煤后会留下煤灰，应该是煤中的无机物造成的。

[归纳]

煤主要含碳元素，但不是只含有碳，所以煤不是炭。（引导学生明确碳≠炭）

[讲述]

在很长一段时间里，煤只是作为一种燃料为人们所利用。直到18世纪末，德国、英国利用煤的干馏制取煤气，接着又从煤炼焦的副产品中回收煤焦油，人们才认识到煤除了可以用做燃料外，还是重要的化工原料。

*：[视频演示]

煤的干馏。

[设问]

煤和煤干馏的主要产品的用途呢？

[学生回答]

煤——火力发电的原料、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……

[讲述]

煤燃烧时不仅产生我们所需的能量，同时还会生成大量的二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物。为了减少煤燃烧时对环境造成的污染，人们一方面采取措施，改进燃煤技术、改善燃煤质量和排烟设备；另一方面，设法把煤转化成清洁的燃料。煤的气化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，同时煤的燃烧效率等也能够得到提高。

煤的气化和液化（阅读P96）

[学生活动]

写出煤的气化过程的主要反应方程式。（P96）

[联系实际]

当少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭，反而烧得更旺，这就是煤的气化。

[小结]

煤的综合利用

[过渡]

从2004年能源消费的情况看，我国的煤炭消费量比重明显偏高，天然气与核能比重明显偏低，与世界平均水平相差甚远。天然气是优质清洁能源和化工原料，开发利用天然气对改善我国能源结构、保护生态环境具有十分重要的意义。

[板书]

2、天然气的综合利用

[设问]

城市居民用气，最先发展的是管道煤气，以后产生液化气作为补充，天然气则是近年发展起来的气体燃料。为什么要使用气体燃料呢？

[学生回答1]

气体燃料与空气混合充分，容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的利用率。

[学生回答2]

气体燃料便于运输，使用方便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生。

……

[讲述]

天然气是一种高效、清洁的燃料。随着我国“西气东输”管线的全面贯通，越来越多的地区将使用天然气。此外，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以及合成分子内含两个或多个碳原子的其他有机化合物。

[讲述]

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。石油的分馏、催化裂化、裂解等都是炼制加工石油的重要手段。

[板书]

3、石油的综合利用

[讲述]

未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体。

[归纳]

石油是混合物。它主要是由多种的碳氢化合物组成。

[设问]

谁能举例说明生活中你最熟悉的石油产品，简述它的用途？

[学生回答1]

汽油，用于汽车、摩托车的燃料。

[学生回答2]

煤油用作飞机燃料、煤油炉燃料。

……

[设问]

刚才所说的汽油或柴油是通过什么方法得到的？

[学生回答]

通过石油的分馏可得到汽油和柴油等。

[讨论与交流]

（1）什么叫分馏？

（2）分馏的设备：分馏塔

（3）主要产品：轻质油（汽油、煤油、柴油等）和重油（含碳原子较多）

（4）产品特点：轻质油少（社会需要量大）、重油多（社会需要量小）

[追问]

如何才能将过剩的重油变成轻质油？

[讨论与交流] （1）什么是裂化？裂化与裂解有什么区别？

（2）催化裂化的目的：提高汽油的产量。

（3）写出十六烷裂化、裂解的化学方程式，分析其化学键的断裂与形成过程。

（4）联想石蜡油分解实验，了解裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要的化工原料。

[学生活动]

阅读课本图4-6原油的分馏及裂化的产品和用途示意图。

[小结]

石油的综合利用

[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。

[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。

[学生活动]

写出乙烯合成聚乙烯的化学方程式。

[讲述]

高分子化合物及其特征。

高分子化合物--- 聚合反应：------

包括：

单体----- 链节------ 聚合度---- [设问]

前面学过的基本营养物质中，有哪些是高分子化合物？

[学生回答]

淀粉、纤维素和蛋白质。（强调油脂不属于高分子化合物。）

[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。

第二课时

环境保护与绿色化学

前言：通常所说的环境问题，主要是指由于人类不合理的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。

[板书] 一、环境污染的分类

1．按环境要素分：大气污染、水污染、土壤污染；

2．按人类活动分：工业污染、农业污染、生活污染；

3．按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染

二、化学在环境保护上的应用主要有以下几个方面：

1．对环境情况进行监测：对污染物的存在形态、含量进行分析和鉴定。

2．治理三废：对生产过程中产生的废气、废水和废渣进行处理，减少环境污染，实现资源的回收利用。

3．寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产——绿色化学

［例题1］绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）：（

）

A

＋C2H5Cl→＋HCl

B

＋C2H5OH→＋H2O C

＋CH2＝CH2→

D

[思考与交流]

→

＋HBr；

＋H2→

1、某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？

［例题2］为了降低硫氧化物造成的污染，一种方法是在含硫燃料（如煤）中加入生石灰，这种方法称作“钙基固硫”．采用这种方法“固硫”的反应为（

）

A.2CaO+2S==2CaS+O2

B.S+O2===SO2

C.CaO+SO2===CaSO3

D.2CaSO3+O2===2CaSO4

课外阅读：

1．大气污染

对大气造成污染的污染物有：SO2、NO、NO2、H2S、CxHy、粒子状污染物、氟化物（F）、铅及其化合物（Pb）、挥发性有机物和放射性元素等。

大气污染对人体健康的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒和致畸致癌作用等三种

治理：调整资源结构，开发新能源（太阳能、氢能、风能、地热等），减少使用煤、石油、天然气等化石燃料（或对燃料进行脱硫使用），减少工业废气排放，对废气进行回收净化再利用等。大力植树造林严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强监测。

2．水体污染

水污染的

水体污染主要来自工业废水、农业用水、生活污水。

3．固体废弃物污染及其治理

（1）固体废弃物污染

固体废弃物是指人类在生产和生活中丢弃的固体和泥状物，如采矿业的废石、尾矿、煤矸石；工业生产中的高炉渣、钢渣；农业生产中的秸秆、人畜粪便；核工业及某些医疗单位的放射性废料；城市垃圾等等。

（2）处理固体废弃物的方法：

目前世界上生活垃圾处理主要是卫生填埋、堆肥和回收利用三种方式。

绿色化学与清洁生产

绿色化学的核心是要利用化学原理从源头消除污染。绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零排放”。不仅充分利用资源，而且不产生污染；并采用无毒、无害的溶剂、助

剂和催化剂，生产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境友好产品。绿色化学化工的目标是寻找充分利用原材料和能源，且在各个环节都洁净和元污染的反应途径和工艺。对生产过程来说，绿色化学包括：节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性；对产品来说，绿色化学旨在减少从原料的加工到产品的最终处置的全周期的不利影响。