第二节　资源综合利用　环境保护优质课一等奖教案

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

一．教学目标设计

（一）、知识与技能

1．认识煤、石油和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；知道通过分馏及裂化得到的化工产品及用途；

4．通过乙烯的聚合反应了解常见高分子材料的合成，了解聚合反应的原理。了解高分子材料在生活等领域中的应用及可能带来的环境问题。

5．了解酸雨的形成及一些水体污染问题，懂得以＂原子经济＂为核心的绿色化学消除污染的原理．

（二）、过程与方法

1．课前学生对学习内容进行社会调查和查阅相关资料，培养获取信息及对信息进行归纳概括的能力；

2．观看录像，了解化石燃料的存在和利用；

3．通过对比和归纳，掌握化石燃料综合利用的化学原理；

4．通过学生讨论交流，让学生了解防治污染的基本方法与原理。

（三）、情感态度与价值观

1．通过环境保护和绿色化学有关知识的学习，使学生加强环保意识并培养绿色化学理念。

2．以无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义，培养学生的社会责任感。

3．知道工业生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

4．关注与化学有关的社会热点，初步形成可持续发展的思想。

二．教学重难点设计

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，加强环保意识并培养绿色化学的理念。

难点:

石油裂化的原理与加聚反应。

三．教学方法设计

多媒体资料展示、知识调查与讨论交流

四．教材分析和教学策略分析

本节内容编排在必修课程的最后一节，目的是让学生意识到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。本章教材和其他章节有点不一样，考纲对本节的知

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识与技能要求不高,主要是作为常识介绍，让学生感受化学学习与化工生产及生活环境的联系；同时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。课本通过一些“思考与交流”活动，使学生了解含硫、氮氧化物形成酸雨的成因及其化学控制的原理；通过分析水华、赤潮等水体污染的成因，让学生从环境保护的角度，讨论在化学实验中应该注意什么问题等等，提高学生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。所以在教学过程中本人主要通过实物及多媒体展示提高学生的学习兴趣，例如展示学生饭堂烧的煤样品使学生感受燃料与生活的密切联系；并通过组织学生实地考查和上网查找资料等方式，让学生了解身边的环境污染与防治方法，然后课堂上汇报讨论，结合实物、图片等方式达到教学目标。将课堂上的生硬知识灌输转变为与自身息息相关的知识应用，全面提高学生的学习兴趣与保护环境的主人翁意识。寓学于乐，获得了不错的教学效果。同时学生通过小组合作调查及查阅资料，增强了团体合作精神，跟学校要求进行的研究性学习的方式刚好相吻合。

五．教学过程设计

第1课时

资源综合利用

[导入] 工业生产需要大量原料，消耗大量能源，在得到产品的同时产生了大量废气、废水、废渣。处理不当就会造成环境污染。气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤朝等全球性和区域性环境问题，正在威胁着人类的生存和发展，保护自然环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题。今天我们开始学习几种重要的能源和环境保护的有关内容。

[板书]

第二节

化学与资源综合利用、环境保护

一、煤、石油和天然气的综合利用

[学生阅读课本后与教师共同归纳]

[展示] 学生饭堂烧的煤样品

[质疑] 大家知道我们饭堂每天烧的煤的成分是怎样的吗？它是碳的单质吗？

[投影图片并分析] 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素。还有少量其它元素。

[提问] 煤直接燃烧不但能源利用率低，而且还会产生大量的废气，那煤的综合利用途径有哪些？对应的产品有哪些主要用途？

[学生回答，教师补充讲解] [板书]

煤

1、煤的干馏（化学变化）

煤干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。

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[讲解]煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料。

[投影]表4-2 煤干馏的主要产品和用途

[讲解]煤的气化原理：有机物转化为可燃气体。

[板书] 2、煤的气化：C（s）+H2O（g）[板书]3、煤的液化：

[讲解]煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。

煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

如:CO+2H2

CH3OH(甲醇------常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃的燃料。)

CO（g）+H2（g）

[过渡] 天然气是一种清洁燃料，它的主要成分是什么?写出其燃烧的化学方程式。

[板书] 天然气：主要用于合成氨和生产甲醇

[过渡] 现在我们使用最多的化石能源为石油，对石油进行综合利用是我们面临的最大挑战。石油有哪些冶炼方法？各冶炼方法分别获得哪些主要产品？

[板书] 石油加工：1、石油的分馏（物理变化）

[看展图] 原油的分馏及裂化的产品和用途示意图

[提问] 石油分馏时，各成分油受热气化的先后顺序有何规律？产品在我们的生活中有什么用途？

[过渡] 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。

[板书]2、石油的催化裂化

C16H34

C8H18

C4H10

C4H10

＿＿＿+＿＿＿

＿＿＿+ ＿＿＿

＿＿＿+＿＿＿

＿＿＿+＿＿＿

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规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油的产量

[讲解]裂解即是深度的裂化，乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。

[板书]3、聚合反应和高分子化合物

［多媒体动画］乙烯的加聚反应

[讲解]聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯等。塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。

[板书] 加聚反应：

[阅读资料卡片] 指出涤纶的单体、链节及聚合度

[小结] 人类在向自然界索取、创造富裕生活的同时，不能以牺牲人类自身生存环境作为代价。为了人类自身，为了子孙后代的生存，通过许许多多的曲折和磨难，人类终于从环境与发展相对立的观念中醒悟过来，认识到两者协调统一的可能性，终于认识到“只有一个地球”，人类必须爱护地球，共同关心和解决全球性的环境问题，并开创了一条人类通向未来的新的发展之路——可持续发展之路。

80年代是人类对环境问题的认识发生飞跃的阶段。1987年4月，世界环境与发展委员会发表了一份题为《我们共同的未来》的报告，提出了“可持续发展”的战略思想。所谓“可持续发展”，就是“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要能力构成危害的发展”。人类在与自然界进行漫长斗争的时候，虽然取得了一次又一次的胜利，然而，对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。到了今天，自然界对人类的报复越来越频繁，环境与生态的危机也越来越强烈和深刻了。

[作业]以小组形式调查自己身边的环境污染及防治方法，并写成简要的书面报告

第2课时

环境保护

[投影] 园林风光图片

[讲解] 人人都说桂林山水甲天下，这是一幅多么撩人的自然美景。

[投影] 化工厂巨大的烟囱正冒着各色浓烟的图片

[转折] 然而，如今的地球正在遭受着前所未有的灾难：大气污染加剧、水污染严重、固体废弃物与日俱增、臭氧空洞、酸雨、赤潮、温室效应、水土流失、土地沙漠化……。

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[展示] 沙埔某牛仔裤洗漂厂排放的污水样品（颜色墨蓝，有刺鼻的腥臭味）及河流污染图片。

[投影资料数据并讲解]

根据现有资料，人类生产的化学产品已经达到上万种之多，产品总值约达1万亿美元（中国化工产值约为5000亿人民币）。这些化学产品在控制疾病传播．延长寿命、提高农业产量和作物质量、存储和保鲜食物等诸多方面，起到了十分重要的作用。

在生产和使用这些化学产品的过程中也会产生大量的废物，造成了环境污染。粗略估计，全世界目前每年产生的废物危险品约3～4亿吨（中国化学工业年排放的废水约占全国工业排放总量的22.5％；废气占7.82％；固体废物占5．93％）,给人类带来了灾难。解决环境污染、维持人类社会的可持续发展，已经成为新世纪人类面临的重大挑战。

[小结]

化学工业给我们丰富的物质享受，也带来了环境污染问题。

[讲解] 俗话说：解铃还需系铃人，化学在三废的治理和环保方面发挥着重要的作用

[提出问题] 目前的环境污染问题有哪些，有何措施保护环境？

[学生活动] 小组就各自的调查与发现，派代表汇报情况，交流。

基本情况如下：

1.实地调查或访问记录，如本地化工厂排放的三废情况，对附近居民的影响及处理意见；

2.本市生活污水和固体废弃物的处理现状，垃圾筒的分布及人们的环保意识

3.上网所搜索的关于环保的知识，如酸雨的分布与控制，汽车尾气的污染消除等。

（学生在活动过程中积极性颇高，个别学生甚至到环保局了解情况，在参与过程深刻体会到增强全民环保意识的逼切性及重要性）

[归纳投影] 含硫、氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理。

(高温下)

CaO(S) + SO2(g) == CaSO3(S)

2 CaSO3(S) + O2(g) == 2 CaSO4(S) SO2

+ 2NH3 + H2O == (NH4)2SO3

[讲解] 工业生产废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以及生活污水任意排放会造成严重水体和水源污染。含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水库和近海海域，造成了水体的富营养化，出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问题。我们日常生活使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐作为助洗剂，在水体中经藻类的微生物催化后，容易水解为磷酸盐，成为引起水体富营养化的污染物。

[投影图片] 红色的赤潮及其造成大量水生动物死亡的状况

[小结] 为了保护环境，目前我们使用无磷洗涤剂。

[提出问题] 在环境保护工作中，化学发挥着重要作用，但这毕竟是“亡羊补牢”的一种做法而已，有没有从源头上消除工业生产对环境污染的方法呢？

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[学生讨论] [讲解] 20世纪90年代初，化学家提出“绿色化学”的观念，它要求不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。化学反应就是原子重新组合的过程，若反应物的原子全部转化为产物则不再产生废物，此时原子利用率为100％。

[投影] 绿色化学示意图，并简单分析绿色化学的基本原则。

[讲解] “原子经济”

[例如]在以下反应中：

A+B →C+D式中A和B是原料，C为目标产物，

D为副产物。根据“原子经济”原则，要求D减至非常小或接近于零。

因此，最理想的反应是：A+B →C

衡量一个原子节约反应的效果的指标是原子利用率：

原子利用率（%）期望产物的总质量100%生成物的总质量[学生] 完成书本92页“思考与交流”，计算原子利用率

[投影分析] 采用传统的氯化乙醇法，由乙烯制备环氧乙烷（C2H4O），其总反应化学方程式为：

CH2 = CH2 + Cl2 + Ca(OH)2

C2H4O + CaCl2 +

H2O 物质的量（mol）

1

1

1

1

1

1 质量（g）

28

71

74

44

111

18

(期望产物)

“原子利用率”与“产率”对比：

[素质测评] 1.下列化学反应符合绿色化学概念的是（

）

A.

制CuSO4 :

Cu + H2SO4(浓) == CuSO4 +2H2O + SO2

B.

制CuSO4 :

2Cu + O2 == 2 CuO

CuO + H2SO4 (稀)

== CuSO4 +2H2O

C. 制Cu(NO3)2

:

3 Cu + 8HNO3(稀) == 3 Cu(NO3)2

+2NO

+ 4H2O D.制Cu(NO3)2

:

Cu + 4HNO3(浓) ==

Cu(NO3)2

+ NO2

+ 2H2O 答案：B 2.发展绿色食品，避免“白色污染”，增强环保意识，是保护环境、提高人类生存质量的重要措施。绿色食

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产率实际产量100%理论产量

品是指（

）

A.绿颜色的营养食品

B.有叶绿素的营养食品

C.经济附加值高的营养食品

D.安全、无公害的营养食品

答案：D [印发资料] ［资料1］“伦敦烟雾事件”

［资料2］“温室效应”与全球变暖

［资料3］“疯猫跳海”

［资料4］“痛痛病”

［资料5］赤潮”与水体富营养化

［资料6］居室污染与防护

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