第二节　资源综合利用　环境保护优质课教案推荐

第四章 化学与可持续发展

第二节 化学与资源综合利用、环境保护

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教学目标：

（一）知识与技能：了解煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用；

（二）过程与方法：能运用三大化石燃料的知识进行简单应用

（三）情感态度与价值观：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。

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教学重点、难点：石油裂化的原理。

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教学过程设计：

（一）导入与亮标

以提问的方式，让学生举例说出煤、石油、天然气三大化石燃料在生产生活中有哪些应用，导入本课学习，确立学习目标。

（二）自主学习、合作探究

指导学生自学教材相关内容，然后进行知识填空梳理。

（三）精讲点拨

一、煤的综合利用

煤是由＿＿＿＿＿＿＿＿组成的复杂混合物，主要含＿＿元素，还含有少量 、 、 、 等元素。

1.煤的干馏

煤干馏是指将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。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，如 、 、 、 、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。

2.煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

该反应需要的热量可由碳的燃烧来提供:C(g)+O2(g)

CO2(g)

说明:碳燃烧时可用空气或O2,但得到的煤气的成分、热值及用途都不同.

3.煤的液化

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。) 二、石油加工

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。

1.石油的分馏

石油分馏是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿过程。

石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得＿油、＿油、＿油等轻质油。

说明：

(1)两种或多种沸点相差较大且互溶的液体混合物，要进行分离时，常用蒸馏或分馏的分离方法。

(2)分馏（蒸馏）实验所需的主要仪器：铁架台(铁圈、铁夹)、石棉网、蒸馏烧瓶、带温度计的单孔橡皮塞、冷凝管、牛角管、锥形瓶。

(3)蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的作用是：___________________ 。

(4)温度计的位置：_______________________________________。

(5)冷凝管中进、出水的原则：蒸气在冷凝管内管中的流动方向与冷水在外管中的流动方向相反，此时的冷凝效果最好。

2.石油的催化裂化

石油的催化裂化是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿的过程。裂化所用的原料：_____________；裂化的产物:__________________等；裂化的方式:___________和________________。

石油裂化的产品再经过进一步＿＿＿＿，可以获得很多重要的化工原料。例如，

C16H34

C8H18

C4H10

C4H10

＿＿＿+＿＿＿

＿＿＿+ ＿＿＿

＿＿＿+＿＿＿

＿＿＿+＿＿＿

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。

3.其它的石油加工

石油经过＿＿＿＿＿，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

三、聚合反应和高分子化合物

由＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿生成＿＿＿＿＿＿＿＿＿的反应叫做聚合反应。例如，

n CH2=CH2

CH

2

－

CH

2

n

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。

四、化学与环境保护的关系

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

绿色化学的核心是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。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这是原子利用率为100%。

(四)拓展巩固

一、石油炼制原理及产品：

方

原

料

目

的

主要产品

法

原

理

原

油

得到不同沸溶剂油、汽油、分

常

压

点范围的蒸煤油、柴油、

利用加热和冷凝，把石油分馏产品

重油

馏

减

成不同沸点范围的蒸馏产物

重

油

润滑油、凡士压

林、石蜡、沥青、石油焦

热裂在一定条件下，把分子量大、重

油

提高汽油的汽油和甲烷、裂

化

沸点高的烃断裂为分子量产量

乙烷、乙烯和丙烯

催化小，沸点低的烃

化

裂化

裂

解

在高温下，把长链分子的烃（深度断裂为各种短链的气态烃和裂化）

液态烃

含直链烷烃的获得短链不乙烯、丙烯、石油分饱和烃

丁二烯

馏产品

二、如何鉴别：直馏汽油和裂化汽油？

直馏汽油中含有烷烃、环烷烃、少量芳香烃，裂化汽油中含有烯烃。所以可以采用溴水作为试剂。注意：不能用酸性KMnO4溶液，因为在直馏汽油中含有苯的同系物，也能使酸性KMnO4溶液褪色。实验：分别取少量的两种样品分别加入溴水，溴水褪色的是裂化汽油，不褪色的为直馏汽油。

三、如何证明裂化汽油中是否含有芳香烃？

芳香烃不能使溴水褪色，但能使酸性KMnO4溶液褪色，所以可以选用作为证明汽油中是否含有芳香的试剂。但是，裂化汽油中还含有较多的烯烃，烯烃也能酸性KMnO4溶液褪色，干扰了该证明实验。所以在加入酸性KMnO4溶液之前必须加入溴水将烯烃除尽。

实验：向裂化汽油中加入足量的溴水直到不再褪色为止然后向该溶液中滴加酸性KMnO4溶液，观察是否褪色。如果不褪色，说明不含芳香烃，如果能褪色，

说明含有芳香烃。

四、干馏的主要产品和用途

干

馏

产

主

要

成

品

分

出炉煤气

主

要

用

途

气体燃料、化工焦炉气

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

原料

粗氨水

氨、铵盐

氮肥

粗苯

苯、甲苯、二甲苯

炸药、染料、医药、农药、

合成材料

苯、甲苯、二甲苯

染料、医药、农药、合成

煤

焦

酚类、萘类

材料

筑路材料、制碳素

沥青

电极

焦

炭

冶金、合成氨造气、电石、燃料

油

炭

强化提升：

【例1】丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（

）

A、19%

B、25%

C、36%

D、40% 解析：丁烷的两种断裂方式为： C4H10

C4H10

CH4+C3H6（丙烯）

C2H6+C2H4（乙烯）

设丁烷为1mol，则裂解的物质的量为0.9mol，反应后混合气体的总物质的量为0.9×2+0.1=1.9mol。其中分子量最小的烃为CH4，求其物质的量是其关键。答案：A 【例2】液化石油气燃料已普遍进入现代家庭的厨房中，它的主要成分是烷烃和烯烃系列混合物，现将各物在一个大气压下的沸点分别列表如下：

名 沸点 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 乙烯 丙烯 丁烯 戊烯 称 沸点————36.1 ———30.1 （℃） 161.7 88.6 42.2 0.5 102.4 47.7 6.5 请回答：（1）有人发现液化石油气用完后，残留在钢瓶内的液体能溶解油脂，就将它倒出来作洗涤剂，洗涤物件的油泥，这种废物利用的做法是否可取，为什么？

解析：本题以生活中的实际模型作为考试的北景材料，试题的教育功能是要求学生注意安全、科学生活并能关注日常生活中的一些自然现象和社会现象。本题综合了物理和化学知识。

答案：不可取。从表中可知，在常温下未能汽化的残液主要是沸点相对较高的戊烷和戊烯。此两物在空气中较易挥发成气体，当这些气体在室内达到一定比例后，如遇明火，就会发生火灾。

（五）检测与小结

1.（2001全国）为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气（CNG），另一类是液化石油气（LPG）。这两类燃料的主要成分是

A.碳水化合物

B.碳氢化合物

C.氢气

D.醇类

2．下列全球性和区域性的环境问题主要是因为向大气中过量排放二氧化碳和甲烷造成的是

（ ）

A．气候变暖 B．臭氧层破坏 C．酸雨 D．赤潮和水华

3．煤的综合利用可以获得洁净的燃料及多种化工原料。下列不属于煤的综合利用的是（ ）

A．煤干馏 B．煤液化 C．煤气化 D．煤燃烧 4．下列属于高分子化合物且在自然界中原来并不存在的是 （ ） A．淀粉 B．纤维素 C．聚乙烯 D．蛋白质

5．下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是 （ ）

A．石油分馏 B．石油裂解 C．煤的干馏 D．煤的气化

6．将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏，得到汽油和煤油。

(1)图中A、B、C三种仪器的名称是_________。

(2)将以上仪器按(一)→(六)顺序，用字母a,b,c,…表示连接顺序：

e接( )；( )接( )；( )接( )；( )接( )；( )接( ) (3)A仪器中c口用于_________,d口用于_________。

(4)蒸馏时，温度计水银球应在_________位置。

(5)在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是_______________________。

(6)给B加热，收集到沸点为60～150℃间的馏分是_________，收集到150～300℃间的

馏分是_________。

参考答案：

1.B 2.A 3.D 4.A 5.B 6.(1)A是冷凝管，B是蒸馏烧瓶，C是锥形瓶。

(2)i；h；a；k；l；b；f；g；g (3)进水口；出水口。

(4)蒸馏烧瓶支管口。

(5)防止暴沸。

(6)溶剂油和汽油；煤油。

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板书设计

第四章 化学与可持续发展

第二节 化学与资源综合利用、环境保护

一、煤的综合利用

1.煤的干馏

2.煤的气化

3.煤的液化

二、石油加工

1.石油的分馏

2.石油的催化裂化

3.其它的石油加工

三、聚合反应和高分子化合物

四、化学与环境保护的关系