第二节　资源综合利用　环境保护教学设计与反思

高中新课程教学设计

课题：资源综合利用

环境保护

课型：新课

课时：2 课标要求：认识化学在自然资源综合利用方面的重要价值。能说明合成新物质对人类生活的影响，讨论在化工生产中遵循“绿色化学”。查阅资料：⑴利用石油裂解产物乙烯抽取重要的化工产品

；⑵高分材料的应用与发展。

教材分析：根据课程标准，本章主题是化学与可持续发展，第二节通过日常生活经验，学生比较熟悉化石燃料作为能源的利用，通过本章学习让学生对化石燃料的化学成分、石油化工生产的一般过程和原理、应用广泛的石油化工产品以及石油化工生产的发展趋势等有所普及性了解，以培养学生必备的化学科学素养。通过对塑料、合成纤维和橡胶等有机高分子化合物简单认识，让学生了解主要生产原料，与日常生活的联系，石油化工的地位及重要价值。同时，通过学习，提高学习化学、化工的兴趣，提高参与讨论诸如白色污染、可降解塑料等有关环境问题的科学素养水平。

环境保护同样是人类可持续发展所面临的一个重大课题。本章教材主要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。通过一些

“

思考与交流

”

活动，认识含硫、氮氧化物形成酸雨及其化学控制的原理，分析水华、赤潮等水体污染的成因，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，以提高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。

教学目标 ⑴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。

⑵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煤燃烧所造成的环境污染，提高煤的综合使用效率。

⑶了解石油的成分；知道通过石油的分馏、裂化、裂解、重整可得到多种化工产品，熟悉它们的主要用途。

⑷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。

⑸认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念，养成环保意识。

⑹了解煤、石油、天然气重要作用，及使用过程中所带来的环境问题，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，增强为国分忧的责任意识，做合格公民。

教学重难点 ⑴煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用

；⑵通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念；⑶石油裂化的原理、加聚反应的原理。

教学方法

列表法、比较发现法

教学用品

视频资源

- 1 -

第一课时

新课引入

[设问]你知道吗？

⑴为什么说煤是工业的粮食？

⑵为什么说石油是工业的血液？

新课进行

[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。

[板书]1 、煤的综合利用

[讲述] 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] ⑴煤成分：复杂的混合物；含有：碳、氢、氮、硫、氧等元素。

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] ⑵煤的综合利用：干馏、液化和汽化

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。

[ 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 ）

+H 2 O （

g ）

CO （

g ）

+H 2

（

g ）

[

过渡

]提问天然气主要成分？

[板书]2、天然气[ 讲述

] 天然气的主要用途：化石燃料、化工原料。

[ 板书

] ⑴化石燃料

⑵化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物。

阅读

] 资料卡片——甲烷水合物

P96

- 2 -

[例题］最近，新华社的一条消息中披露：我国南海海底发现巨大的

“

可燃冰

”

带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半；而我国东海

“

可燃冰

”

的蕴藏量也很可观……

“

可燃冰

”

的主要成分是一水合甲烷晶体（

CH 4 ·H 2 O ）．请结合初中化学知识回答下列问题：

⑴下列说法中正确的是（填序号）

___________

A. CH4 ·H2 O 晶体中水是溶剂

B.

CH4 ·H2 O 的组成元素有

3 种

C.

CH4 ·H2 O 中

CH4

和

H2 O 的质量比为

1 ：

1

D.

可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性

⑵可燃冰的发现为我国在新世纪使用高效新能源开辟了广阔的前景．你认为能开发利用

的新能源还有（至少填写二种）

___________ ，

_______________ 。

[ 复习

]

初中有关石油的知识。

[ 讲述

] 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

⑴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

]⑵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。

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

石油炼制方式

石油的分馏

常压分馏

减压分馏

目的

获得轻质燃料

提高原料利用率

提高汽油的质量产量

获得裂解气

原料

原油

重油

重油

原理

沸点不同

烷烃分解反应

产品

轻质燃料

裂化汽油

裂解气

减压下沸点不同

重柴油等

石油的裂化

石油的裂解

轻质燃料

烷烃分解反应

[ 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。

- 3 -

图

4-6 原油的分馏及裂化产品用途示意图

[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。

[

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。

[ 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。

CH 2 =CH 2 +CH 2 =CH 2 +CH 2 =CH 2 + ……

→

-CH 2 -CH 2 -+-CH 2 -CH 2 -+-CH 2

-CH 2 -+ ……

→

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-CH

2

-

……

[

板书

]

写出乙烯合成聚乙烯的化学方程式。

[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。

[讲述]

高分子化合物及其特征。

乙烯为单体， -CH2CH2

-称为链节，

n 为聚合度

[设问]

前面学过的基本营养物质中，有哪些是高分子化合物？

淀粉、纤维素和蛋白质。（强调油脂不属于高分子化合物。）

[

模写

] 写出合成聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯的化学方程式

[ 讲述

] 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。

图

4-8 塑料制品的回收与利用

[ 思考与交流

] ⑴回收利用废旧合成材料的途径？

⑵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

教学巩固

- 4 -

[小结]

[

作业

]

课本

P

103

6、7、8、9 教学反思

补充练习

1

、我国三峡工程提供的清洁、廉价、强劲、可再生的水电，相当于每年燃烧

3

千万吨原煤的火力发电厂产生的能源，因此，三峡工程有助于控制：

①温室效应②二氧化硫的排放③白色污染④碳氢化合物的排放

（

A

）①②（

B

）①②③（

C

）①②④（

D

）①②③④

2

、某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆车在起动、刹车时排出黑烟，由此可推断这辆车所用的燃料是

（

A

）汽油（

B

）液化石油气（

C

）天然气（

D

）柴油

3

、下列物质中，属于纯净物的是

（

A

）液氯（

B

）汽油（

C

）海水（

D

）煤焦油

4

、石油化工的原料是乙烯、丙烯等石油开采和加工过程产生的低分子烃。用丙烯制取常用的塑料聚丙烯的化学方程式是

，这个反应的类型属于

反应。

5

、写出煤炭燃烧、汽油燃烧的化学方程式。

- 5 -

第二课时

新课引入

[复习巩固]煤的干馏及石油的炼制原理

新课进行

[板书]二、环境保护与绿色化学

[讲解]环境问题是指由于人类不合理开发和利用自然资源而造成对生态环境破坏，以及工农业和人类生活造成的环境污染。对环境情况的监测、三废治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等，都是当今化学工作者的首要任务。

[板书]1、环境问题与环境监测

[交流与讨论]什么是环境监测？

[讲述]要了解环境污染情况，消除和控制污染以及研究污染物的形态、含量等进行分析鉴定，提供可靠的分析数据。

[交流与讨论]导致环境污染的主要因素有那些？

[讲述]除了自然因素外，大气污染物主要来自化石燃料和工业生产过程中产生的废气及携带的颗粒物；工业生产中的废水（废液）往往含有复杂成分，任意排放会导致土壤水源污染，需经过多步处理才能达到排放标准。废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染及资源回收两个重要目的。化学在治理三废方面发挥着重要作用。

[板书]2、大气污染物、工业生产中的废水、废渣等固体废弃物。

[交流与讨论]硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）是酸雨形成的主要元凶，工业上常利用一些廉价易得的化学物质反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的原理和类型。

[小结讲述]利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制酸雨等危害。例如，针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3水等吸收脱硫。

CaO(s)+SO2(g)CaSO3(s) 2CaSO3(s)+O2(g)2CaSO4(s) SO2 + 2NH3+H2O===(NH4)2SO3

[板书]3、酸雨控制：生石灰脱硫

[交流与讨论]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。你认为在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，查阅资料了解有关污染和治理的情况。

[小结与讲述]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。例如，我们日常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。

[板书] 水体富营养化污染物：氮、磷化合物。

[板书]4、绿色化学与清洁生产

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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，社群安全和人身健康的环境友好产品。

[讲述] 绿色化学反应理想的绿色化学反应是参加反应的分子中的原子100％转化成产物，实现“零排放”，充分利用了资源，又不产生污染。

[读图]P101

4-11绿色化学示意图：

[例题] 绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率．原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比．在下列制备环氧乙烷的反应中，原子利用率最高的是

[思考与讨论]1、原子利用率与产率相同吗？

2、绿色化学对化学、化工提出了那些挑战？

教学巩固

[小结]⑴环境污染与环境监测；⑵绿色化学与清洁生产。

教学反思

补充练习

1、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份都是

A、碳水化合物

B、碳氢化合物

C、氢气

D、醇类

2.“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3CH＝CH2合成CH2＝C(CH 3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要其他的反应物有

A、CO和CH3OH

B、CO2和H2O

C、H2和CO2

D、CH3OH和H2

[作业]P92、3

- 7 -