第二节　资源综合利用　环境保护教学设计案例

化学与资源综合利用、环境保护

（第一课时）

教学设计

一、学情分析

在初中，学生主要是通过地理知识初步了解煤和石油的地质形成，以及我国石油和煤矿资源的分布，没有从组成和结构角度认识其成分的性质、存在和用途。本课题进一步了解煤和石油的成分，并学会用物理和化学的方法来掌握煤和石油的综合利用。本课的教学对象为高一年级学生，该年龄段的学生有较强的好奇心和探索的欲望，有一定的化学知识储备和学习经验。教学中若适时、适当、适度地使用多媒体，并引导学生推理、分析和实验探究，能更好地激发学生学习化学的兴趣。

二、教学目标：

1．了解煤、石油和天然气的主要成分。

2．了解煤、石油和天然气的综合作用。

三、教学重点、难点：

1、煤的综合利用：煤的干馏、气化和液化原理

2、石油的综合利用：分馏、裂化和裂解原理

四、教学过程：

【引入】

人类使用的三大化石能源，就是原油、天然气和煤炭。煤有“工业粮食”之称，石油也被称为“工业血夜”，说明这两大能源的重要性，而这些化石能源不能再生，而根据国际能源机构的统计，假使按目前的势头发展下去，不加节制，那么就会面临能源枯竭的问题。所以，开发新能源和化石能源的综合利用，已经成为人类发展中的紧迫课题。

【指导阅读】思考以下问题：

1、煤的主要成分是什么？

2、煤的综合利用的主要途径有哪些？

【投影归纳】

一）煤的成分

煤通常说煤炭，有的地方习惯叫石炭。但煤不是碳。煤是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。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（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。

我国是世界上煤的蕴藏量最大的国家之一。我国已能向许多国家和地区提供石油、石油产品和煤炭。我国煤炭资源的60%集中在山西和内蒙。

【思考与交流】煤作为燃料的有什么弊端？

二）煤的综合利用

1、气化

主要反应原理：C(s) + H2O CO(g) + H2(g) 该反应是一个吸热反应；热量来源：C的燃烧生热。

2、液化（是把煤转化为液体燃料的过程）

1）直接液化（高温、高压下使煤与氢气作用生成液体燃料）

2）间接液化(先气化为成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成，得到液体燃料) 例：煤气化后可得一氧化碳和氢，CO + 2H2 CH3OH (催化剂) 3、煤的干馏

1）煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，叫煤的干馏。

【投影展示】 煤的干馏

在炼焦炉里，把煤隔绝空气加强热到1000C以上，叫高温干馏；500~600C叫低温干馏。工业上炼焦就是利用了煤的干馏的原理。

条件

主要目的

低温干馏

高温干馏

500~600C 1000C以上

0000煤焦油

液态的烷烃、烯烃、和环烷烃

主要含芳香族化合物

煤焦油

焦碳

【指导阅读】表4—2 煤干馏的主要产品和用途

在煤分解的过程中，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。

2）煤的干馏产物和煤焦油的分馏产物

从上可知，煤是个宝，人们爱称它是“乌金”。但煤加工或燃烧时产生的废气废渣等也会造成环境污染。

【练习】1、下列情况可能引起大气污染的是

（

D

）

①煤的燃烧 ②工业废气的任意排放

③燃放鞭炮 ④飞机、汽车尾气的排放

A、①② B、②④ C、①②③ D、①②③④

2、下列变化属于化学变化的是 （ A ）

A、干馏 B、蒸发 C、蒸馏 D、萃取

【指导阅读】思考以下问题：

1、石油是怎样形成？石油的主要成分是什么？它们有何特点？

2、如何综合利用石油？为何在石油工业上要强调环保？

【投影归纳】

一）石油的形成

二）石油的成分

石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。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。

三）石油的综合利用

石油是一种极重要的化工原料，通过炼制可以制得各种燃料（包括汽油、煤油等）和有机化工原料，其产品被广泛地应用到国民经济各个部门。所以人们称之为“工业的血液”。

1、石油的分镏（利用各组分沸点不同进行分离）

油田 原油

石油

各种馏分（包括汽油、煤油和重油）

【思考与交流】1、实验室蒸馏石油的装置和操作：

（1）主要仪器：蒸馏烧瓶、冷凝管、冷凝器、锥形瓶；

（2）温度计的位置：水银球上端应与蒸馏烧瓶支管处相平，以用于测量蒸气的温度；

（3）加入几片碎瓷片：以防液体暴沸。

（4）进出水方向：下进上出，与蒸气形成逆向热交换。

2、石油裂化：为提高汽油的产量，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。石油有热裂化和催化裂化两种。

如：C16H34

C8H18+C8H16

有些裂化产物还可以继续分解，生成饱和的不饱和的气态烃。

如：C8H18

C4H10 + C4H8 C4H10

CH4+C3H6

C4H10

C2H4+C2H6

催化裂化：为提高汽油的质量，在催化剂的作用下进行的裂化。

3、石油的裂解（深度裂化）

温度一般在700C~800C有时达到1000C。是目前生产乙烯的主要方法。

四）天然气

成分：主要含有甲烷的混合物

用途：燃料、化工原料 五）石油化工

用石油产品和石油气作原料来生产化工产品的工业简称石油化工。

石油的裂解（即深度裂化）生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃之外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等。裂解气里烯烃的含量比较高，因此常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。

把裂解产物进行分离，就可得到所需的多种原料。这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛的应用。同时产物中还有硫化氢的有毒气体，所以在大力发展石油化工的同时，必须高度重视环境保护。

000【思考与交流】

1、如何鉴别：直馏汽油和裂化汽油？

采用溴水，能使溴水褪色的是裂化汽油，不褪色的为直馏汽油。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。

2、蒸馏、分馏和干馏各属于什么变化？

蒸馏、分馏是属于物理变化，干馏属于化学变化。

【课堂小结】

本节课主要内容：

1、煤的主要成分和综合利用：煤的气化和液化，煤干馏产物及其用途

2、石油的成分和综合利用：石油的分馏及其产品，裂化和裂解

3、石油化工及环保

【练习】石油分馏的目的是

A、将石油按其成分沸点的不同加以分离 B、将石油按饱和与不饱和烃加以分离 C、得到碳原子数多的烃类 D、将石油中的烷烃、环烷烃和芳香烃分开

2、石油裂化的主要目的是为了

A、提高轻质液体燃料的产量 B、便于分馏 C、获得短链不饱和气态烃蒸馏 D、提高汽油的产量

3、下列变化不属于化学变化的是

A、干馏 B、分馏 C、裂化 D、裂解

作业：《金版学案》P81课堂演练、P82课后作业

【板书设计】 化学与资源综合利用、环境保护（1）

煤

一）

煤的成分

二）

煤的综合利用：

1、

煤的气化：

2、

煤的液化：

3、

煤的干馏及其主要产物：

天然气

一）天然气的主要成分和用途

石油

一）

石油的形成

二）

石油的成分

三）

石油的综合利用：

1、

石油的分馏：

2、

石油的裂化：

3、

石油的裂解：

四）

石油化工