第二节　资源综合利用　环境保护优质课教案内容

人教版化学必修2第四章第二节教案

课题：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

教

学

目

标

重

点

难

点

过程与

方法

情感态度

价值观

知识与

技能

授课班级

课

时

高一2、4、5

第1课时

1．了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用

2．以聚乙烯为例，认识聚合反应、高分子化合物并了解高分子材料在生活等领域中的应用。

自主学习，培养学生自学能力

理解学好化学科学知识，能够为保护自然环境，解决能源危机作出贡献

化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义

化石燃料的综合利用

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、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成：

知

识

结

构

与

板

书

设

计

煤是由结构复杂的多种有机物和少量种类不同的无机物组成的复杂混合物。

2．煤的综合利用

（1）煤的干馏：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。

（2）煤的气化：在一定条件下，将煤转化为可燃性气体的过程。

主要反应为：

C (s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) （3）煤的液化：

二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，也是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等其他有机化合物。

三、石油的组成及其综合利用

石油主要是由多种烷烃、环烷烃、芳香烃等不同物质组成的混合物。

1 / 8

1．石油的分馏：加热石油，低沸点的烃先气化，其蒸气经冷凝变为液体从混合物里分离出来；随着温度的升高，较高沸点的烃又气化，经过冷凝后又分离出来。这样，通过不断地加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围产物的方法，叫做石油的分馏。

2．石油的催化裂化：在一定条件下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的石油加工方法叫做石油的裂化。

3．石油的裂解：在石油化工生产中，采用比石油裂化更高的温度（700～1000℃以上），使石油分馏产品中长链烃断裂成小分子烃的加工过程，称为石油的裂解。

4．聚合反应和高分子化合物

(1) 高分子化合物:相对分子质量很大，一般从几万到几百万，甚至高达几千万的一类化合物，称为高分子或聚合物。

(2) 聚合反应: ①定义:由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。

②聚乙烯:乙烯分子中的双键可断裂其中的一个而与其他物质发生加成反应。

教学过程

教学步骤、内容

一、引入新课

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% 通过观察，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的。化石燃料是不可再生能源，其合理、综合利用变得越来越重要。

二、新课教学

第一课时

煤、石油和天然气的综合利用

迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所

2 / 8

造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。

一、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成

煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素。

2．煤的综合利用

煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。

（1）煤的干馏

煤干馏是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。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，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。

煤的干馏实验装置如图：

煤干馏的主要产品和用途

干馏产品

出炉煤气

焦炉气

粗氨水

粗苯

煤焦油

沥青

焦炭

碳

3 / 8

主要成分

一氧化碳

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘

主要用途

氢气、甲烷、乙烯、

气体燃料、化工原料

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料等

医药、染料、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

电石、冶金、燃料、合成氨造气

煤的汽化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径，同时煤的燃烧效率等

也会得到相应提高

（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：



CO(g)+H2(g) C (s)+H2O(g) 这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。

C＋O2

 CO2 + 热量

碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。

CO＋3H2

→CH4＋H2O+热量

利用焦炉煤气还是目前最便宜的生产煤气的方法。

（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。

二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气也是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。

关于甲烷水合物的介绍

甲烷水合物是由甲烷和水在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质，可表示为CH4•nH2O,甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。甲烷水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以像固体酒精一样被点燃，故称“可燃冰”。

甲烷水合物被认为是21世纪新型洁净的能源。但是储量巨大的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应。目前，“可燃冰”已经成为我国重点关注和研究的领域，并取得了多项进展。

三、石油的组成及其综合利用

4 / 8

高温

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

石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。

石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。

干馏、分馏和蒸馏的区别：

干馏是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。

蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。属于物理变化。

分馏是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。

2．石油的催化裂化

石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程。石油裂化的产品再经过进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。例如，

C16H34



CH8催化剂18+C8H16

加热、加压催化剂C8H18



CH410+ C4H8

加热、加压催化剂C4H10



CH+CH

2624加热、加压催化剂C4H10



CH+CH

438加热、加压乙烯、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

石油经过催化重整，可以使链状结构的烃转化为环状结构的烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

5 / 8

4．聚合反应和高分子化合物

由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如，

n CH2=CH2

n

CH2－CH2

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、聚丙烯等。

塑料、合成橡胶和合成纤维是三大人工合成的高分子材料。

三、小结

化石燃料的使用推动了人类的文明进步，同时也造成了环境的污染。我们应辨证地认识发展生产与治理环境的相互关系。化石燃料是不可再生的资源，寻找新的能源是急待解决的问题。

[板书]

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

第一课时

煤、石油和天然气的综合利用

一、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成：

煤是由结构复杂的多种有机物和少量种类不同的无机物组成的复杂混合物。

2．煤的综合利用

（1）煤的干馏：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。

注意：

（1）煤的干馏必须隔绝空气，否则会使分解出来的成分燃烧。

（2）煤的干馏能够减少燃煤污染，提高燃煤的热效率，提取有价值的化工原料。

（3）煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化。

（2）煤的气化：在一定条件下，将煤转化为可燃性气体的过程。

主要反应为：

C (s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) （3）煤的液化：使煤与氢气作用生成液体燃料，称为煤的直接液化。也可以先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等，称为煤的间接液化。

6 / 8

二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，也是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等其他有机化合物。

三、石油的组成及其综合利用

石油主要是由多种烷烃、环烷烃、芳香烃等不同物质组成的混合物。

1．石油的分馏：加热石油，低沸点的烃先气化，其蒸气经冷凝变为液体从混合物里分离出来；随着温度的升高，较高沸点的烃又气化，经过冷凝后又分离出来。这样，通过不断地加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围产物的方法，叫做石油的分馏。

注意：

（1）石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。

（2）由于石油中有些物质的沸点很接近，所以石油分馏的产物仍然是多种烃的混合物。

（3）石油的分馏为物理变化过程。

2．石油的催化裂化：在一定条件下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的石油加工方法叫做石油的裂化。

石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量，特别是提高汽油的质量。

注意：

（1）石油的裂化为化学变化。

（2）石油分馏所得的汽油为直馏汽油，其成分多为饱和烃。石油裂化所得的汽油叫做裂化汽油，其成分中含有较多像辛烯这样的不饱和烃。

3．石油的裂解：在石油化工生产中，采用比石油裂化更高的温度（700～1000℃以上），使石油分馏产品中长链烃断裂成小分子烃的加工过程，称为石油的裂解。

注意：

（1）石油裂解的主要目的是制取乙烯、丙烯等有机化工原料。

（2）裂解是一种深度裂化，属于化学变化。

（3）石油裂解是工业上获得乙烯的主要方法。

4．聚合反应和高分子化合物

(1) 高分子化合物:相对分子质量很大，一般从几万到几百万，甚至高达几千万的一类化合物，称为高分子或聚合物。高分子化合物可分为天然高分子化合物（如淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等）和合成高分子化合物（如塑料、合成纤维、合成橡胶等）。塑料、合成纤维和合成橡胶是三大人工合成的高分子材料。

(2) 聚合反应: ①定义:由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨

7 / 8

大）的反应叫做聚合反应。

②聚乙烯:乙烯分子中的双键可断裂其中的一个而与其他物质发生加成反应。在适当温度、压强和催化剂存在的条件下，乙烯也可以发生自身加成反应，形成相对分子质量巨大的高分子化合物——聚乙烯：

CH2=CH2+ CH2=CH2+ CH2=CH2+…

- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2- CH2-…

反应还可以用下式简单表示：

聚乙烯

注意：

①在有机高分子化合物中，重复的结构单元称为链节，如聚乙烯的链节为- CH2- CH2-；链节重复的次数n称为聚合度；合成高分子化合物的小分子叫单体，如聚乙烯的单体为CH2=CH2。

②对单个高分子而言，n为某一整数。由高分子组成的物质中含有很多个高分子，各高分子之间的n值可能不相同。因此，高分子化合物组成的物质往往是混合物，如聚乙烯、淀粉、纤维素等都是混合物。

③加聚反应的特点有两个：一是双键断开变单键，双键两边碳原子相连形成长链；二是反应前的单体和反应后的链中碳、氢原子数目相等，即没有加入或减少任何原子。

教学回顾：

因本节课涉及资料丰富，与生产生活实际联系紧密，学生学习兴趣浓厚。带领学生在课堂上始终保持较高的学习热情，在教学中是非常重要的。

8 / 8