第二节　资源综合利用　环境保护ppt配套的教学设计方案

第四章

化学与自然资源的开发利用

课题：第二节 资源综合利用 环境保护（第1课时）

【教学目标】

知识：知道化石燃料是重要的自然资源，认识其综合利用和开发新能源的重要意义。

能力：通过对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，学会气体物质检验一般方法。

情感：知道学好化学等科学知识，为保护环境，解决能源危机作出贡献。

【重点与难点】化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。

【讲述】：播放录象——煤、石油的综合利用

人类生活和社会发展离不开能源，它为人类从事各种活动提供动力，对社会发展起着积极的作用。我国是最早利用煤、石油、天然气的国家，蕴藏量丰富，但分布很不均匀，60%的天然气在中西部地区，而东部沿海地区经济发达，如何办？（投影介绍西气东输！）化石燃料虽然热值高，但也有缺点，你知道吗？（播放录象——化石燃料带来的环境污染，总结有哪些？）因为燃烧化石燃料会带来环境污染，而且浪费燃料，所以应该综合利用。

【板书】：视频——煤的干馏

一、煤、石油和天然气的综合利用

1、从煤、石油和天然气中获得基本化工原料

（1）煤的综合利用：《教材》P95

物质组成________________________________ 组成

元素组成_________________________________ 煤 定义：_________________________，属于_______变化。

煤的干馏

产物___________________________________________ 综合利用 定义：_________________________，属于_______变化。

煤的气化 方程式__________________________________________ 定义：_________________________，属于_______变化。

煤的液化

类型：__________液化和__________液化。

1

资料：

指煤经化学加工转化为液体燃料（包括烃类及醇类燃料）的过程。煤的液化方法主要分为煤直接液化和煤间接液化两大类。

煤直接液化是根据煤与石油烃相比，组成中碳多氢少的特点，采用加氢的方法从煤直接制取液态烃。加氢反应通常在较高的压力和温度下，在有催化剂作用条件下进行。

煤间接液化是先将煤气化以获得一氧化碳和氢（即合成气），然后在催化剂作用下合成为烃类或醇类燃料。由一氧化碳和氢可以合成各种产品，产品的构成主要取决于催化剂的选择性和相应的反应条件。煤间接液化过程为强放热反应。因此，各种间接液化方法的区别在于催化剂的选择性与反应热移除方式的不同。

（2）天然气的综合利用：清洁燃料、合成氨、生产甲醇

生成H2：CH4 + H2O → 3H2 + CO 合成氨：________________________ 生产甲醇：CO + 2H2

→ CH3OH (3)石油的综合利用:

《教材》P96

视频——石油的分馏

组成：多种 组成的混合物， 固定的沸点。

原理：利用各种烃的

不同，将石油不断的加热—→汽化→分馏 冷凝—→液化，分离成不同

的蒸馏产物（叫做馏分，

仍然是______物）；属于_______变化。

产物： 石油 裂化：在一定条件下，将相对分子质量较 、沸点较 的烃断裂为相对分子质量较

的烃的过程。原料： ；目的：提高 的产量。（ 变化）

裂化和裂解 裂解：裂解又叫深度裂化，采用比裂化更高的

，使长链烃断裂为短链烃的过程。裂解的目的：获得 等重要化工基本原料， 变化。

重整：加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为

烃，（如苯或甲苯等），

变化。

【思考】：

“三馏”（干馏、蒸馏、分馏）、“二裂”（裂化、裂解）的区别与联系（条件、产物、目的、意义）

【练习1】下列叙述中，不正确的是( A )

2

A．石油分馏的产物是一种具有恒定沸点的纯净物

B．石油裂化的目的是提高汽油等轻质油的产量

C．石油裂解的原料是石油分馏产物，包括石油气

D．石油炼制过程中发生一系列物理化学变化

【练习 2】下列说法中错误的是

（

D ）

A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B．含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

【板书】：

2、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料

（1）基本概念

单体

：__________________，链节___________________，聚合度__________________ 加聚反应:生成物只有高分子（如乙烯生成聚乙烯）

（2）生成高分子化合物的反应

缩聚反应：生成物除有高分子外，还有小分子（如H2O等）

OOOOnHOCCOH+n HOCH2CH2OHHOCCOCH2CH2OnH【练习3】写出下列加聚反应方程式

（1）丙烯（CH3CH=CH2）合成聚丙烯_______________________________ ____

CHCH2（2）苯乙烯

的加聚________________________________________

ClCHCH（3）氯乙烯

2的加聚________________________________________

（4）乙烯和丙烯加聚

3 (2n-1)H2O

（5）CH2=CH-CH=CH2的加聚

【练习4】下列关于乙烯和聚乙烯的叙述正确的是

（

C ）

A．二者都能使溴水褪色，性质相似 B．二者互为同系物

C．二者最简式相同 D．二者相对分子质量相同

【练习5】某混合气体通过溴水（使其褪色），再通过灼热的氧化铜（使其黑色变红色

），再通过无水白色粉末（使其变蓝色），再通过澄清石灰水（石灰水由清变浑再变清），最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈淡蓝色，这混合气体是（

B ）

A．水煤气

B．出炉煤气

C．石油液化气

D．高炉煤气（含CO、CO2和N2等）

【练习6】某

1mol 链烃

A，在一定条件下完全裂解成

1mol 烷烃

B 和

1mol 烯烃

C，生成的混合气对氢气的相对密度为

14.5。通过计算回答下列问题：

（1）写出链烃

A 可能的结构简式和名称。

（2）烷烃

B 和烯烃

C 可能各是什么？

（3）如果要求

1mol B 完全燃烧时需要氧气的物质的量是整数，那么C只能是什么烯烃？

【练习7】下列说法错误的是（

AC ）

A．石油是只含有C4—C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．石油的分馏是一个化学过程

D．石油裂解得到的裂解气中含不饱和的烯烃

课题：第二节 资源综合利用 环境保护（第2课时）

【教学目标】

知识：了解一些燃料燃烧对环境有不良影响，应选择使用不污染环境或对环境污染小的燃料；应使用和开发化石燃料以外的清洁燃料，综合利用资源和开发新能源具有重要意义。

能力：通过活动探究，培养学生归纳能力、比较能力。

情感：重视实验和讨论，借此来培养善于合作、勤于思考、严谨求实、勇于创新实践的科学精神，通过燃料对环境影响的学习树立保护环境的意识，体会化学与社会发展的关系。

【重点与难点】

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了解燃料燃烧对环境有不良影响（选不污染或污染小的燃料），充分认识环保的重要性。

【教学过程】

【思考1】什么叫酸雨？导致酸雨的主要污染物质是什么？

【思考2】光化学烟雾、臭氧空洞、温室效应、白色污染是大量使用____________引起？而赤潮和水华又主要是大量使用什么引起？

【新课导入】

俗话说：“明枪易躲，暗箭难防”。难防，不等于不防。隐藏在我们身边的无形杀手究竟是什么?下面请第三小组同学代表给大家讲讲。

随着生活条件的不断改善，人们的消遣方式也多种多样，如近年来兴起的家庭宠物热。当我们观赏着鱼儿的嬉戏，聆听着鸟儿的鸣唱，抚摸着温驯的小猫小狗，生活确是情趣盎然，惬意非常。然而，在这惬意的后面却潜伏着疾病的隐患。

【资料1】化石燃料对环境的影响（屏幕显示）

由于化石燃料是目前世界一次能源的主要部分，其开采、燃烧、耗用等方面的数量及对环境的影响也令人关注。对环境的影响最典型的是煤炭开采，包括开采对土地的损害、对村庄的损害和对水体的污染，据不完全统计，迄今为止平均每开采1万吨煤炭塌陷农田0.2 公顷，平均每年塌陷2万公顷。开采时水污染对生态环境的影响也量大面广，平均每开采

1 吨原煤需排放2 吨污水。有些地区，由于水体的严重污染，造成居民用水短缺。

化石燃料在利用过程中对环境的影响主要是燃烧时的各种气体与固体废物和发电时的污染。化石燃料产生的污染物对环境的影响主要有两个方面：一是全球气候变化，燃料中二氧化碳进入大气，使大气中二氧化碳的浓度增大，从而导致温室效应，改变了全球的气候，这是热污染；火电站发电所剩“余热”被排出到河流、湖泊、大气或海洋中，在多数情况下，会使水温升高。例如，这种废热水进入水域时，其温度比水域的温度平均要高出

7～8 度，以致明显改变水域周围的环境。

【资料2】原子能化石燃料对环境的影响（屏幕显示）

核动力是利用铀

-235（或钚-239）在中子轰击下发生裂变，同时释放出核能，将能量用来驱动发电机组，发出电来作为动力。由于核动力的燃料是核燃料（铀或钚），相比于煤或石油具有无气污染，无漏油等问题。它的缺点是存在放射性污染，因此为了保证安全，要求由反应产生的废物应与环境隔离，不让它进入生态环境．目前国内外公认比较好的处理技术是深部地下将反应完全的放射性废物进行玻璃固化后，将其埋藏于数百米深的岩层中。首先在深部岩层中开挖洞室，将玻璃固化体装入不锈钢容器内，然后把容器放入洞底，用湿润

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土材料进行密闭，阻止万一情况下发生的放射性物质向周围的扩散和转移。

【资料3】水力发电对环境的影响（屏幕显示）

水库建造的过程与建成之后，对环境的影响主要包括以下几个方面：

自然方面：巨大的水库可能引起地表的活动，甚至有可能诱发地震。此外，还会引起水位改变，如下游水位降低或来自上游的泥沙减少等，水库建成后，由于蒸发量大，气候凉爽，炎热天气减少。

生物方面：对陆生动物而言，水库建成后，可能会造成大量的野生动植物被淹没死亡灭绝。对水生动物而言，由于上游生态环境的改变，会使鱼类受到影响，导致灭绝或种群数量减少。由于上游水域面积的扩大，使某些生物（如钉螺）的栖息地点增加，为一些地区性疾病的传播、蔓延创造了条件。

物理化学性质方面：流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变，深层水的密度、温度，甚至溶解氧等有所不同，深层水的水温低，而且沉积库底的有机物由于厌氧分解，水体的二氧化碳含量明显增加。

社会经济方面：修建水库可以防洪、发电，也可以改善水的供应和管理，增加农田的产量。不利之处，如受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会结构、地区经济发展等产生影响，若大局计划不周，社会生产和人民生活安排不当，还会引起一系列的社会问题。另外，自然景观淹没与破坏，更是文化和经济上的一大损失，应事先制定保护规划和落实保护措施。

【资料4】“从身边做起与社会责任感

”问题的探讨（屏幕显示）

“要增强全民族的环境意识，保护和合理利用土地、矿藏、森林、水等自然资源，努力改善生态环境

”。这是社会对我们提出的要求。环境保护这一功在千秋大业的工作，决不仅仅是少数专业人员的责任。地球上每一个公民，都有义务来维护周围的环境。

作为肩负新世纪历史重任的青年一代，我们应从小做起、从身边做起，树立环保意识，增强保护环境的社会责任感和紧迫感，并自觉地投入到保护环境的行动中去。

古人说：“千里之行，始于足下。”如果每个人都能从身边做起，会是怎样的结果？

有人做过这样一个算术题：如果把世界上所用纸张的一半加以回收利用，就可满足人们对新纸张需求量的75%，这样不仅可使8 万平方千米的森林免于因造纸而惨遭砍伐，而且可使环境污染显著减轻。又如，使用易拉罐作为饮料容器将消耗大量的铝，而炼铝又消耗大量能源并产生环境污染。而节纸用纸、不喝易拉罐饮料，回收易拉罐却是每个人日常生活中很容易做到的事件。因此，环境保护就在我们每一位的身边。

“一室不扫，何以扫天下

”。胸怀大志的青年朋友，让我们携起手来从身边做起吧!

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【板书】：

二、环境保护与绿色化学

1、环境问题：《教材》P100 主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的________________，以及工农业生产和人类生活所造成的_____________。工业“三废”是指__________、____________、_____________。

【讲述】：

“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。

2、绿色化学：《教材》P101 核心就是_____________________________________________。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是____________________________________________(即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物)，这时原子利用率为100%。

【练习8】在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物。如用丙炔CH3C≡CH合成2-甲基丙烯酸甲酯CH2==C(CH3)COOCH3，欲使原子利用率达到最高，还需要的反应物是（

A ）

A.CO和CH3OH

B.CO2和H2O C.H2和CO2

D.CH3OH和H2

【练习9】“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列反应符合绿色化学概念的是( B ) A．制CuSO4: Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O B．制CuSO4: 2Cu+O2=2CuO CuO+H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O C．制Cu(NO3)2: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O D．制Cu(NO3)2: Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 【练习10】苯乙烯的结构简式为： (1)与溴水反应：

_________________________________________________。

(2)在Ni作用下与足量H2加成：

___________________________________________________。

(3)自身加成生成聚苯乙烯：

___________________________________________________。

【练习11】煤、石油、天然气等能源在地球上已探明的蕴藏量是有限的，以目前人类消耗这CHCH2写出苯乙烯发生反应的化学方程式：

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些能源的速度估算，石油和天然气不过几十年，煤不过几百年就会消耗殆尽，因此进一步开发利用新能源已显得十分迫切。氢气是一种高效而无污染的理想能源，下列（1）～（6）是制取氢气的方法，其中包括正在研发的方案。

（1）电解法：

2H2O＝2H2↑+O2↑

（2）甲烷转化法：

CH4+H2O＝CO+3H2催化剂

（3）水煤气法：C+H2O＝CO+H2

100℃

（4）碳氢化合物热裂法：CH4＝C+2H2

高温

（5）设法将太阳能聚焦产生高温使水分解：2H2O＝2H2↑+O2↑高温

（6）寻找高效催化剂使水分解产生氢气

上述6种方法中你认为可行的、且很有发展前途的方法是哪几种？说明理由。

方法（5）：太阳能是取之不尽的廉价能源．；方法（6）：催化剂大大加快了水的分解速度．

分析：（1）从电解水消耗电能角度分析．

（2）从甲烷是不可再生的化石燃料角度分析．

（3）从水煤气法需消耗能源，且原料用煤的角度分析．

（4）从反应物是化石能源且反应需消耗能量的角度分析．

（5）从原料是贮量较大的水，能量来自可再生的太阳能角度分析．

（6）从原料是贮量较大的水，不需消耗能量的角度分析．

解答：解：（1）电解法：2H2O通电2H2↑+O2↑，消耗电能成本太高，所以不可行．

【练习12】“绿色食品

”是指（

D ）

A．添加了绿色色素的食品

B．原料生产过程中没有污染的食品

C．含有叶绿素的食品

D．原料生产及加工过程中都没有污染的食品

【资料5】探究煤的燃烧形成的酸雨及其危害

煤的主要成分是碳，但含有较多的硫元素，燃烧时产生SO2，SO2

与CO2一样，也能和水反应，生成亚硫酸

(H2SO3) ，亚硫酸在空气中的铁锰氧化物的催化作用下，最终转化为硫酸，另外，煤燃烧时还能产生二氧化氮气体，这也是形成酸雨的一种有害气体。酸雨主要是由大气中二氧化硫成分增多所致，二氧化硫及其氧化物和生成的水化物随雨雪、雾降到地面就形成了酸雨。酸雨能使土壤酸化、养分淋溶、肥力降低；使地面水、地下水酸化，影响植物生长；使水中生物和鱼类大批死亡，甚至绝迹；破坏生态平衡；酸雾能附着在人们的支气管粘膜上，使呼吸道感染，危及人体健康。

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【资料6】汽车用燃料的燃烧

目前，多数汽车使用的燃料是汽油或柴油，它们燃烧时产生的一些物质会直接排放到空气中，对空气造成污染。尾气中的一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物等都是污染物。为了减少汽车尾气对空气的污染，目前在燃料使用和汽车制造技术方面已采取了一些措施，如：（1）改进发动机的燃烧方式，以使汽油能充分燃烧；（2）使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质；（3）使用无铅汽油，禁止含铅物质排放。同时，在管理上，加大检测尾气的力度，禁止没达到环保标准的汽车上路。目前，一些城市的部分汽车已改用压缩天然气

(CNG)或液化石油气

(LPG)作燃料，以减少对空气的污染。

综合上述讨论，可知煤和石油等化石燃料燃烧造成对空气的污染，主要有以下几方面原因：

（1）燃烧中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等；

（2）燃料燃烧不充分，产生一氧化碳；

（3）未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排放到空气中。

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