第二节　资源综合利用　环境保护优秀教案

化学与资源综合利用、环境保护

一、教学目标

（一）知识与技能

（1）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。

（2）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燃烧所造成的环境污染。

（3）了解石油的成分；知道通过石油的分馏及裂化可得到多种化工产品及其用途。

（4）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。

（二）过程与方法

通过本节课和本节课前的预习准备，学会讨论、交流和合作学习。

（三）情感、态度与价值观

了解煤、天然气、石油在国民经济和人民生活中的重要作用，了解使用煤、天然气、石油所带来的环境问题，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。

二、教学重点

煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用。

三、教学难点

石油裂化的原理、加聚反应的原理。

四、教学方式

启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等。

五、教学过程 第一课时

煤、石油和天然起的综合利用

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%

[引入] 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出来的。化石燃料是不可再生能源，其综合利用越来越受人们的重视。

[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。

[阅读] 新闻报道——蜂窝煤重出江湖。

[设问] 煤是不是炭？有人说用煤可以制成布、橡胶等，这是怎么一回事？

[板书] 1、煤的综合利用

[学生活动] 阅读课本P86~87煤的综合利用内容。

[讨论与交流] （1）请用你知道的事实说明煤的成分。

（2）煤的干馏属于化学变化还是物理变化？有哪些主要产品？

（3）为什么要进行煤的气化和液化？

[展示实物] 几种煤的标本。

[提问] 煤主要含有哪些元素？

[学生回答1] 煤是古代植物转变来的，黑黑的、可以燃烧，主要含碳元素。

[学生回答2] 烧煤时可以闻到SO2气味，说明煤中含有硫元素。

[学生回答3] 烧煤时烟囱有水珠，煤中有氢元素。

[学生回答4] 烧煤后会留下煤灰，应该是煤中的无机物造成的。

……

[展示图片] 煤的结构模型

[归纳] 煤主要含碳元素，但不是只含有碳，所以煤不是炭。（引导学生明确碳≠炭）

[讲述] 在很长一段时间里，煤只是作为一种燃料为人们所利用。直到18世纪末，德国、英国利用煤的干馏制取煤气，接着又从煤炼焦的副产品中回收煤焦油，人们才认识到煤除了可以用做燃料外，还是重要的化工原料。

[视频演示] 煤的干馏。

[思考] 煤的干馏与煤的直接燃烧有什么区别？

[设问] 煤和煤干馏的主要产品的用途呢？

[学生回答] 煤——火力发电的原料、焦炭——作还原剂，用于冶炼金属、煤焦油——分离出苯、二甲苯等有机物、焦炉煤气——用作燃料……

[讲述] 煤燃烧时不仅产生我们所需的能量，同时还会生成大量的二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物。为了减少煤燃烧时对环境造成的污染，人们一方面采取措施，改进燃煤技术、改善燃煤质量和排烟设备；另一方面，设法把煤转化成清洁的燃料。煤的气化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，同时煤的燃烧效率等也能够得到提高。

[学生活动] 写出煤的气化过程的主要反应方程式。

[联系实际] 当少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭，反而烧得更旺，这就是煤的气化。

[小结] 煤的综合利用

[过渡] 从2004年能源消费的情况看，我国的煤炭消费量比重明显偏高，天然气与核能比重明显偏低，与世界平均水平相差甚远。天然气是优质清洁能源和化工原料，开发利用天然气对改善我国能源结构、保护生态环境具有十分重要的意义。

[板书] 2、天然气的综合利用

[设问] 城市居民用气，最先发展的是管道煤气，以后产生液化气作为补充，天然气则是近年发展起来的气体燃料。为什么要使用气体燃料呢？

[学生回答1] 气体燃料与空气混合充分，容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的利用率。

[学生回答2] 气体燃料便于运输，使用方便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生。

……

[讲述] 天然气是一种高效、清洁的燃料。随着我国“西气东输”管线的全面贯通，越来越多的地区将使用天然气。今年7月4日前，北京将完成全部煤气置换天然气，成为全国第一个全部使用清洁能源的大型城市。广州市也将在2010年全部完成天然气的置换，届时，一个山更绿、天更蓝、水更清、生活更美好的天然气时代的到来。此外，天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇以及合成分子内含两个或多个碳原子的其他有机化合物。

[介绍] 什么是欧佩克？欧佩克是哪年成立的？目前欧佩克有哪些成员国？

[讲述] 石油被称为“工业的血液”，炼制石油可以得到许多有机化合物。石油的分馏、催化裂化、裂解等都是炼制加工石油的重要手段。

[板书] 3、石油的综合利用

[展示] 原油样品。

[讲述] 未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体。

[设问] 石油是纯净物还是混合物？用什么事实可以证明？

[学生回答1] 是混合物，它有汽油、煤油、柴油等产品。

[学生回答2] 是混合物，它从地下开采出来，因此不可能是纯净物。

……

[归纳] 石油是混合物。它主要是由多种的碳氢化合物组成。

[设问] 谁能举例说明生活中你最熟悉的石油产品，简述它的用途？

[学生回答1] 汽油，用于汽车、摩托车的燃料。

[学生回答2] 煤油用作飞机燃料、煤油炉燃料。

[学生回答3] 柴油可用作发动机的燃料。

[学生回答4] 沥青用来铺路，石蜡用作化工原料。

[学生回答5] 金属钠保存在石蜡油或煤油中。

……

[设问] 刚才所说的汽油或柴油是通过什么方法得到的？

[学生回答] 通过石油的分馏可得到汽油和柴油等。

[学生活动] 观看视频“石油的分馏”并阅读课文P87有关内容。

[讨论与交流] （1）什么叫分馏？

（2）分馏的设备：分馏塔

（3）主要产品：轻质油（汽油、煤油、柴油等）和重油（含碳原子较多）

（4）产品特点：轻质油少（社会需要量大）、重油多（社会需要量小）

[追问] 如何才能将过剩的重油变成轻质油？试从化学键与能量关系分析。

[讨论与交流] （1）什么是裂化？裂化与裂解有什么区别？

（2）催化裂化的目的：提高汽油的产量。

（3）写出十六烷裂化、裂解的化学方程式，分析其化学键的断裂与形成过程。

（4）联想石蜡油分解实验，了解裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要的化工原料。

[学生活动] 阅读课本图4-6原油的分馏及裂化的产品和用途示意图。

[小结] 石油的综合利用

[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。

[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。

[展示图片] 用聚乙烯制成的产品

[学生活动] 写出乙烯合成聚乙烯的化学方程式。

[动画演示] 乙烯的聚合反应。

[讲述] 高分子化合物及其特征。

[设问] 前面学过的基本营养物质中，有哪些是高分子化合物？

[学生回答] 淀粉、纤维素和蛋白质。（强调油脂不属于高分子化合物。）

[学生汇报] 一些常见的高分子化合物及其用途。

[总结] 化石燃料的使用既给予了人们方便，推动了人类的文明，同时也造成了环境的污染。我们应辨证地认识发展生产和治理环境的关系。化石燃料是不可再生的资源，寻找新的能源是有待解决的问题。

[巩固练习]

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。

教学设计说明：

1、本节教学属于了解性知识，若按常规教学，以讲为主，学生会感到枯燥、乏味，难以接受。结合本节内容的特点，采取阅读、讨论、总结、归纳为主，充分发挥学生的主体作用，提高学生的阅读能力、思维能力、分析能力、归纳能力、总结能力。

2、课堂上尽量将多媒体进行整合，通过实物、图表、多媒体课件等增加信息量，增强学生的参与度，激发学生的学习兴趣，有效地获取信息。

3、煤、天然气和石油的成分、煤和石油的综合利用、有机高分子化合物、石蜡油分解生成乙烯、蒸馏原理等知识学生已经在前面的学习中了解过，为此，教学中采取复习、4、石油裂化原理、加聚反应的原理是本节课的教学难点。教学过程中紧扣学过的化学反应的实质，通过书写化学方程式并分析化学键的断裂和形成的特点来增加学生的感性认识，并在课后以习题的形式加深理解。

第二课时 环境保护与绿色化学

前言：通常所说的环境问题，主要是指由于人类不合理的开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。

[板书] 一、环境污染的分类

1．按环境要素分：＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；

2．按人类活动分：＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿；

3．按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染

二、介绍几类环境污染及其防治

三、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

［例题1］绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）：（ ） A ＋C2H5Cl→＋HCl B ＋C2H5OH→＋H2O C ＋CH2＝CH2→

D [思考与交流] →＋HBr； ＋H2→

1、某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？

2、回收利用废旧合成材料主要有哪些途径？

3、合成材料的生产和使用与环境保护、协调发展是一个社会问题，很多具体问题就现实地

摆在我们面前，例如，是限制使用聚苯乙烯快餐盒，还是回收利用？

［例题2］为了降低硫氧化物造成的污染，一种方法是在含硫燃料（如煤）中加入生石灰，这种方法称作“钙基固硫”．采用这种方法“固硫”的反应为（

） A.2CaO+2S==2CaS+O2 B.S+O2===SO2 C.CaO+SO2===CaSO3 D.2CaSO3+O2===2CaSO4

课外阅读：

1．大气污染

对大气造成污染的污染物有：SO2、NO、NO2、H2S、CxHy、粒子状污染物、氟化物（F）、铅及其化合物（Pb）、挥发性有机物和放射性元素等。SO2、NO、NO2等物质主要来源于用煤、硝酸工业、硫酸工业、汽车尾气等。它们可以形成酸雨（酸雨是指pH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象），使湖泊水质酸化，毒害水生物、植物，以及使土壤酸化，破坏农作物、森林等；氟化物（F）、氮氧化物可以破坏臭氧层。CO、NO能与人体血红蛋白结合，使动物因缺氧而死亡。NO、NO2、CO、CxHy等还参与光化学烟雾的形成。

大气污染物主要通过呼吸道进入人体，也有少量通过接触和刺激体表进入人体。人体吸入的空气经过鼻腔、咽部、喉头、气管、支气管后进入肺泡，并在肺泡上进行气体交换。当血液通过肺泡毛细管时，放出二氧化碳，吸收氧气。含氧的血液被输送到人体各部分，供人体组织和细胞新陈代谢用。如果生活在烟雾迷漫的环境中，空气中的有毒、有害污染物就会溶于体液或沉积在肺泡上，轻者会使上呼吸道受到刺激而有不适感，重者会引起疾病，使呼吸道和肺功能损害，引起病变。

大气污染对人体健康的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒和致畸致癌作用等三种。震惊世界的伦敦烟雾事件就是典型的急性中毒事件。

1952年12月5日至8日，英国首都伦敦市上空烟雾弥漫，煤烟粉尘积蓄不散，造成了震惊一时的烟雾事件。这起事件使4000名健康市民因此死亡。在毒雾事件之后的两个月内，8000名患肺部疾病的人也因吸入过多的有毒物质而停止呼吸。据调查．英国伦敦从1873年一1962年共发生过6次重大的烟雾公害事件，每次都造成成千上万的人发病，甚至死亡。直至1965年以后，伦敦由于采取了排烟脱硫等治理措施，才没再

出现烟雾杀人的事件。

治理：调整资源结构，开发新能源（太阳能、氢能、风能、地热等），减少使用煤、石油、天然气等化石燃料（或对燃料进行脱硫使用），减少工业废气排放，对废气进行回收净化再利用等。大力植树造林严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强监测。

2．水体污染

水污染的来源：

水体污染主要来自工业废水、农业用水、生活污水。

水污染的危害：

水体污染影响工业生产、增大设备腐蚀、影响产品质量，甚至使生产不能进行下去。水的污染，又影响人民生活，破坏生态，直接危害人的健康，损害很大。水体被污染必将影响整个地球的环境，对人类产生严重的危害。

(1)危害人的健康：水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。砷、铬、铵类、苯并芘等，可诱发癌症。

(2)对工农业生产的危害

水质污染后，工业用水必须投入更多的处理费用，造成资源、能源的浪费，食品工业用水要求更为严格，水质不合格，会使生产停顿。农业使用污水，使作物减产，品质降低，甚至使人畜受害，大片农田遭受污染，降低土壤质量。海洋污染的后果也十分严重，如石油污染，造成海鸟和海洋生物死亡。

(3)水的富营养化的危害

在正常情况下，氧在水中有一定溶解度。溶解氧不仅是水生生物得以生存的条件，而且氧参加水中的各种氧化还原反应，促进污染物转化降解，是天然水体具有自净能力的重要原因。含有大量氮、磷、钾的生活污水的排放，大量有机物在水中降解放出营养元素，促进水中藻类丛生，植物疯长，使水体通气不良，溶解氧下降，甚至出现无氧层。以致使水生植物大量死亡，水面发黑，水体发臭形成“死湖”、“死河”、“死海”，进而变成沼泽。这种现象称为水的富营养化。富营养化的水臭味大、颜色深、细菌多，这种水的水质差，不能直接利用，水中断鱼大量死亡。水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类

（如蓝藻

、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。

淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响

人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。

赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。赤潮发生必须具备以下条件：

①海域水体高营养化；

②某些特殊物质参与作为诱发因素，如：维生素B1、B12、铁、锰、脱氧核糖核酸；

③环境条件，如水温、盐度等也决定着发生赤潮的生物类型。

赤潮不仅给海洋环境、海洋渔业和海水养殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生命都有影响。主要包括两个方面：

①引起海洋异变，局部中断海洋食物链，使海域一度成为死海；

②有些赤潮生物分泌毒素，这些毒素被食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物，则会导致中毒甚至死亡。

3．固体废弃物污染及其治理

（1）固体废弃物污染

固体废弃物是指人类在生产和生活中丢弃的固体和泥状物，如采矿业的废石、尾矿、煤矸石；工业生产中的高炉渣、钢渣；农业生产中的秸秆、人畜粪便；核工业及某些医疗单位的放射性废料；城市垃圾等等。若不及时清除，必然会对大气、土壤、水体造成严重污染，导致蚊蝇孳生、细菌繁殖，使疾病迅速传播，

危害人体健康。

（2）处理固体废弃物的方法：

目前世界上生活垃圾处理主要是卫生填埋、堆肥和回收利用三种方式。

回收利用废旧合成材料主要有三种途径，一是通过熔融再生重新做成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。

绿色化学与清洁生产

绿色化学的核心是要利用化学原理从源头消除污染。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、社区安全和人身健康的环境友好产品。绿色化学化工的目标是寻找充分利用原材料和能源，且在各个环节都洁净和元污染的反

应途径和工艺。对生产过程来说，绿色化学包括：节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性；对产品来说，绿色化学旨在减少从原料的加工到产品的最终处置的全周期的不利影响。