第二节　资源综合利用　环境保护优质课教案设计

必修2第四章 第二节

资源综合利用与环境保护(第1课时) 一、教学目标

知识与技能：

1、知道化石燃料是重要的自然资源

2、了解化石燃料燃烧对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料

3、认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义

过程与方法：

1、自主学习，培养学生自学能力

2、通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会物质检验的一般方法

情感态度与价值观：

1、培养学生对社会的关注意识

2、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

二、教材分析和学情分析

化学研究和应用的一个重要目标就是开发和利用自然界中一切可能的物质资源和能量资源，为人类生存和社会发展提供必要的物质和能源基础；同时,应该注意到这一过程必须同自然环境相互协调，走可持续发展的道路。这是贯穿本章始终的核心观念。本章作为高中必修模块的结尾，不仅对于学生总结复习很重要，而且对于学生进一步确定、学习后续的选修模块乃至选择自己未来升学和就业方向都可能会产生一定的影响。

①从科学知识的角度，有利于学生将前面所学过的知识和技能进行必要的梳理、归纳和拓展。

②从科学、技术和社会相互作用背景的角度，有利于学生加深体会化学在综合利用自然资源的作用，学会辨证地看待人类和自然协调发展中可能会遇到的问题，并培养做出明达决策的意识和能力。

三、教学重难点

教学重点：化石燃料的综合利用和开发新能源的重要意义

教学难点：化石燃料的综合利用. 四、教学方法：讲述法、启发法、讨论法等

五、教学过程

【导入】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。现在我们首先学习有关煤的综合利用的相关知识

一、煤、石油和天然气的综合利用

【板书】1、煤的综合利用

【讲解】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】（1）煤成分：复杂的混合物；含有：碳、氢、氮、硫、氧等元素。

【讲解】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】（2）煤的综合利用：干馏、液化和汽化

【讲解】煤的干馏是把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。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。

【投影】煤干馏的主要产品和用途

【讲解】煤的汽化原理：有机物转化为可燃气体。[来源:学,科,网]

【板书]】煤的汽化：C（s）+H2O （g） CO（g）+H2

（g）

【讲解】煤的液化原理：直接液化、间接液化。

【过渡】提问天然气主要成分？

【板书】2、天然气【讲解】天然气的主要用途：化石燃料、化工原料。

【板书】（1）化石燃料（2）化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物。

【复习】初中有关石油的知识。

【讲解】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

（1）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】（2）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更有用的混合物的过程。

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。

【投影】

【板书】规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油的产量。

【讲解】在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700～800℃，有时甚至高达1000℃以上），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。工业上把这种方法叫做石油的裂解。所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。

【板书】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。

【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。

【投影】图4-6原油的分馏及裂化产品用途示意图

【讲解】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。

【讲解】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

【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。

CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+……

→-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+……

→-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-……

【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。[来源:学.科.网Z.X.X.K]

【讲解】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。 【讲解】高分子化合物及其特征。乙烯为单体，重复结构单元－CH2－CH2－称为链节，n为聚合度－表示高分子化合物中所含链节的数目。

【设问】

前面学过的基本营养物质中，有哪些是高分子化合物？

【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。

【讲解】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。

【投影】图4-8塑料制品的回收与利用

【思考与交流】

1、回收利用废旧合成材料的途径？

2、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

壁虎能在光滑的墙壁上行走自如，甚至能贴在天花板上。这表明，壁虎的“脚”底与物体表面之间必定存在很强的特殊黏着力，但这种力量究竟从何而来呢？[来源:学*科*网]

科学家对壁虎进行了研究，发现它的每只“脚”底部长着大约50万根极细的刚毛，而每

根刚毛末端又有约400 ～1000根更细的分支。这种精细结构使得刚毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生“范德瓦尔斯力”。据计算，一只大壁虎的4 只“脚”产生的总作用力压强相当于10个大气压。而这种力的产生靠的是分子间的范德华力人们从壁虎脚的附着力得到的启示今后有可能派上用场，如用于研制爬墙机器人，或研制世界上第一种乾性粘合剂。

【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。

课后练习

I 下列题目你必须认真完成（限时5分钟）

1．下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(

) A．石油裂解得到的汽油是纯净物

B．石油产品都可用于加成反应

C．天然气是一种清洁的化石燃料

D．煤就是碳，属于单质

2.

煤高温干馏的产物中，可用作燃料的是

（ ）

A．粗苯

B．煤焦油 C．焦炉气

D．粗氨水

3.下列各组变化中，前者是物理变化，后者是化学变化的是

（ ）

A．煤的气化、煤的干馏

B．用盐酸除金属表面的锈、食盐水导电

C．石油的分馏、石油的裂化

D．热的饱和KNO3溶液降温析出晶体、二硫化碳洗涤试管内壁上的硫

4.石油裂解的目的和原理是(

) A．使长链的烃深度裂化，断裂成各种短链的气态不饱和烃和少量液态烃

B．使直链烃转化为芳香烃

C．避免炭化结焦

D．除去石油中的杂质

5．“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观象冰。1体积“可燃冰”可贮载100～200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是( ) A．“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源 B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源

C．“可燃冰”提供了水可能变成油的例证

D．“可燃冰”的主要可燃成份是甲烷

6.下列叙述不正确的是( ) A.煤、石油、天然气是取之不尽，用之不竭的

B.煤是由无机物和有机物所组成的复杂的混合物，主要含碳和氢两种元素

C.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

D.煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的

II 下列题目你可以选择完成（限时12分钟）

7.煤的干馏(

) A．就是煤的燃烧过程 B．是在空气中加热的过程

C．是隔绝空气加强热使煤分解的过程 D．是一个物理变化

8.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是 ( ) A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B. 在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料 C. 将煤变为煤饼作燃料

D．将石油裂解制得乙烯等化工原料

9.可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是(

) A．乙醇

C．NaOH溶液

B．溴的四氯化碳溶液

D．盐酸

10．关于裂解与裂化的叙述中，不正确的是(

) A．裂解的目的是获得石油化工的基本原料，裂化是以生产汽油为主要目的，它们的产

物中都含有不饱和烃

B．裂解与裂化都是为了得到气态烃

C．裂解与裂化都是使相对分子质量大的烃断裂为相对分子质量小的烃的过程

D．裂解需要比裂化更高的温度，因此裂解又叫做“深度裂化”

11．下列有关说法错误的是(

) 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．石油的分馏是物理变化

C．石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测得的是混合液的温度

D．石油分馏得到的汽油仍是混合物

12．下图是实验室干馏煤的装置图，根据图回答下列问题。

(1)指出图中各仪器的名称：

b：____________，c：____________，d：____________。

(2)装置c的作用：

________________________________________________________________________，

有机物可通过____________的方法使其中的重要成分分离出来。

(3)e处点燃的气体是__________，火焰呈______色。

13. 一氧化碳和氢气在443K～473K、钴（Co）作催化剂的条件下，可以反应生成n＝5～8的烷烃，这是人工合成汽油的方法之一。

（1）写出用CnH2n2表示的人工合成汽油的化学方程式：________________。

（2）如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO和H2，当完全反应后，合成塔内温度不变，而压强降低到原来的2。通过计算说明这时有无汽油生成。

5（3）要达到上述合成汽油的要求，CO和H2的体积比的取值范围是多少?

III 下列题目你可以尝试完成（限时8分钟）

14. 现以C8H18为原料经裂解制得乙烯，进而制得1,2­二溴乙烷，根据如图所示装置，结

合有关知识回答问题：

(1)制取乙烯的化学方程式为

________________________________________________________________________

(2)制取的二溴乙烷可能混有一些杂质，这些杂质可能是_____ ______（写出一种结构简式）

(3)冷凝管的进出水方向为_______，使用冷凝管的目的是_________________________。

(4)设计三种简单的实验证明广口瓶内发生的是加成反应而不是取代反应：

①第一种__________________________________________________________；

②第二种__________________ ___________________________________；

③第三种_________________________________________________________。