第二节　资源综合利用　环境保护教案2

资源综合利用

环境保护

知识

教

学

目

标

与

技能

过程

与

方法

情感

态度

价值观

重

点

化石燃料的综合利用和开发新能源的重要意义

难

点

化石燃料的综合利用

第二节

资源综合利用与环境保护

一、煤、石油和天然气的综合利用

1．煤的综合利用

（1）煤成分：复杂的混合物；含有：碳、氢、氮、硫、氧等元素。

知

识

结

构

与

板

书

设

计

（2）煤的综合利用：干馏、液化和汽化

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。

煤的汽化：C（s）+H2O （g）2．天然气

（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。

3．石油

（1）石油的成分：碳氢化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。

（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 CO（g）+H2

（g）

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

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

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

过程。

规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油的产量。

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。

重整：在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。

4．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料

教学过程

教学方法、手段、教学步骤、内容

师生活动

2004年一次能源消费构成

[板书] 第二节

资源综合利用与环境保护

一、煤、石油和天然气的综合利用

[讲]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

[板书]1．煤的综合利用

[讲]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］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］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。

煤干馏的主要产品和用途

［讲］煤的汽化原理：有机物转化为可燃气体。

[板书] 煤的汽化：C（s）+H2O （g） CO（g）+H2

（g）

［讲］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］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。

［阅读］资料卡片---甲烷水合物

［点击试题］最近，新华社的一条消息中披露：我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半；而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体（CH4·H2O（1）下列说法中正确的是（填序号）___________。

A．CH4·H2O

B．CH4·H2O的组成元素有3

C．CH4·H2O中CH4和H2O的质量比为1：1

D．

（2）可燃冰的发现为我国在新世纪使用高效新能源开辟了广阔的前景。你认为能开发利用的新能源还有（至少填写二种）___________，_____________。

［讲］（1）溶剂是能够溶解其他物质的物质，溶剂与溶质间没有固定的组成，而CH4·H2O的组成固定故A不正确。CH4中含C．H二元素，H2O中含H、O二元素，故CH4·H2O由C．H、O三元素，组成B正确。CH4·H2O分子中CH4与H2O的物质的量之比为1：1，而其式量不等则C不正确。CH4·H2O可燃是由于分解产生CH4的原因，故D不正确。

（2）新能源是指以新技术为基础，系统开发利用的能源包括太阳能、生物能、风能、地热能、氢能源等。

[复习] 初中有关石油的知识。

［讲］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］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。

[板书]规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油的产量。

［讲］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。

重整：在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。

［讲］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。

图4-6原油的分馏及裂化产品用途示意图

［讲］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］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］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。

［讲］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］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？

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］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。

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？

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。

教学回顾：

资源综合利用与环境保护

1．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知识

教

与

学

过程

技能

或对环境污染小的燃料

2．了解在化石燃料中，天然气是比较清洁的燃料

3．应使用和开发化石燃料以外的清洁能源，综合利用资源和开发新能源具有重要意义

1．自主学习，培养学生自学能力

2．通过活动探究，通过化石燃料对环境的影响和新能源的开发，培养学生归纳能力，比较能力

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，同时通过燃料对环境的影响的学目

与

方法

标

情感

态度

价值观

习来环境保护的意识，体会化学与社会发展的关系。

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重

点

污染小的燃料， 难

点

充分认识保护环境的重要意义

知

二、环境保护与绿色化学

识

结

构

与

板

书

设

计

1．环境问题的含义

2．保护环境工作者当前的任务：

（1）对环境情况的监测

（2）三废的治理

（3）寻找源头治理环境污染的生产工艺要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。

3．绿色化学

核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，实施清洁生产

教学过程

教学步骤、内容

［展示］有关环境污染的图片以及优美的环境图片

背景知识回顾

1．通常所说的三废是指、和。

2．绿色食品是指的食品，白色污染是指。

［板书］二、环境保护与绿色化学

1．环境问题的含义

2．保护环境工作者当前的任务：

（1）对环境情况的监测

（2）三废的治理

（3）寻找源头治理环境污染的生产工艺要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。

环境污染：工农业生产和人类活动排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就发生不良变化，危害人类健康和生存。

3．环境污染的分类：

（1）按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染；

（2）按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染；

（3）按造成污染的性质分：化学污染、生物污染、物理污染、固体废弃物污染、能源污染。

教学方法、手段、师生活动

4．大气污染的来源、危害、治理

（1）主要污染物：二氧化物、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘、煤尘、放射性物质等

（2）来源：煤石油的燃烧，矿石冶炼，汽车尾气，工业废气等。

（3）危害：危害人类健康、影响植物生长、破坏建筑材料、改变地球气候。

案例分析一：伦敦烟雾事件

讨论：“温室效应”与全球变暖

（4）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，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。

5．水污染的来源、危害、治理

（1）来源：石油炼制、工业废水、生活废水、使用过农药、化肥的农田排水、降水淋洗大气污染物和地面淋洗固体垃圾等。

（2）危害：污染水源，改变水质，加剧水源危害。造成水体富营养化，破坏海滨风景区。

案例分析二：日本的水俣病、水华、赤潮

（3）治理：控制污水任意排放，对污水进行净化处理，改善用水制度，研究无污染新工业，合理、科学地施用化肥、农药。

6．居室污染的来源、危害及防治措施

（1）来源：煤、石油、液化气、天然气等的燃烧，煎、炒、烘、烤等高温烹调加工中产生的烟雾，烟草的燃烧，电器发出的电磁波，地毯中的螨虫，建筑装潢材料产生的甲醛、放射性稀有气体氡，化妆品，日用化学品，家宠等。

（2）危害：引起人体呼吸道、消化道等疾病，导致各种癌症、皮肤病、传染病，影响婴幼儿智力和发育等。

（3）主要污染物：CO、CO2、NH3、NOx、SO2、酚类、烟雾、烟尘、放射性稀有气体氡、电磁波、螨虫、细菌、病毒等

（4）防治措施：保持室内清洁通风、对电器辐射采取防护措施，并保持距离、厨房要有通风换气设施、宠物要经常洗浴，养成良好的排便习惯，并注意及时清除、女性朋友要慎用化妆品和日常化学用品、建议男士少抽烟或不抽烟

［板书］3．绿色化学

核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，实施清洁生产。

（1）满足人们的物质需要生产出优质产品

（2）合理使用自然资源，能物尽其用，原料尽可能100%成为产品。

（3）生产整个过程不污染环境，尽可能使用过的产品可回收利用。

按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。

［小结］绿色化学的主要特点：

1．充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；

2．在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；

3．提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；

4．生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。

教学回顾：