新課標必修二4.2化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護示范教案

第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護教學(xué)目標:1.認識煤、石油和天然氣等化石燃料綜合利用的意義。2.以聚乙烯為例，了解高分子材料在生活等領(lǐng)域中的應(yīng)用及可能帶來的環(huán)境問題。3.認識化學(xué)在環(huán)境保護中的作用，樹立綠色化學(xué)的觀念。教學(xué)重點：煤、石油、天然氣的綜合利用，特別是石油的利用；通過環(huán)境保護和綠色化學(xué)的有關(guān)知識，使學(xué)生加強環(huán)保意識并培養(yǎng)綠色化學(xué)的理念。教學(xué)難點：石油裂化的原理。課時:煤、石油和天然氣的綜合利用1課時；環(huán)境保護與綠色化學(xué)1課時。教學(xué)方法:可利用圖表、數(shù)據(jù)、觀看有關(guān)錄像資料、研討或結(jié)合當?shù)厍闆r組織學(xué)生參觀化工廠、煉油廠、科研院所、環(huán)保部門。結(jié)合當?shù)鼗蚱渌胤轿廴净蛭廴局卫砬闆r，展開調(diào)查，組織學(xué)生上網(wǎng)查找資料，開展相關(guān)的研究性學(xué)習(xí)。教學(xué)過程:第一課時[引課]工業(yè)生產(chǎn)需要大量原料，消耗大量能源，在得到產(chǎn)品的同時產(chǎn)生了大量廢氣、廢水、廢渣。處理不當就會造成環(huán)境污染。氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨和赤潮等全球性和區(qū)域性環(huán)境問題，正在威脅著人類的生存和開展，保護自然環(huán)境已成為實現(xiàn)人類社會可持續(xù)開展的重要課題。今天我們開始學(xué)習(xí)幾種重要的能源和環(huán)境保護的有關(guān)內(nèi)容。[板書]第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護一、煤、石油和天然氣的綜合利用[講述]迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時也是重要的化工原料。如何實現(xiàn)化石燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料所造成的環(huán)境污染，是人類面臨的最大挑戰(zhàn)。[過渡]現(xiàn)在我們首先學(xué)習(xí)有關(guān)煤的綜合利用的相關(guān)知識。[板書]1、煤的綜合利用[講述]煤是由有機物和無機物所組成的復(fù)雜的混合物，主要含有碳元素，此外還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素以及無機礦物質(zhì)。[板書]〔1〕煤成分：復(fù)雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。[投影][講述]煤的綜合利用主要是通過煤的干餾、煤的液化和汽化獲得潔凈的燃料和化工原料。[板書]〔2〕煤的綜合利用：干餾、液化和汽化。[講述]煤的干餾是把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。在煤干餾的過程中，可以生成焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣等。其中焦炭是冶金工業(yè)的重要原料；煤焦油中含有各種烴的同系物和酚類，是重要的化工原料，焦爐氣中含有甲烷、乙烯、一氧化碳等氣體燃料，是重要的燃料；粗氨水可以生產(chǎn)化肥。這樣，煤就可以得到綜合利用。[板書]煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產(chǎn)品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。[投影]表4-2煤干餾的主要產(chǎn)品和用途[講解]煤的汽化原理：有機物轉(zhuǎn)化為可燃氣體。[板書]煤的汽化：C〔s〕+H2O〔g〕CO〔g〕+H2〔g〕[講解]煤的液化原理：直接液化、間接液化。[板書][過渡]提問天然氣主要成分？[板書]2、天然氣[講述]天然氣的主要用途：化石燃料、化工原料。[板書]〔1〕化石燃料〔2〕化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成多個碳原子的有機化合物。閱讀]資料卡片---甲烷水合物[例題］最近，新華社的一條消息中披露：我國南海海底發(fā)現(xiàn)巨大的“可燃冰”帶，能源總量估計相當于中國石油總量的一半；而我國東海“可燃冰”的蘊藏量也很可觀……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶體〔CH4·H2O〕．請結(jié)合初中化學(xué)知識答復(fù)以下問題：〔1〕以下說法中正確的選項是〔填序號〕___________________________．A．CH4·H2O晶體中水是溶劑B．CH4·H2O的組成元素有3種C．CH4·H2O中CH4和H2O的質(zhì)量比為1：1D．可燃冰能燃燒，說明水具有可燃性〔2〕可燃冰的發(fā)現(xiàn)為我國在新世紀使用高效新能源開辟了廣闊的前景．你認為能開發(fā)利用的新能源還有〔至少填寫二種〕__________________，__________________．[講解]〔1〕溶劑是能夠溶解其他物質(zhì)的物質(zhì)，溶劑與溶質(zhì)間沒有固定的組成，而CH4·H2O的組成固定故A不正確．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，組成B正確．CH4·H2O分子中CH4與H2O的物質(zhì)的量之比為1：1，而其式量不等那么C不正確．CH4·H2O可燃是由于分解產(chǎn)生CH4的原因，故D不正確．〔2〕新能源是指以新技術(shù)為根底，系統(tǒng)開發(fā)利用的能源包括太陽能、生物能、風能、地熱能、氫能源等．[復(fù)習(xí)]初中有關(guān)石油的知識。[講述]石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和環(huán)烷烴所組成的混合物。石油的大局部是液態(tài)烴，同時在液態(tài)烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。石油主要含有碳和氫兩種元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素。石油的化學(xué)成分隨產(chǎn)地不同而不同。[板書]3、石油〔1〕石油的成分：碳氫化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。[講解]石油的煉制：原油成分復(fù)雜，還含有水和氯化鈣、氯化鎂等鹽類。原油必須先經(jīng)過脫水、脫鹽等處理過程，才能進行煉制。經(jīng)過脫水、脫鹽的石油主要是烴類的混合物，因此沒有固定的沸點。給石油加熱時，低沸點的烴先氣化，經(jīng)過冷凝先別離出來。隨著溫度升高，較高沸點的烴再氣化，經(jīng)過冷凝也別離出來。這樣繼續(xù)加熱和冷凝，就可以把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物。這種方法叫做石油的分餾。工業(yè)上分餾石油是在分餾塔中進行。石油通過分餾的方法獲得汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)液體燃料。但產(chǎn)量不高，僅占石油總質(zhì)量的25％左右。為了提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，在石油工業(yè)上采用了裂化的方法。裂化就是在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。[板書]〔2〕石油的煉制：分餾---利用原油中各成分沸點不同，將復(fù)雜的混合物別離成較簡單更有用的混合物的過程。裂化---在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。[投影][板書]規(guī)律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產(chǎn)量。[講解]在石油化工生產(chǎn)過程里，常用石油分餾產(chǎn)品〔包括石油氣〕作原料，采用比裂化更高的溫度〔700～800℃，有時甚至高達1000[板書]裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。[講解]三大合成材料與煤、石油、天然氣的關(guān)系，聚乙烯塑料的合成及應(yīng)用。[投影]圖4-6原油的分餾及裂化產(chǎn)品用途示意圖[講解]聚乙烯的生成原理：在適當溫度、壓強和有催化劑存在的情況下，乙烯雙鍵里的一個鍵會斷裂，分子里的碳原子能互相結(jié)合成為很長的鏈。CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+……→-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+……→-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-……[板書]〔3〕石油重要產(chǎn)品：[投影]聚乙烯顆粒：[講述]聚乙烯及聚丙烯與白色污染關(guān)系，提醒同學(xué)們保護環(huán)境，不亂丟塑料垃圾。[投影]圖4-8塑料制品的回收與利用[思考與交流]1、回收利用廢舊合成材料的途徑？2、通過必要的數(shù)據(jù)論證限制生產(chǎn)使用聚苯乙烯快餐盒的意義。[閱讀]科學(xué)視野———壁虎的腳與膠粘劑壁虎能在光滑的墻壁上行走自如，甚至能貼在天花板上。這說明，壁虎的“腳”底與物體外表之間必定存在很強的特殊黏著力，但這種力量究竟從何而來呢？科學(xué)家對壁虎進行了研究，發(fā)現(xiàn)它的每只“腳”底部長著大約50萬根極細的剛毛，而每根剛毛末端又有約400

～1000根更細的分支。這種精細結(jié)構(gòu)使得剛毛與物體外表分子間的距離非常近，從而產(chǎn)生“范德瓦爾斯力”。據(jù)計算，一只大壁虎的4

只“腳”產(chǎn)生的總作用力壓強相當于10個大氣壓。而這種力的產(chǎn)生靠的是分子間的范德華力人們從壁虎腳的附著力得到的啟示今后有可能派上用場，如用于研制爬墻機器人，或研制世界上第一種乾性粘合劑。[小結(jié)]略[作業(yè)]P921、2、4[板書方案]第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護一、煤、石油和天然氣的綜合利用1、煤的綜合利用〔1〕煤成分：復(fù)雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。〔2〕煤的綜合利用：干餾、液化和汽化。煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產(chǎn)品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。煤的汽化：C〔s〕+H2O〔g〕CO〔g〕+H2〔g〕2、天然氣〔1〕化石燃料〔2〕化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成多個碳原子的有機化合物。3、石油〔1〕石油的成分：碳氫化合物混合物；元素碳、硫、氧、氮等。〔2〕石油的煉制：分餾---利用原油中各成分沸點不同，。將復(fù)雜的混合物別離成較簡單更有用的混合物的過程。裂化---在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的烴的過程。規(guī)律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產(chǎn)量裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。〔3〕石油重要產(chǎn)品：第二課時[復(fù)習(xí)]煤的干餾及石油的煉制原理[圖片導(dǎo)學(xué)][板書]二、環(huán)境保護與綠色化學(xué)[講解]環(huán)境問題是指由于人類不合理開發(fā)和利用自然資源而造成對生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)和人類生活造成的環(huán)境污染。對環(huán)境情況的監(jiān)測、三廢治理、尋找源頭治理環(huán)境污染的生產(chǎn)工藝等，都是當今化學(xué)工作者的首要任務(wù)。[板書]1、環(huán)境問題：化學(xué)工作者的首要任務(wù)：[交流1]自己掌握的有關(guān)環(huán)境監(jiān)測的一些內(nèi)容。[講解]要了解環(huán)境污染情況，消除和控制污染以及研究污染物的形態(tài)、含量等進行分析鑒定，提供可靠的分析數(shù)據(jù)。化學(xué)工作者正承當著繁重的環(huán)境監(jiān)測工作。[交流2]導(dǎo)致環(huán)境污染的主要因素有那些？[講解]除了自然因素外，大氣污染物主要來自化石燃料和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣及攜帶的顆粒物；工業(yè)生產(chǎn)中的廢水〔廢液〕往往含有復(fù)雜成分，任意排放會導(dǎo)致土壤水源污染，需經(jīng)過多步處理才能到達排放標準。廢渣等固體廢棄物的處理兼有減少環(huán)境污染及資源回收兩個重要目的?；瘜W(xué)在治理三廢方面發(fā)揮著重要作用。[板書]2、大氣污染物、工業(yè)生產(chǎn)中的廢水、廢渣等固體廢棄物。[思考與交流]1.硫氧化物〔SOX〕和氮氧化物〔NOX〕是酸雨形成的主要元兇，工業(yè)上常利用一些廉價易得的化學(xué)物質(zhì)反響加以控制、消除或回收利用。請舉例說明這些方法的原理和類型。[學(xué)生匯報]利用化學(xué)方法可以控制硫和氮氧化物，進而控制酸雨等危害。例如，針對我國以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點，主要采取燃料預(yù)脫硫、爐內(nèi)脫硫和煙囪排氣除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3水等吸收脫硫。CaO(s)+SO2(g)CaSO3(s)2CaSO3(s)+O2(g)2CaSO4(s)SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3[板書]3、酸雨控制：生石灰脫硫[思考與交流]2.含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水庫和近海海域，造成了水體的富營養(yǎng)化，出現(xiàn)藻類大量繁殖形成赤潮、水華等嚴重污染問題。你認為在農(nóng)村和城市造成的這種水體污染各有什么特點，查閱資料了解有關(guān)污染和治理的情況。[學(xué)生匯報]工業(yè)生產(chǎn)廢水和污水的不適當排放、化肥的不合理使用以及生活污水任意排放會造成嚴重水體和水源污染。例如，我們?nèi)粘Ｊ褂玫暮铣上礈靹┏Ｓ枚嗑哿姿猁}作為助洗劑，在水體中經(jīng)藻類的微生物催化后，容易水解為磷酸鹽，成為引起水體富營養(yǎng)化的污染物。[板書]水體富營養(yǎng)化污染物：氮、磷化合物。[投影]水華圖片并講解：水華的形成原理、水華與赤潮的關(guān)系。[講解]為盡最大限度防止污染，我們應(yīng)首先實行清潔生產(chǎn)及采用綠色化學(xué)原理。清潔生產(chǎn)可以概括為：采用清潔的能源和原材料，通過清潔的生產(chǎn)過程，制造出清潔的產(chǎn)品。清潔生產(chǎn)把綜合預(yù)防的環(huán)境策略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，從而減少對人類和環(huán)境的風險；是推進經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變和實現(xiàn)污染物總量控制目標的重要手段。綠色化學(xué)是指化學(xué)反響和過程以“原子經(jīng)濟性”為根本原那么，即在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反響中充分利用參與反響的每個原料原子，實現(xiàn)“零排放”。不僅充分利用資源，而且不產(chǎn)生污染；并采用無毒無害的溶劑，助劑和催化劑，生產(chǎn)有利于環(huán)境保護，社群平安和人身健康的環(huán)境友好產(chǎn)品。[板書]4、清潔生產(chǎn)：綠色化學(xué)：[講解]綠色化學(xué)反響理想的綠色化學(xué)反響是參加反響的分子中的原子100％轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，實現(xiàn)“零排放”，充分利用了資源，又不產(chǎn)生污染。[投影]圖4-11綠色化學(xué)示意圖：[例題]綠色化學(xué)提倡化工生產(chǎn)應(yīng)提高原子利用率．原子利用率表示目標產(chǎn)物的質(zhì)量與生成物總質(zhì)量之比．在以下制備環(huán)氧乙烷的反響中，原子利用率最高的是[講解]根據(jù)原子利用率內(nèi)涵，副產(chǎn)物越少原子利用率越高。C項的副產(chǎn)物為0，那么原子利用率為100%，答案為C。也可以分別計算其他方法的原子利用率，再比擬。A項原子利用率×100%＝42.3%；B項原子利用率×100%＝25.4%；C項原子利用率×100%＝100%；D項原子利用率×100%＝23.7%。所以原子利用率大?。篊＞A＞B＞D。答案：C。[試題反思]1、原子利用率與產(chǎn)率相同嗎？2、綠色化學(xué)對化學(xué)、化工提出了那些挑戰(zhàn)？[小結(jié)]資源的開發(fā)利用和保護環(huán)境關(guān)系到人類的可持續(xù)開展，需要全社會努力。我們只有一個地球，環(huán)境問題已成為全球性問題，需要各國政府和人民共同努力，創(chuàng)造一個清潔、美麗的生活環(huán)境，也為我們子孫后代留下一個良好的生存空間和更加美好的未來。[課堂練習(xí)]1、為了減少大氣污染，許多城市推廣汽車使用清潔燃料。目前使用的清潔燃料主要有兩類，一類是壓縮天然氣〔CNG〕，另一類是液化石油氣〔LPG〕。這兩類燃料的主要成份都是

A、碳水化合物B、碳氫化合物C、氫氣D、醇類

2.“綠色化學(xué)”是當