化學《化學與資源綜合利用》教案
化學《化學與資源綜合利用》教案
第二節 化學與資源綜合利用、環境保護
一、教材分析
本節教材從資源利用和環境保護這一視角，進一步闡明化學和人類可持續發展的關係，與上節內容相輔相成。縱觀歷史，從使用火到水、木材、煤、石油、天然氣等資源,人類能源的來源全部都是從自然界中得到，其中的大多數資源屬於不可再生的有限資源。僅僅注重資源開發是遠遠不夠的，人類要實現可持續發展，就必須做到合理開發資源、最大限度地利用好資源，還要保護好環境。而化學不僅在資源開發上能發揮重要作用，在資源的綜合利用以及環境保護方面同樣大有用武之地。因此，在學習第一節內容之後，教材又安排了第二節內容，能使學生對化學與可持續發展有一個全面的認識。
二、教學目標
1．知識目標：
認識煤、石油和天然氣等化石燃料綜合利用的意義。
2．能力目標：
(1) .以聚乙烯為例，瞭解高分子材料在生活等領域中的應用及可能帶來的環境問題。
(2)培養學生嚴謹求實的科學態度
3．情感、態度和價值觀目標：
透過環境保護和綠色化學的有關知識，使學生加強環保意識並培養綠色化學的理念。
三、教學重點難點
重點：煤、石油、天然氣的綜合利用，特別是石油的利用；透過環境保護和綠色化學的有關知識，使學生加強環保意識並培養綠色化學的理念。
難點：石油裂化的原理。
四、學情分析
我們的學生屬於平行分班，沒有實驗班，儘管學生已有的知識水平有差距，但不影響本節教學，因為本節教學重在使學生做到了解和體會，知識教學不必過分加深、拓寬。要有意識地增強學生的參與度，激發學生的學習興趣。
五、教學方法
可利用圖表、資料、觀看有關錄影資料、研討或結合當地情況組織學生參觀化工廠、煉油廠、科研院所、環保部門。結合當地或其他地方汙染或汙染治理情況，展開調查，組織學生上網查詢資料，開展相關的研究性學習
六、課前準備
1．學生的學習準備：預習課本相應內容，填寫課前預習學案2．教師的教學準備：精心備課，制定課前預習學案，課內探究學案，課後延伸拓展學案。
七、課時安排：2課時
八、教學過程 第一課時
(一)預習檢查、總結疑惑
檢查落實了學生的預習情況並瞭解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。
（二）情景匯入、展示目標。
教師：工業生產需要大量原料，消耗大量能源，在得到產品的同時產生了大量廢氣、廢水、廢渣。處理不當就會造成環境汙染。氣候變暖、臭氧層破壞、酸雨和赤潮等全球性和區域性環境問題，正在威脅著人類的生存和發展，保護自然環境已成為實現人類社會可持續發展的重要課題。今天我們開始學習幾種重要的能源和環境保護的有關內容。學習目標見學案。
。
[板書] 第二節 化學與資源綜合利用、環境保護
（三）合作探究、精講點撥。
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境汙染，是人類面臨的最大挑戰。
[過渡]現在我們首先學習有關煤的綜合利用的相關知識。
[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複雜的混合物，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。
[板書]（1）煤成分：複雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。
[投影]
[講述]煤的綜合利用主要是透過煤的乾餾、煤的液化和汽化獲得潔淨的燃料和化工原料。
[板書]（2）煤的綜合利用：乾餾、液化和汽化。
[講述]煤的乾餾是把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。在煤乾餾的過程中，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；粗氨水可以生產化肥。這樣，煤就可以得到綜合利用。
[板書] 煤的乾餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣。
[投影]表4-2 煤乾餾的主要產品和用途
[講解]煤的汽化原理：有機物轉化為可燃氣體。
[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，新華社的一條訊息中披露：我國南海海底發現巨大的“可燃冰”帶，能源總量估計相當於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（CH4H2O）．請結合初中化學知識回答下列問題：
（1）下列說法中正確的是（填序號）___________________________．
A．CH4H2O晶體中水是溶劑
B．CH4H2O的組成元素有3種
C．CH4H2O中CH4和H2O的質量比為1：1
D．可燃冰能燃燒，說明水具有可燃性
（2）可燃冰的發現為我國在新世紀使用高效新能源開闢了廣闊的前景．你認為能開發利用 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的物質，溶劑與溶質間沒有固定的組成，而CH4H2O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CH4H2O由C、H、O三元素，組成B正確．CH4H2O分子中CH4與H2O的物質的量之比為1：1，而其式量不等則C不正確．CH4H2O可燃是由於分解產生CH4的原因，故D不正確．
（2）新能源是指以新技術為基礎，系統開發利用的能源包括太陽能、生物能、風能、地熱能、氫能源等．
[複習] 初中有關石油的知識。
[講述] 石油主要是由各種烷烴、環烷烴和環烷烴所組成的混合物。石油的大部分是液態烴，同時在液態烴裡溶有少量的氣態烴和固態烴。
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。石油的化學成分隨產地不同而不同。
[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] 石油的煉製：
原油成分複雜，還含有水和氯化鈣、氯化鎂等鹽類。原油必須先經過脫水、脫鹽等處理過程，才能進行煉製。
經過脫水、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，經過冷凝先分離出來。隨著溫度升高，較高沸點的烴再氣化，經過冷凝也分離出來。這樣繼續加熱和冷凝，就可以把石油分成不同沸點範圍的蒸餾產物。這種方法叫做石油的分餾。工業上分餾石油是在分餾塔中進行。
石油透過分餾的方法獲得汽油、煤油和柴油等輕質液體燃料。但產量不高，僅佔石油總質量的25％左右。為了提高輕質液體燃料的產量，特別是提高汽油的產量，在石油工業上採用了裂化的方法。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）石油的煉製：
分餾---利用原油中各成分沸點不同，將複雜的混合物分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]規律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產量。
[講解] 在石油化工生產過程裡，常用石油分餾產品（包括石油氣）作原料，採用比裂化更高的溫度（700～800℃，有時甚至高達1000℃以上），使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。工業上把這種方法叫做石油的裂解。所以說裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過程。
[板書]裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。
重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉化為環狀烴。
[講解]三大合成材料與煤、石油、天然氣的關係，聚乙烯塑膠的合成及應用。
[投影]圖4-6原油的分餾及裂化產品用途示意圖
[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，乙烯雙鍵裡的一個鍵會斷裂，分子裡的碳原子能互相結合成為很長的鏈。
CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+……
→-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+-CH2-CH2-+
……
→-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-……
[板書] （3）石油重要產品：
[投影]聚乙烯顆粒：
[講述]聚乙烯及聚丙烯與白色汙染關係，提醒同學們愛護環境，不亂丟塑膠垃圾。
[投影]圖4-8塑膠製品的回收與利用
[思考與交流]1、回收利用廢舊合成材料的途徑？2、透過必要的資料論證限制生產使用聚苯乙烯快餐盒的意義。
[閱讀]科學視野———壁虎的腳與膠粘劑
壁虎能在光滑的牆壁上行走自如，甚至能貼在天花板上。這表明，壁虎的“腳”底與物體表面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？
科學家對壁虎進行了研究，發現它的每隻“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。這種精細結構使得剛毛與物體表面分子間的距離非常近，從而產生“範德瓦爾斯力”。據計算，一隻大壁虎的4 只“腳”產生的總作用力壓強相當於10個大氣壓。而這種力的產生靠的是分子間的範德華力人們從壁虎腳的附著力得到的啟示今後有可能派上用場，如用於研製爬牆機器人，或研製世界上第一種乾性粘合劑。
[小結]略
[作業]見學案
[板書設計] 第二節 化學與資源綜合利用、環境保護
一、煤、石油和天然氣的綜合利用
1、煤的綜合利用
（1）煤成分：複雜的混合物；含有：碳、氫、氮、硫、氧等元素。
（2）煤的綜合利用：乾餾、液化和汽化。
煤的乾餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。產品：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）石油的煉製：
分餾---利用原油中各成分沸點不同，。將複雜的混合物分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。
規律：生成等量的烷烴與烯烴，目的：提高汽油的產量
裂解：使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴，以提供有機化工原料。
重整：在加熱和催化劑作用下，鏈狀烴轉化為環狀烴。
（3）石油重要產品：
第二課時
[複習]煤的乾餾及石油的煉製原理
[圖片導學]
[板書]二、環境保護與綠色化學
[講解]環境問題是指由於人類不合理開發和利用自然資源而造成對生態環境破壞，以及工農業和人類生活造成的環境汙染。對環境情況的監測、三廢治理、尋找源頭治理環境汙染的生產工藝等，都是當今化學工作者的首要任務。
[板書]1、環境問題：
化學工作者的首要任務：
[交流1]自己掌握的有關環境監測的一些內容。
[講解]要了解環境汙染情況，消除和控制汙染以及研究汙染物的形態、含量等進行分析鑑定，提供可靠的分析資料。化學工作者正承擔著繁重的環境監測工作。
[交流2]導致環境汙染的主要因素有那些？
[講解]除了自然因素外，大氣汙染物主要來自化石燃料和工業生產過程中產生的廢氣及攜帶的'顆粒物；工業生產中的廢水（廢液）往往含有複雜成分，任意排放會導致土壤水源汙染，需經過多步處理才能達到排放標準。廢渣等固體廢棄物的處理兼有減少環境汙染及資源回收兩個重要目的。化學在治理三廢方面發揮著重要作用。
[板書]2、大氣汙染物、工業生產中的廢水、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，工業上常利用一些廉價易得的化學物質反應加以控制、消除或回收利用。請舉例說明這些方法的原理和型別。
[學生彙報]利用化學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、酸雨型別屬於硫酸型的特點，主要採取燃料預脫硫、爐內脫硫和煙囪排氣除
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、磷的汙水排向湖泊、水庫和近海海域，造成了水體的富營養化，出現藻類大量繁殖形成赤潮、水華等嚴重汙染問題。你認為在農村和城市造成的這種水體汙染各有什麼特點，查閱資料瞭解有關汙染和治理的情況。
[學生彙報]工業生產廢水和汙水的不適當排放、化肥的不合理使用以及生活汙水任意排放會造成嚴重水體和水源汙染。例如，我們日常使用的合成洗滌劑常用多聚磷酸鹽作為助洗劑，在水體中經藻類的微生物催化後，容易水解為磷酸鹽，成為引起水體富營養化的汙染物。
[板書] 水體富營養化汙染物：氮、磷化合物。
[投影]水華圖片並講解：水華的形成原理、水華與赤潮的關係。
[講解]為盡最大限度避免汙染，我們應首先實行清潔生產及採用綠色化學原理。
清潔生產可以概括為：採用清潔的能源和原材料，透過清潔的生產過程，製造出清潔的產品。清潔生產把綜合預防的環境策略持續應用於生產過程和產品中，從而減少對人類和環境的風險；是推進經濟增長方式轉變和實現汙染物總量控制目標的重要手段。
綠色化學是指化學反應和過程以“原子經濟性”為基本原則，即在獲取新物質的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，實現“零排放”。不僅充分利用資源，而且不產生汙染；並採用無毒無害的溶劑，助劑和催化劑，生產有利於環境保護，社群安全和人身健康的環境友好產品。
[板書]4、清潔生產：
綠色化學：
[講解] 綠色化學反應理想的綠色化學反應是參加反應的分子中的原子100％轉化成產物，實現“零排放”，充分利用了資源，又不產生汙染。
[投影]圖4-11綠色化學示意圖：
[例題] 綠色化學提倡化工生產應提高原子利用率．原子利用率表示目標產
物的質量與生成物總質量之比．在下列製備環氧乙烷的反應中，原子利用率最高的是
[講解] 根據原子利用率內涵，副產物越少原子利用率越高。C項的副產物為0，則原子利用率為100%，答案為C。也可以分別計算其他方法的原子利用率，再比較。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%。所以原子利用率大小：C＞A＞B＞D。答案：C。
[試題反思]1、原子利用率與產率相同嗎？2、綠色化學對化學、化工提出了那些挑戰？
[小結]資源的開發利用和保護環境關係到人類的可持續發展，需要全社會努力。我們只有一個地球，環境問題已成為全球性問題，需要各國政府和人民共同努力，創造一個清潔、美麗的生活環境，也為我們子孫後代留下一個良好的生存空間和更加美好的未來。
[作業]：見學案
九、[板書設計] 二、環境保護與綠色化學
1、環境問題：
化學工作者的首要任務：
2、大氣汙染物、工業生產中的廢水、廢渣等固體廢棄物。
3、酸雨控制：生石灰脫硫
水體富營養化汙染物：氮、磷化合物。
4、清潔生產：
綠色化學：
十、教學反思
本課的設計採用了課前下發預習學案，學生預習本節內容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學生學習過程中易忘、易混點等，最後進行當堂檢測，課後進行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。
本節課採用多種教學方法如多媒體教學，圖片教學等效果較好，大大激發了學生的學習興趣。