人教版高中化学必修二第四章第二节化学与资源综合利用、环境保护教案设计

人教版高中化学必修二第四章第二节化学与资源综合利用、环境保护 教案设计

第二节化学与资源综合利用、环境保护

第1课时

教学目标

一、知识目标

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；知道通过煤的干储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 3. 了解石油的成分；知道通过石油的分储及裂化可得到多种化工产品及其用途。

二、能力目标

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、德育目标

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。 教学重点 教学难点 教学方法 教学用具 教学过程

一、引入新课

煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用。 石油裂化的原理、加聚反应的原理。 启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等。 实物、模型、图表、录像、多媒体课件

2004年一次能源消费构成 原油 全世界 中国 煤炭 天然气 水电 核能 36.8% 22.3% 27.2% 69.0% 23.7% 2.5% 6.2% 5.4% 6.1% 0.8% 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。

二、新课教学

第一课时煤、石油和天然气的综合利用

迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提 高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。

一、煤的组成及其综合利用

1 .煤的组成

煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。主要含

C元素，还含有少量的 H、Q N S等元素。

2 .煤的综合利用

煤的综合利用主要是通过煤的干储、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。

(1)煤的干储

煤干储是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。煤干储过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤 干储产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、茶、酚类等。

煤的干储实验装置如图：

煤干储的主要产品和用途

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产局 主要虞分 气倬琳化工晚料 用途 1焦炉” ■气.甲辘*乙一・化确 焦炉燃气物河水 * 氟，豌玷 * ______ 第，甲札二甲次 蕃.甲革.二印其 蚱莉・杂科.庭篇.收药.今或忖料 煤焦游 曲奘”蒂 尚育 染料.愿杼.农用. 筑路恃普.制罐索电因 出旋 * 出量.合成飙近大,电石.燃料 煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高

(2)煤的气化

将煤中的有机物转化为国燃性气体的过程，主要反应为：

C (s)+H 2O(g)

C0(g)+H2(g)

C + C2 ===CO2+热

这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。

碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中 热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的

CC和H2用催化剂合成甲烷。

CC+ 3H -CH + HC+B

利用焦炉煤气还是目前最便宜的生产煤气的方法。

(3)煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。 煤的间接液化：先将煤转化为 二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料， 氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。

关于甲烷水合物的介绍

甲烷水合物是由甲烷和水在高压(>100大气压或>ioMPa和低温(0〜ioc)条件下合成的一种固态结晶物质，可表示 为CH?HO,甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。甲烷水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以象酒精块一样 被点燃，故也有人叫它“可燃冰”。

主要用于合成

CC和H,再在催化剂作用下合成甲醇等。

甲烷水合物被认为是 21世纪新型洁净的能源。但是储量巨大的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质灾害，还会 加重温室效应，会诱发海底地质灾害，还会加重温室效应。目前，甲烷水合物已经成为关注和研究的重要领域，并取得了多 项进展。

三、石油的组成及其综合利用

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。

1 .石油的分储

石油分储是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。 石油分储主要在分储塔中进行，通过分储可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。 干储、分储和蒸储的区别：

干储是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干储。 蒸储是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。属于物理变化。 分储是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸储。如石油的分储。

2 .石油的催化裂化

石油的催化裂化是将含碳原子较多、

沸点较高的烧断裂为含碳原子较少、

沸点较低的汽油的过程。石油裂化的产品再经

过进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。例如，

Cl6H34

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催化剂、 加豉加P

C8H18+C8H16 C8H18 教案设计

催一剂工 C4H10+ C4H 8

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教案设计

C4H10 C2H6+C2H4 C4H10 CH4+C3H8

乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。

3 .其它的石油加工

石油经过催化重整，可以使链状煌转化为环状烧，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

4 .聚合反应和高分子化合物

由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如,

聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化合物。 相对分子质量巨

大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。 高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等,

也有人工合成的，如聚乙烯、聚丙烯等。塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。

三、小结 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。 四、布置作业 1.地球大气中因二氧化碳含量增加而引起“温室效应” ，下面关于大气中二氧化碳增加的主要来源的说法中，最不合 理的一种是（ A.人和动物呼出的二氧化碳 B .石油产品大量燃烧

C.森林大面积缩小，吸收二氧化碳的能力减少 D .煤的燃烧

2、煤在干储时得到气态产物是（ ）

D .高炉煤气 A.天然气 B .水煤气 C .焦炉气

3.下列物质属于纯净物的是（ ）

①酒精②天然气③煤焦油④甲醇⑤煤⑥石油⑦冰醋酸⑧工业酒精⑨焦炉气⑩汽车废气

A.①③④⑨ B .②⑤⑦⑧ C .①②④⑦⑨ D .①④⑦

4 .下列变化属于物理变化的是（ ）

A.煤的干储 B. 裂解C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等 D.古代植物变质成煤 5 . 丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烧和两种烯烧。如果丁烷裂解率为 90%,又知裂解生成的两种烯煌的质 量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（ ）

A. 19% B , 25% C , 36% D. 40%

6 .在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料， 但2000年3名诺贝尔化学奖得主的研究成果表明， 塑料经改造后能像金 属一样具有导电

性。要使塑料聚合物导电， 其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合 （再经掺杂处理）。目前导电聚 合物已成为物理学家和化学家研

究的重要领域。由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是

R 七口 IT卡 -ECH2—LH=CH—巩+

CH.

D. -E-CH—CH,

A,

课堂练习答案：1A 2 C 3 D 4C 5A 6B 五、板书设计

第一课时煤、石油和天然气的综合利用 一、煤的组成及其综合利用

>

> H -CH.-Jr

1.煤的组成 2.煤的综合利用 （1）煤的干储 （2）煤的气化 （3）煤的液化

二、天然气的组成及其综合利用 三、石油的组成及其综合利用 1 .石油的分储 2 .石油的催化裂化 3 .其它的石油加工 4 .聚合反应和高分子化合物

教学目标

一、知识目标

1 . 了解绿色化学的概念。

第2课时

2 .引导学生学习和认识由塑料废弃物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途径和方法。

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二、能力目标

通过多样化的学习活动，提高他们的学习能力，丰富他们的学习方式。 二、德育目标

1 .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。

2 .引导学生学习和认识由塑料废弃物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途径和方法，培养他们的绿色化学思 想和环境意识，提高他

们的科学素养。 教学重点 教学难点 教学方法 教学用具 教学过程

一、引入新课

工业生产需要大量的原料， 消耗大量的能源。在得到所需的产品的同时产生了大量的废气、废水和废渣。 持续发展的重要课题。

二、新课教学

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， 和人类生活所造成的环境污染。

一、环境污染的分类

以及工农业生产 处理不当就会

污染环境。气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等全球性和区域性环境问题，正在威胁着人类的生存和发展，保护自然环境 已成为实现人类社会可

通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。 环境污染及其治理、绿色化学的含义。 启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等。 实物、模型、图表、录像、多媒体课件。

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、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、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，实施清洁生产一一绿色化学

三、介绍几类环境污染及其防治

1 .大气污染

SO、NO NO、HS、GH、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。SO、NO NO等物质主要来源于用煤、工业、硫酸工业、汽车尾气等。它们可以形成酸雨（酸雨 是指pHK 5.6的酸性

对大气造成污染的污染物有：

降水，其主要成分是硫酸和，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（

大气污染物主要通过呼吸道进入人体，

F）、氮氧化物可以破坏臭氧层。

也有少量通过接触和刺激体表进入人体。

CO NO能与人体血红蛋白结合，使动物

人体吸入的空气经过鼻腔、咽部、喉头、 空气中的有毒、有害污染物就会溶于体

因缺氧而死亡。NO NO、CO GH等还参与光化学烟雾的形成。

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，

大气污染对人体健康的危害大致可分为急性中毒、 的急性中毒事件。

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。

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

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— 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。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。

碑、铭、镂类、苯并在等，可诱发癌症。

被寄生虫、病毒或其它致病菌污染的水，会引起多种传染病和寄生虫病。

重金属污染的水，对人的健康均有危害。被镉污染的水、食物，人饮食后，会造成肾、骨骼病变，摄入硫酸镉 毒。（日本水俣病：日本熊本县水俣市因含无机汞的工业废水污染了水体

20毫克,

就会造成死亡。铅造成的中毒，引起贫血，神经错乱。六价铭有很大毒性，引起皮肤溃疡，还有致癌作用。饮用含碑的水， 会发生急性或慢性中

，使水俣湾的鱼中毒，人食鱼后

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2万多人受到不同程度的危害。受害者的症状有：神经衰

弱、痴呆和视力下降，成年人小脑、大脑半球受损严重。胎儿患类似脑性麻痹， 3至4岁仍然表情漠视、流口水、不会吃食、

受害。在先后几年中河流下游汞中毒者达一千多，死亡一百多人， 不会爬、语音发育迟缓。）

碑使许多酶受到抑制或失去活性，造成机体代谢障碍，皮肤角质化，引发皮肤癌。

有机磷农药会造成神经中毒，有机氯农药会在脂肪中蓄积，对人和动物的内分泌、免疫功能、生殖机能均造成危害。 稠环芳煌多数具有致癌作用。

氧化物也是剧毒物质，进入血液后，与细胞的色素氧化酶结合，使呼吸中断，造成呼吸衰竭窒息死亡。

世界上80%）勺疾病与水有关。伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝炎是人类五大疾病，均由水的不洁引起。

2 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，

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 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

实际上,

产物MCRS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。 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 ③环境条件，况 赤潮不仅给事 响。中冲坏

另邺维生塞〜心、 B12、铁、镒、脱氧核糖核酸； 嚏好委柒福饕辑型类型。

簟虻殖业造成严重危害，而且对人类健康甚至生命都有影

（如蓝藻、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈

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

主要包括两4瑰、

①引起海洋异变，局部中断箭豳嬲I,使海）域一度成为死海; ②有些赤潮 生物分泌毒素, 则会导致中毒甚至死亡。

食物链中的某些生物摄入，如果人类再食用这些生物,

3.固体废商 物命集皮阕血氧裂解

（用聊/弃物污染

固体废弃物是指人类在生产

r制取化工原料

港用丢弃的固体和泥状物，如采矿业的废石、尾矿、煤肝石；工业生产中的高炉渣、钢

人畜勒姆|般界瀛痼逊色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、 渣；农业生产中白 秸秆、

土壤、水体造成严重污染，导致利蝌能？缠螂f型懈国迅速传播， 危害人体健康。

（2）处理值体频能触初泣 _ 目前世界上牛活垃圾处理主毓耀现埋、稀福福爵册种方式。 回收利用废而合皤卷乖聃点垂径， 一是通过熔融再生重新做成多种有用的材料； 法使其分解，用于制岩辨能k端建解将废旧合成材料作为燃料使用。

四、化学与环境知识总结

二是采用热裂解或化学处理的方

「再索规二氧化也一焦化或二兼化品可夏入蜀傩

,空气渤耳导航豪雨，添宣妨，臭鼠空消等

I酚泵描城沙*化轴料孙L群4A傕化 化粘根1保护和腕水律

I日收利用用柒康养物

五、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

。不仅充分利用资源，而且不产生污染；并采

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”

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

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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， 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； 工到产品的最终处置的全周期的不利影响。

绿色化学示意图

教案设计

绿色化学包括：节约原材

对产品来说，绿色化学旨在减少从原料的加

应用无毒无害的催化剂

应用 无毒无害 的 溶剂

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要发展绿色化学意味着要从过去的污染环境的化工生产转变为安全的、清洁的生产。

清洁生产的重点在于：①设计比现有产品的毒性更低或更安全的化学品， 以防止意外事故的发生；②设计新的更安全的、 对环境良性的合成路线，例如尽量利用分子机器型催化剂、仿生合成等，使用无害和可再生的原材料；③设计新的反应条件, 减少废弃物的产生和排放，以降低对人类健康和环境产生的危害。

［课堂练习2］

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

C

D

,观察四个选项

解析：依据题目中的信息要点：“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” C）

［练习3］某工厂利用铜屑制铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？

解析及答案：利用铜屑制铜可以采用以下三种方法：铜与浓反应；铜与稀反应；铜与氧气反应后，再与硝 酸反应。从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废物的排放的角度考虑， 是最好的。

［练习4］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 这种方法固硫”的应为（CD ）

钙基固硫采用 反

采用铜与氧气反应后，再与反应的方法

中的化学方程式，找出“零排放”的反应（

A. 2CaO+2s= 2CaS+6 B. S+O2=SO2 C. CaO+SO2= CaSO3 D. 2CaSO3+O2 = 2CaSO4

解析：含硫燃料燃烧时产生二氧化硫，二氧化硫会与加入的生石灰发生反应，产生 CaSO3而CaSO驻灼热的空气中不 稳定，会被氧气氧化成硫酸钙。

［练习5］工、农业及城市生活污水中含磷，家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源 时要不要除去磷，下列说法中正确的是

（洗涤剂中含有磷酸钠），对于处理污水

（C ）

A.磷是生物的营养元素，不必除去 B.含磷的污水是很好的肥料，不必除去 C.含磷污水引起藻类增殖，使水变质，必须除去 D.磷对人无毒，除去与否都无关紧要

三、小结

我国面邻着严峻的环境污染，作为新一代的我们应担负起环境的保护与治理。

收集有关防治环境污染、危害的方法，在各社区进行宣传或提出倡议。

四、布置作业 治理三废

五、板书设计 第二课时环境保护与绿色化学 一、环境污染的分类 二、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 2.

3—寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产一一绿色化学

三、介绍几类环境污染及其防治

1 .大气污染 2 .水体污染

3 .固体废弃物污染及其治理

四、化学与环境知识总结 五、绿色化学与清洁生产

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