教案必修II第四章第二节化学与自然资源的开发利用（第一课时）.doc

江苏省海安县南莫中学 毛兆华
课案（教师用）
必修II第四章 化学与自然资源的开发利用
课题2 资源综合利用 环境保护
（新授课）（第一课时）
【理论支持】
《中华人民共和国环境保护法》规定：一切单位和个人都有保护环境的义务。
垃圾是放错位置的资源。
【教学目标】
1．认识化石燃料综合利用的意义。
2．通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应，能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用。
【教学重难点】
1．认识化石燃料综合利用的意义。
2．通过简单实例了解常见高分子材料的合成反应，能举例说明高分子材料在生活等领域中的应用。
【课前准备】(教师)原油标本、煤标本；汽油；各种课件资料等。(学生)各种塑料、橡胶等。
【教学设计】
课前延伸
一． 请阅读课本P.95－102，结合以学化学知识，完成下列各题。
1．人类在工业生产时消耗原料和能源，同时产生“三废”， “三废”指 、
；目前威胁人类的生存和发展的环境问题有哪些？
2．煤是由 和 组成的复杂混合物，以 元素为主，还含有少量的 等元素。通过 、 而获得洁净的燃料和多种化工原料。煤的干馏是指 ；
煤的气化是 ；
煤可以直接液化，使煤与 作用生成液体；也可以间接液化，先转化为
，再在催化剂作用下合成 等。
3．天然气是一种洁净的化石燃料，作为化工原料，主要用于合成 和生产
等。
4．石油是由多种 组成的混合物。石油经 后获得 、
、 等含 少的轻质油；通过 过程将重油裂化为汽油，可以提高汽油的产量和质量，再进一步 ，可以获得很多的化工原料如乙烯、丙烯等。
5．简述石油的炼制过程及石油产品在工农业生产和日常生活中的应用。

6．生成高分子化合物的反应主要有 加聚反应 和 缩聚反应。
7.由乙烯生成聚乙烯的反应方程式为
（设计意图：学生通过自主阅读并完成相应试题，提高自主学习的能力）
课内探究
[检查预习情况]
[展示] 展示各种合成材料样品
[教学设计]
[点拨引导]迄今为止，煤、石油和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，减少化石燃料所造成的环境污染，是人类面临的最大挑战。
[点拨引导]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
[点拨引导] 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。
[投影] 煤的结构图片（如右图）
[点拨引导]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。
[点拨引导]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]表4—2 煤干馏的主要产品和用途

[点拨引导]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）
[点拨引导]煤的液化原理：直接液化、间接液化。
[板书]
[点拨引导] 天然气主要成分是什么？
[板书] 2．天然气
[点拨引导]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。
[自主学习]资料卡片——甲烷水合物
[效果检测]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）．请结合初中化学知识回答下列问题：
（1）下列说法中正确的是（填序号）______B_________．
A．CH4·H2O晶体中水是溶剂 B．CH4·H2O的组成元素有3种
C．CH4·H2O中CH4和H2O的质量比为1：1 D．可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性
（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）__________________，__________________．
[点拨引导] B正确． 太阳能、生物能、风能、地热能、氢能源等．
[自主学习] 初中有关石油的知识。
[点拨引导] 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。
[点拨引导]石油的炼制：
原油成分复杂，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。
[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]石油裂化反应方程式示例
[板书]规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油的产量。
[点拨引导]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。
[点拨引导]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
[点拨引导]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-……
[板书] （3）石油重要产品：
[当堂巩固]写出丙烯加聚生成聚丙烯的反应方程式
苯乙烯加聚生成聚苯乙烯的反应方程式
[教学延伸]
1、阅读资料卡片关于聚酯纤维的合成，引出缩聚反应的概念，并写出有关方程式。
2、例举聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、合成橡胶的合成化学方程式。
[投影]聚乙烯颗粒：
[点拨引导]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
[效果检测] 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。
[自主学习]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。
【课堂小结】
1．煤的综合利用 2．石油的综合利用 3．合成有机高分子材料
【布置作业】第102页第1、2、3、5、6、8题
【板书设计】
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。
（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） CO（g）+H2（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。
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。
（3）石油重要产品：

【教学反思】

课后提升
1．有关化石燃料的说法正确的是 (D)
A．因为地球上的蕴藏量是无限的。所以化石燃料是可再生的。
B．化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速率相当快，所以化石燃料相当于是无限的。
C．化石燃料的形成所需时间较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的。
D．化石燃料在地球上的蕴藏量有限，都是经过几亿万年才能形成的非再生资源。
2．如何实现化石燃料的综合利用，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。下列关于化石燃料的说法不正确的是 (A)
A．煤的气化是指将固态煤粉碎成气态煤，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧
B．天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等
C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油的成分和化学性质不相同
D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料
3．下列关于煤、石油、天然气资源的说法正确的是 (C)
A．石油裂解得到的汽油是纯净物 B．石油产品都可用于聚合反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料 D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
4．近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是
A．石油属于可再生矿物能源 B．石油主要含有碳、氢两种元素
C．石油的裂化是物理变化 D．石油分馏的各馏分均是纯净物 (B)
5．下列说法正确的是 (C)
A．石油分馏塔从上到下的分馏产品依次是石油气、汽油、煤油、润滑油、柴油、重油
B．石油的各种分馏产品具有固定的沸点
C．石油裂化的目的是提高汽油等轻质油的产量和质量
D．石油裂解的主要目的是得到甲烷、丙烷等气态烷烃
6．如图所示，分馏装置中，如果有错误请指出并加以改正：

(1) 温度计水银球部分全插入到反应液中是错误的，应插至蒸馏烧瓶的支管接口处。 ，
(2) 冷却水从高处（b）进低处（a）出是错误的，应从低处（a）进高处（b）出。
（3）用烧杯收集冷凝液是错误的，应改用锥形瓶收集。

课后提升部分参考答案

1． (D)
2．(A)
3． (C)
4．(B)
5．(C)
6．
(1) 温度计水银球部分全插入到反应液中是错误的，应插至蒸馏烧瓶的支管接口处。 ，
(2) 冷却水从高处（b）进低处（a）出是错误的，应从低处（a）进高处（b）出。
（3）用烧杯收集冷凝液是错误的，应改用锥形瓶收集。

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