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文档简介
1、人教版高中化学必修二教案1标题 化学必修2第四章第二节 化学与资源综合利用、环境保护二次备课 主备人 赖德官 审核人 肖红遍教学目标:1.认识煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义。2.以聚乙烯为例,了解高分子材料在生活等领域中的应用及可能带来的环境问 题。3.认识化学在环境保护中的作用,树立绿色化学的观念。教学重点:煤、石油、天然气的综合利用,特别是石油的利用;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。教学难点:石油裂化的原理。课时:煤、石油和天然气的综合利用1课时;环境保护与绿色化学2课时。教学方法:可利用图表、数据、观看有关录像资料、研讨或结合当地情况
2、组织 学生参观化工厂、炼油厂、科研院所、环保部门。结合当地或其他地方污染或污染 治理情况,展开调查,组织学生上网查找资料,开展相关的研究性学习。教学过程:第一课时引课工业生产需要大量原料,消耗大量能源,在得到产品的同时产生了大量 废气、废水、废渣。处理不当就会造成环境污染。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持续发展的重要课题。今天我们开始学习几种重要的能源和环 境保护的有关内容。板书第二节 化学与资源综合利用、环境保护一、煤、石油和天然气的综合利用讲述迄今为止,煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源,同时也
3、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。过渡现在我们首先学习有关煤的综合利用的相关知识。板书1、煤的综合利用讲述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。讲述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。讲述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
4、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。表4-2煤干馏的主要产品和用途館疇气Sh*Zflf. -MflUR苯.甲苯.二甲萃灼盟.染解1一怙萨.恥奘.豢染料.寶葯.腿芮合成材料怡樂.电石.金财时*燃料讲解煤的汽化原理:有机物转化为可燃气体。 咼呂.板书煤的汽化:C(s)+HO(g) CO(g)+H(g) 22讲解煤的液化原理:直接液化、间接液化。直接液化:煤与氢气生成潑体液
5、体燃料L间接液化r煤 fCO*H厂甲醇板书过渡提问天然气主要成分,板书2、天然气讲述天然气的主要用途: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-甲烷水合物例题,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(CH?HO)请青结合初中化学知42识回答下列问题:(1)下列说法中正确的是(填序号)_ (A(CH?HO!体中水是溶剂42B(CH?HO勺组成元素有3种42C(CH?HO CH和HO的质
6、量比为1:1 4242D(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)_,_(讲解 (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CH?HO勺组成固定故A不正确(CH中含C、H二元素,H0中含H O二元4242素,故CH?H03 C H 0三元素,组成B正确(CH?HO分子中CH与H0的424242物质的量之比为1:1,而其式量不等则C不正确(CH?HO燃是由于分解产 生CH424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
7、能、氢能源等(复习初中有关石油的知识。讲述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。讲解石油的炼制: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
8、。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
9、的产量。讲解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。讲解三大合成材料与煤、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解聚乙烯的生成原理:在适当温度、压强
10、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。CH=CH+CH=CH+CH=CH+, 222222?-CH-CH-+-CH-CH-+-CH-CH-+ 222222J J?-CH-CH-CH-CH-CH-CH-222222板书(3)石油重要产品:“ 催化剂“、nCH2=CH2-+匚吐一匚壯九聚乙烯讲述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
11、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。小结略课后反思:第二课时复习煤的干馏及石油的炼制原理课本图片导学板书二、环境保护与绿
12、色化学讲解环境问题是指由于人类不合理开发和利用自然资源而造成对生态环境破 坏,以及工农业和人类生活造成的环境污染。对环境情况的监测、三废治理、 寻找源头治理环境污染的生产工艺等,都是当今化学工作者的首要任务。板书1、环境问题:化学工作者的首要任务:交流1自己掌握的有关环境监测的一些内容。讲解要了解环境污染情况,消除和控制污染以及研究污染物的形态、含量等 进行分析鉴定,提供可靠的分析数据。化学工作者正承担着繁重的环境监测工作。交流2导致环境污染的主要因素有那些,讲解除了自然因素外,大气污染物主要来自化石燃料和工业生产过程中产生 的废气及携带的颗粒物;工业生产中的废水(废液)往往含有复杂成分,任意
13、排放会 导致土壤水源污染,需经过多步处理才能达到排放标准。废渣等固体废弃物的处理 兼有减少环境污染及资源回收两个重要目的。化学在治理三废方面发挥着重要作 用。板书2、大气污染物、工业生产中的废水、废渣等固体废弃物。思考与交流1.硫氧化物(SO)和氮氧化物(NO)是酸雨形成的主要元凶,XX工业上常利用一些廉价易得的化学物质反应加以控制、消除或回收利用。请举 例说明这些方法的原理和类型。学生汇报利用化学方法可以控制硫和氮氧化物,进而控制酸雨等危害。例 如,针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点,主要采取燃料预脱硫、炉 内脱硫和烟囱排气除硫等措施,用CaCO CaO Ca(OH) NH水等吸收
14、脱硫。323sop goo龙CaO(s)+SO(g)CaSO(s) 2CaSO(s)+O(g)2CaSO(s) 23324SO + 2NH+HO=(NH)SO 232423板书3、酸雨控制:生石灰脱硫思考与交流2.含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水库和近海海域,造成了 水体的富营养化,出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问题。你认为在农 村和城市造成的这种水体污染各有什么特点,查阅资料了解有关污染和治理的情 况。学生汇报工业生产废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以及生活污 水任意排放会造成严重水体和水源污染。例如,我们日常使用的合成洗涤剂常用多 聚磷酸盐作为助洗剂,在水体中经藻类的微生
15、物催化后,容易水解为磷酸盐,成为 引起水体富营养化的污染物。板书水体富营养化污染物:氮、磷化合物。水华图片并讲解:水华的形成原理、水华与赤潮的关系。讲解为尽最大限度避免污染,我们应首先实行清洁生产及采用绿色化学原 理。清洁生产可以概括为:采用清洁的能源和原材料,通过清洁的生产过程,制造 出清洁的产品。清洁生产把综合预防的环境策略持续应用于生产过程和产品中,从 而减少对人类和环境的风险;是推进经济增长方式转变和实现污染物总量控制目标 的重要手段。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”。不仅充分利用资源,而且
16、不产生污染;并采用无毒无害的溶剂,助剂和催化剂,生产有利于环境 保护,社群安全和人身健康的环境友好产品。板书4、清洁生产:绿色化学:讲解绿色化学反应理想的绿色化学反应是参加反应的分子中的原子100,转化成产物,实现“零排放”,充分利用了资源,又不产生污染。图4-11绿色化学示意图:例题绿色化学提倡化工生产应提高原子利用率(原子利用率表示目标产物的质量与生成物总质量之比(在下列制备环氧乙烷的反应中,原子利用率最高的是A. CH2=CH2O-OH鉅氧乙酸厂CH:刃OOHbB .+C12+Ca(OtQ2十C边h+HQC.2CH3-CH2+O22CH2CH2D.3CH2-CH2催化汎地-CHg +HO
17、CH2CHa-Q-CH2CH2OH +2H2OOH OH讲解根据原子利用率内涵,副产物越少原子利用率越高。C项的副产物为0,则原子利用率为100%答案为C。也可以分别计算其他方法的原子利用率,再比较。A项原子利用率x100%,42.3%;B项原子利用率X100% ,25.4%;C项原子利用 率X100%,100%;匚项原子利用率X100%,23.7%。所以原子利用率大小:C,A,B,D。答案:C4444石44+106十36斗4 + 60 111+44 4-13试题反思1、原子利用率与产率相同吗,2、绿色化学对化学、化工提出了那挑战,小结资源的开发利用和保护环境关系到人类的可持续发展,需要全社会努 力。我们只有一个地球,环境问题已成为全球性问题,需要各国政府和人民共同努 力,创造一个清洁、美丽的生活环境,也为我们子孙后代留下一个良好的生存空间 和更加美好的未来。课堂练习1、为了减少大气污染,许多城
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