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化学与资源综合利用、环境保护
公开课时间12月25日星期三第三节13机电一班
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.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，环境保护与绿色化学1课时。教学方法:黑板板书结合现实情况讨论。教学过程:
[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。
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。
[讲解]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）
[讲解]煤的液化原理：直接液化、间接液化。[板书]
[过渡]提问天然气主要成分？
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天然气的化学组成及其物理化学特性因地而异：
主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。[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。
[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。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。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。[板书]原油的分馏及裂化产品用途示意图
[板书]
二、环境保护与绿色化学
[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。
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[板书]
1、环境问题：
[交流1]自己掌握的有关环境监测的一些内容。[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]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]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。
[思考]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。如何处理？
[板书] 水体富营养化污染物：氮、磷化合物。
[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。
[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。
[课堂练习与思考]
1、为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气（CNG），另一类是液化石油气（LPG）。这两类燃料的主要成份都是
A、碳水化合物
B、碳氢化合物
C、氢气
D、醇类
2、针对自己家乡周围的环境，从三废的角度去观察有哪些污染，并想想解决办法？
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一、煤和石油1、煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化。煤的干......
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