资源简介

教学设计
课程名 第八章 第一节 自然资源的开发利用 第3课时 煤、石油和天然气的综合利用 授课类型 新授课
授课对象 授课时间 课时 1课时
教材 必修第二册（人教版）
教学目标
1．结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。 2．以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。 3．认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。
核心素养
宏观辨识与微观探析： 1．能从物质的微观角度说明煤、石油、天然气的组成及综合应用。 2．能用不同的化学符号描述煤的气化、石油裂化的过程。 科学态度与社会责任： 1．具有将化学成果应用于生产、生活的意识。 2．能运用所学化学知识分析煤、石油、天然气综合利用对社会可持续发展可能带来的双重影响，并对这些影响从多个方面进行评估。 3．主动关心资源开发利用，形成合理利用自然资源的观念。
教学方法和手段
PPT 演示、
教学过程(表格描述)
教学环节 主要教学活动 设置意图
导入 新课 【引入】 播放视频 展示图片 （煤）（石油）（天然气） 优点: 当前主要能源、重要化工原料 缺点: 不可再生、污染环境 激发学生的学习兴趣，建立知识框架，激发思考和探究，以及增强学习动力。
讲授 新课 【讲解】 到目前为止，世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料，即石油、天然气和煤。石油和煤又分别被誉为“工业的血液”和“工业的粮食”。你知道煤和石油为什么有这样的美誉吗？因为除了作燃料，它们还是生产许多化工产品的主要原料。 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。 【观看视频】---煤是非常重要的能源 【PPT展示】一、煤的综合利用 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，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。 2.煤的综合利用 煤直接作燃料——利用率低并污染环境 煤的综合利用的主要途径是：煤的干馏、煤的气化和液化，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。 【观看视频】----煤干镏 （1）煤的干馏： 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏（煤的焦化)。煤干馏的主要产物:焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭。 ①煤的干馏必须隔绝空气,否则会使分解出来的成分燃烧。 ②煤的干馏能够减少燃烧污染,提高燃煤的热效率,且能从煤中提取有价值的化工原料。 ③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化,而蒸馏的过程发生的是物理变化。 表8-1 煤干馏的主要产品和用途 干馏产物主要成分主要用途 出炉 煤气焦炉气H2、CH4、乙烯、CO 气体燃料、化工原料粗氨水NH3、铵盐氮肥粗苯苯、甲苯、二甲苯 炸药、燃料、医药、农药、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯 医药、染料、农药、合成材料 酚类、萘焦炭沥青 碳素电极、筑路材料 冶金、燃料、合成氨 碳
（2）煤的气化 将煤转化为可燃性气体的过程。 C(s)+H2O CO(g)+H2(g) 工业制水煤气的方法 （3）煤的液化 （1）直接液化 将煤与氢气在一定条件下反应，生成液体燃料。 （2）间接液化 将煤先转化为CO和H2，生成液体燃料，再在催化剂的作用下合成甲醇。 CO+2H2 CH3OH 3.煤的综合利用的意义 ①减少污染物的排放：减少燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放 ②提高煤燃烧的效率：煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。 ③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。 【讲解】 二、天然气的综合利用 天然气是古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物 【提问】我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？ -------西气东输 天然气 天然气水合物 天然气水合物是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷水合物，其组成可表示 为CH4 nH2O，甲烷分子处于多个水分子形成的笼中，天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为：“可燃冰”。 【观看视频】------------21世纪潜在替代能源 三、石油的综合利用 石油——工业的血液 经过地质普查，在我国960万平方公里土地上，发现有300多个可供勘探石油的沉积岩盆地，沉积岩面积达450万平方千米，约占国土总面积的44%。地质学家估计我国陆上石油的储量大约为3×1011~6×1011吨。 我国还有1.8×104km的海岸线。经过近几年的勘查，先后在渤海、黄海南部、东海、台湾浅海、珠江口、莺歌海、北部湾等海域发现了7个油气盆地，总面积为1.0×107km2。据我国专家估计，我国近海石油的储量约为2×1011~5×1011吨，国外人士估计为2×1011~9×1011吨。 1.石油的组成 多种碳氢化合物组成的混合物 2.石油的综合利用 （1）石油的分馏 （2）石油的裂化 （3）石油的裂解 （4）石油的催化重整 【观看视频】------------原油分层提炼原理动画 【PPT展示】 （1）石油的分馏 通过加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。 （2）石油的裂化 裂化汽油主要成分是不饱和烃 直馏汽油主要成分是饱和烃 为了提高轻质液体燃料的产量和质量，工业上在一定条件下（加热、催化剂），把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。 C16H34 C8H18+C8H16 裂化的主要产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等。 （3）石油的裂解 采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃（小分子烃是有机化工的重要原料） 裂解的主要产物：乙烯、丙烯等。 （4）石油的催化重整 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，可以使链状烃转化为环状烃，如苯和甲苯等。石油的催化重整逐渐成为获取芳香烃的主要途径。 目的： ①提高汽油的质量 ②获得副产物氢气 ③获得苯、甲苯等重要的化工原材 【提问】 如何区分直馏汽油和裂化汽油？ 直馏汽油：石油经常压分馏获得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、环烷烃、芳香烃等。由于它的成分中不含烯烃，所以它不能与溴发生加成反应，因而不能使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，可作为从卤素单质的水溶液中萃取出卤素单质的萃取剂。 裂化汽油：是重油经催化裂化制得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烯烃，烷烃等。由于它的成分中含有烯烃，所以能与溴发生加成反应，因而可使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，不能用做提取卤素单质的萃取剂。 四、化学与可持续发展 阅读脚下，了解化学与可持续发展 1.以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。 2.随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也给人类社会造成了巨大的环境压力 3.生物质资源的利用：利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料（如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。 4.三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维,这三大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。黏合剂、涂料也属于合成材料。属于高分子化合物。 自学、小结、归纳，养成科学的学习方法。 渗透学科思 维、绿色化 学思想理解、领悟提高学生思维的深度和 广度。认识环境保护和资源合理开发的重要性。 通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学 生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法;培养学生总结归纳、辩证思维的能力。 深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系。
课堂 练习 1.化学与人类的生产、生活息息相关，下列说法正确的是( ) A．重金属盐能使蛋白质变性，误吞“钡餐”会引起中毒 B．医疗上用100%的乙醇作消毒剂 C．高纯度的硅单质广泛用于制作光导纤维，光导纤维遇强碱会“断路” D．石油裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯等重要的基本化工原料 【答案】D 【解析】重金属盐能使蛋白质变性，胃酸成分是盐酸，“钡餐”不溶于盐酸，因此误吞“钡餐”并不会引起中毒，A项错误；医疗上用75%的乙醇作消毒剂，B项错误；高纯度的硅单质广泛用于制作半导体材料，二氧化硅晶体广泛用于制作光导纤维，光导纤维中的二氧化硅与强碱能反应，所以遇强碱会“断路”，C项错误；石油裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯等重要的基本化工原料，D项正确。 2.煤、石油是宝贵的自然资源。下列说法正确的是( ) A．煤中只含有碳元素 B．煤的干馏是物理变化 C．汽油属于纯净物 D．石油分馏可以获得汽油 【答案】D 【解析】煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物，A项错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，有新物质生成，属于化学变化，B项错误；汽油中含有多种成分，属于混合物，C项错误；石油分馏可以获得汽油，D项正确。 3. 石油化工是国民经济重要支柱之一、有关石油化工的叙述不正确的是( ) A．石油属于不可再生能源 B．石油的裂解和裂化都是化学变化 C．石油分馏原理是利用各组分的沸点不同 D．石油分馏产品包括汽油、沥青、焦炭等 【答案】D 【解析】石油是化石燃料，属于不可再生能源，A项正确；石油的裂解和裂化过程中都有新物质生成，都是化学变化，B项正确；石油是气态、液态和固态的烃类形成的混合物，石油分馏就是利用石油中各成分的沸点不同，将它们进行分离的过程，C项正确；石油分馏产品包括汽油、煤油、柴油、沥青等，不包括煤干馏的产品焦炭，D项错误。 4. 2017年9月12日，天舟一号货运飞船与天宫二号成功实施自动交会对接。下列有关说法正确的是( ) A．火箭升空的动力主要来源于化学能 B．煤、石油、天然气、氢气都属于化石燃料 C．天宫二号中的燃料电池能将化学能完全转化为电能 D．硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的二氧化硅 【答案】A 【解析】化学物质反应推动火箭升空，因此火箭升空的动力主要来源于化学能，A项正确；氢气不属于化石燃料，B项错误；燃料电池能中化学能不可能完全转化为电能，C项错误；硅太阳能电池板所用的核心材料是高纯度的硅，不是二氧化硅，D项错误。 5.从煤焦油中可分离出苯、甲苯等芳香烃。关于煤焦油的下列说法错误的是( ) A．属于混合物 B．由煤分馏得到 C．难溶于水 D．利用沸点差异分离出苯、甲苯 【答案】B 【解析】从煤焦油中可分离出苯、甲苯等芳香烃，说明煤焦油由多种物质组成，属于混合物，A项正确；煤焦油由煤干馏得到，B项错误；煤焦油中含有苯、甲苯等芳香烃，难溶于水，C项正确；苯和甲苯互溶，且沸点不同，可利用沸点差异分离出苯、甲苯，D项正确。 巩固学生对所学知识的理解和掌握，并帮助他们将所学知识熟练运用。
课堂 小结 概括学习要点，检查学习效果，引导思考和问题解决，以及激发学习兴趣和动力。
板书设计
煤的综合利用 天然气的综合利用 石油的综合利用 化学与可持续发展
教学设计反思
“煤、石油和天然气”相关内容属于介绍型的，主要是让学生了解煤、石油和天然气的组成以及应用，事实上无论是煤、石油还是天然气综合利用的方式很多，涉及的原理往往需要更加深入的知识储备才能理解，所以，本节课的教学总有一种只是把知识浅层次的交给学生，缺乏对学生高阶思维能力的培养的感觉。本节课重点是让学生结合课本资料和生活实践情境，在学生习得相关基础知识的 同时，促进学生赞赏化学、体会化学科学对人类文明和社会发展的促进作用，同时注重加强物质组成、结构、性质与真实情境素材之间的联系，引导学生从化学的视角看待和解决实际问题。

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