第4章第2节化学与资源综合利用环境保护

1第四章化学与可持续发展第二节化学与资源综合利用、环境保护一、教学设计本节教材从资源利用和环境保护这一视角，进一步阐明化学和人类可持续发展的关系，与上节内容相辅相成。纵观历史，从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源,人类能源的来源全部都是从自然界中得到，其中的大多数资源属于不可再生的有限资源。仅仅注重资源开发是远远不够的，人类要实现可持续发展，就必须做到合理开发资源、最大限度地利用好资源，还要保护好环境。而化学不仅在资源开发上能发挥重要作用，在资源的综合利用以及环境保护方面同样大有用武之地。因此，在学习第一节内容之后，教材又安排了第二节内容，能使学生对化学与可持续发展有一个全面的认识。本节教学重点：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。本节教学难点：石油裂化的原理。1.教学策略设计本节教学重在使学生做到了解和体会，知识教学不必过分加深、拓宽。要有意识地增强学生的参与度，激发学生的学习兴趣。（1）教学方法的选择本节教学可采用多种方法来展开。例如：可利用图表、数据、观看有关录像资料、研讨或结合当地情况组织学生参观化工厂、炼油厂、科研院所、环保部门，等等。还可以结合当地或其他地方污染或污染治理情况，展开调查，也可以组织学生上网查找资料，开展相关的研究性学习。（2）教学组织形式的选择根据教学内容，结合各地、各校的具体情况，本节教学也可以采用集体教学或小组教学两种形式进行。（3）教学媒体的选择本节内容主要要求学生大致了解，用心体会，没有太大的难度。在课堂上可以将多种媒体进行整合，通过实物、模型、图表、录像、多媒体课件等增加信息量，实现教学的优化。（4）评价反馈本节学习之后，也可以采用多种评价方式对学习效果进行反馈，例如可以利用多媒体呈现形成性练习、请学生归纳总结学习内容、交流对资源综合利用以及绿色化学的认识，或就化学与资源利用、环境保护、绿色化学的关系写一篇小论文，等等。（5）课时建议2煤、石油和天然气的综合利用1课时；环境保护与绿色化学1课时。2.教学模式设计“煤、石油和天然气的综合利用”的教学可以采用以下教学流程：【教学设计I】数据展示或观看录像：煤、石油和天然气是当今人类使用的主要能源和重要化工原料→实物：煤样品→煤的组成简介→根据煤的组成让学生联系实际生活，分析烧煤时会有哪些污染，如何使煤变成清洁能源以及煤除了燃烧以外还能有什么用途→煤的综合利用：干馏、汽化和液化→展示：煤干馏的主要产品及用途→天然气及其用途和开发前景简介→展示原油样品→介绍组成（也可观看录像）→结论：为了提高石油的利用率，应当将石油中的各种成分进行一定程度的分离→启发：对于互溶的液体混合物应当如何分离？→石油分馏介绍（借助录像或图片）→图片：各种石油馏分的用途→石油裂化和裂解→介绍三大合成材料→聚合反应生成高分子化合物简介→谈感受：科技进步给我们带来了什么？怎样处理资源利用和环境保护的关系？→研究性学习作业：思考与交流。【教学设计II】课前自学教材内容，收集有关煤、石油、天然气综合利用的资料（包括文字及录像）→小组代表汇报→教师引导分析：为什么要对资源综合利用？→谈感受：科技进步给我们带来了什么？怎样处理资源利用和环境保护的关系？→研究性学习作业：思考与交流。“环境保护与绿色化学”的教学可以采取多种灵活的教学方式，既可以进行常规课教学，也可以分组进行研究性学习，还可以组织走访科研院所或环保部门。无论采用哪种学习方式，最终要使学生树立环保意识和绿色化学理念。二、活动建议1.开展协作学习通过本节学习，学生应当明确化学资源利用和环境保护中的重要作用。发展经济，不能走先污染再治理的老路，要提倡绿色化学。而资源的综合开发以及绿色化学等思想已经为社会接受并深入人心。在学习本节时，要充分调动学生的积极性，根据各校实际情况开展协作学习，要鼓励学生主动参与。可以把学生分成小组，小组间相互协作开展社会调查、上网查找资料、学者访谈等方式进行研究性学习。2.组织科学探究（1）通过上网查找相关资料，了解我国煤炭、石油、天然气工业的发展现状，以及煤、石油和天然气在国民经济中的重要地位，提出对能源发展方向的见解。（2）通过走访相关的部门和单位，了解节约能源和防止污染的重要性并探讨应当采取的措施，并写出一篇小论文。（3）通过网络查找资料或走访专家、学者，了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。3（4）怎样应对塑料袋和塑料快餐盒的方便性、低成本和环境污染的矛盾？（5）酸雨和生活污水有哪些危害？以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，谈谈化学在环境保护中的作用。三、问题交流【思考与交流1】1.回收利用废旧合成材料主要有三种途径，一是通过熔融再生重新做成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。2.合成材料的生产和使用与环境保护、协调发展是一个社会问题，很多具体问题就现实地摆在我们面前，例如，是限制使用聚苯乙烯快餐盒，还是回收利用？请根据所学的内容，并搜集必要的资料，就支持和反对大量生产和使用合成材料展开讨论或辩论。可以参考下列正方和反方的一些观点：正方观点举例：（1）生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用自然资源。（2）生产和使用合成材料可以使利用太阳能变得方便、经济和实用。（3）用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。反方观点举例：（1）生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。4（2）废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。（3）天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。【思考与交流2】1.酸雨是指pH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物（SOX）和氮氧化物（NOX）所造成的。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CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3水等吸收脱硫。CaO(s)+SO2(g)CaSO3(s)2CaSO3(s)+O2(g)2CaSO4(s)SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学污染主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下使氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。CH4+4NO24NO+CO2+2H2OCH4+4NO2N2+CO2+2H2O2.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，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。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。3.组织学生讨论化学实验中的固体、液体和气体废弃物产生的原因及处理方法，鼓励学生对化学实验绿色化问题进行专题研究，并对实验及其装置进行改进。【思考与交流3】以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为：5采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为：100％。四、习题参考1.B2.CH4·8H2O4.C3H8+5O23CO2+4H2O，增大空气进入量或减少液化石油气进入量。