0 0 类别 : 教案

煤和煤的综合利用 一、素质教育目标 （一）知识教学点 1．煤的分类、煤的主要成分。 2．煤的高温干馏原理、方法，高温干馏的主要产物及其用途。 3．萘和蒽，稠环芳烃简介。 4．煤的使用造成的环境污染及其治理。煤的综合利用。 5．我国煤的储藏、生产状况，煤在我国国民经济中的作用。 （二）能力训练点 1．自学能力的培养 本节的部分知识比较适合采用“自学-讨论”法进行教学。学生在学习各种烃 的知识、石油的有关知识的基础上，对本节的学习比较容易产生正迁移效应，加 之本节教材内容比较浅显，与学生的学习、生活实际十分接近，非常适合自学解 决；相反，由于本节教材篇幅较大，如果一味由教师讲解，教学效率反而不高。 2．观察和表达能力的培养 引导学生观察和描述煤的高温干馏实验的现象是培养观察能力和表达能力 的关键。教学中可设置如下问题：①烟煤的高温下发生了怎样的变化？这是物理 变化还是化学变化？②盛放U形管的烧杯中冷水的作用是什么？实验过程中这 里有何现象发生？③装置末端的导管口处点燃后有何现象发生？燃烧的气体的 成份可能是什么？ 3．记忆能力的培养 煤的分类、煤的各种干馏产物的成分、性质和用途都是学生应当了解的基本 知识，教学中要指导学生在理解的基础上记忆。 4．实验能力的培养 煤的高温干馏实验原理简单，操作也不复杂，基本上没有什么危险性，可 以布置学生利用课外时间进行家庭小实验，借以培养学生的动手能力和意识。 （三）德育渗透点 1．学习兴趣的培养 煤是学生十分熟悉的物质，但在学习本节知识之前学生不一定认真思考过 关于煤的化学成分、煤在化工方面的用途等知识，甚至也未必认真观察并思考过 煤炉中煤的燃烧现象，家用蜂窝煤的生产和燃烧情况等。教师在教学中应注意结 合教材内容，引导学生认识和理解这些日常生活知识，从而增强学生学习化学 的兴趣。 2．环境意识的培养 我国的煤储量、产量、使用量均居世界前茅。但煤的综合利用水平却很低，绝 大多数煤被直接用作燃料烧掉。这不仅造成了极大的浪费，同时带来了严重的环 境问题。在本节知识的教学中，教师可指导学生利用课余时间对周围社区的用煤 情况及由于用煤方法的落后造成的污染后果进行调查了解，以增强学生的环境 意识。同时培养学生初步的社会责任感。 二、教学重点、难点、疑点及解决办法 1．重点 （1）煤的高温干馏原理及产品成分。 （2）煤的综合利用的意义。 2．难点 煤和单质碳的区别与联系。 3．疑点 煤的化学结构。 4．解决办法 （1）对“煤的分类、煤的主要成分”等知识点的教学可采用“提纲-自学 法”解决。对含碳量不同的各种煤，教师应结合本地区用煤的的实际向学生作简 要介绍，以增强学生的感性认识。教学中还应注意纠正学生对煤的概念的前科学 认识，即：应指出煤的主要成分是碳元素，但并不是碳的单质。 （2）煤的高温干馏是本节知识教学的重点，要做好实验。尽管高温会将玻 璃试管烧坏，但我们还是建议用大试管做此实验，而不要用不透明的铁管或瓷 管，因为这样学生可以看见试管里的煤在高温下发生的变化。要尽可能用酒精喷 灯代替普通酒精灯加热，这样可以节省时间。 （3）教学中应注意引导学生认识本节所学的“干馏”和上一节所学的“分 馏”的关系。可以引导学生对这两个概念进行辨析。 （4）对煤的高温干馏产物的成分及其用途的教学，可设计类似如下表格的 课堂练习组织学生填写。 （5）根据教学大纲的要求，对萘和蒽的知识只作常识性介绍。但对萘、蒽与 苯及苯的同系物在结构特点上的异同，要引导学生进行分析。建议教学中用问题 的形式引导学生辨析如下概念：芳香族化合物、芳烃、苯的同系物、稠环芳烃。 （6）煤是我国的主要能源形式。教学中应向学生介绍我国煤储藏、生产和使 用现状，特别是在煤的使用中，由于技术等方面的原因造成的利用率不高、环境 污染等问题。结合教学内容对学生进行环境教育。 三、课时安排 1课时。 四、教具准备 煤的干馏实验器材。 五、学生活动设计 1．根据教师设计的自学提纲自学教材、填写提纲上的内容。 2．在教师的引导下思考并系统整理关于煤和煤的综合利用方面的知识。并 充分调动头脑中已有的关于煤的知识参与课堂讨论，完善关于“煤”的知识结 构。 3．辨析“干馏”与“分馏”；“芳香族化合物”、“芳香烃”、“苯和苯的 同系物”等概念。 六、教学步骤 （一）明确目标 1．了解煤的成分和分类。 2．掌握煤高温干馏分原理、记住高温干馏产品的成分及用途等。 3．理解煤的综合利用的意义。 4．训练提高记忆能力。 （二）整体感知 学生根据教师设计的提纲要求，全面阅读教材，了解煤的组成、分类，煤的 综合利用的途径和意义。提纲内容如下： 　 煤和煤的综合利用 　 一、煤的成分和分类 煤是由____和____所组成的____，根据其含碳量不同，可分为____（含碳_ ___％左右）、____（含碳____％左右）、____（含碳____％左右）、____（含碳_ ___％左右）等。 煤是工业上获得______的重要来源。 二、煤的干馏 1．干馏是将煤____，使其____的过程。 2．煤的高温干馏产品的成分及用途如下： 【思考】（1）“干馏”和“分馏”有何区别和联系？ （2）填写下表，比较下列气体的来源、主要成分、用途 3．萘的分子式是____，结构简式为____。它是一个具有平面型结构的分子， 分子中所有原子均位于同一平面内。常温下，它是一种状的________，具有____ 的气味。易____。 【思考】萘分子发生一氯代反应时，可能产生的有机产物共有几种？ 三、煤的综合利用 1．煤的干馏：根据上述煤的干馏知识可知，若将煤干馏，则可得到多种不 同用途的物质，将这些物质分类运用，可以大大提高煤的使用价值。 2．煤的地下液化：即向地下的煤层中加入催化剂并通入氢气，充分利用地 下的高温和压力，将煤转化为类似石油的液体，再抽提出来加以利用。这样可以 大大提高煤的利用率和使用价值。这一研究具有十分诱人的前景。 【思考与练习】 1．下列说法是否正确？为什么？ A．石油中含有 C5-C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 B．含 C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C．煤是由有机物和无机物组成的混合物 D．煤中含有甲苯和二甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来 2．下列变化属于物理变化的是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．石油的裂解 B．重油的减压分馏 C．重油的催化裂化 D．煤的高温干馏 4．下列分子，不属于平面型结构的是　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．异戊二烯 B．氯苯 C．萘 D．蒽 5．用下列物质作燃料时，最不易造成大气污染的是 [ ] A．液化石油气 B．煤球 C．煤油 D．重油 6．一定条件下，萘可与硝酸、硫酸的混合酸作用，生成二硝基萘。主要有 1，5-二硝基萘和 1，8-二硝基萘两种。其中，后者能溶于质量分数大于 98％的浓 硫酸而前者不能。利用这一性质上的差异，可将两种同分异构体分离：将上述硝 化产物中加入适量 98.3％的浓硫酸中，充分搅拌后过滤，要从所得滤液中得到 1，8-二硝基萘，应采用的方法是 　 [　　　 ] A．蒸发、浓缩、结晶　　　　　 B．向滤液中加水后过滤 C．用碳酸钠溶液处理滤液　　　 D．将滤液缓缓加入水中 7．下列物质，互为同分异构体的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．联二苯（C6H5-C5H5）和萘 B．汽油和煤油 C．煤和焦炭 D．α-萘磺酸（　 ）和 β-萘磺酸（　 ） 8．下列说法正确的是　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [ ] A．在常见的煤中，只有烟煤才能被干馏分解 B．十六烷高温加热时，只能分解为辛烷和辛烯，同理，辛烷高温分解 时，只能分解为丁烷和丁烯 C．石油裂解气的主要成分是各种烯烃，并不含有烷烃 D．煤干馏时所得的煤焦油是一种复杂的混合物 9．相对分子质量为 128的烃的分子式可能是_______，若已知该物质是一 种易升华的片状晶体，则它的结构简式为_______。 10．煤的高温干馏得到了煤焦油，对其中的苯、甲苯、萘、酚类等物质进行进 一步分离的方法是_______。 （三）重点、难点的学习与目标的实现 1．关于煤的组成和分类的讨论。 一、煤的成分和分类 煤是由____和____所组成的____，根据其含碳量不同，可分为____（含碳_ ___％左右）、____（含碳____％左右）、____（含碳____％左右）、____（含碳_ ___％左右）等。 煤是工业上获得____的重要来源。 2．教师演示煤的干馏实验，学生观察、思考实验现象。集体讨论、整理煤干 馏的产品成分、用途及煤的干馏的意义。 二、煤的干馏 1．干馏是将煤____，使其____的过程。 2．煤的高温干馏产品的成分及用途如下： 【集体讨论】辨析“干馏”和“分馏”两个概念。 ——干馏是将某些有机物隔绝空气加强热使其分解的过程，是化学变化过 程；分馏是利用液体混合物中各种成份的沸点的不同，加热将各种成份加以分 离的过程，是物理变化过程。 3．教师组织学生讨论比较。 ①高炉煤气、②水煤气、③炼厂气、④油田气⑤天然气、⑥裂解气、⑦焦炉气等 气体的主要成分、来源及其用途，学生审查自学时所填表格中的内容 4．教师讲解萘和蒽的结构及物理性质、介绍稠环芳烃的概念。 萘的分子式是____，结构简式为____。它是一个具有平面型结构的分子，分 子中所有原子均位于同一平面内。常温下，它是一种____状的____，具有____的 气味。易____。 【思考】萘分子发生一氯代反应时，可能产生的有机产物共有几种？ ——根据萘分子结构的特征可知，其分子中共存在 2种不同类型的氢原子， 因此，当它发生一氯代反应时，最多可产生 2种一氯代物。 5．集体讨论煤的综合利用的含义和意义。 三、煤的综合利用 【讲解】过去，科学技术不够发达的年代，煤主要用作燃料被直接燃烧掉， 这既造成了很大浪费，还由于燃烧质量低，造成了环境的污染。 根据上述煤的干馏知识可知，若将煤干馏，则可得到多种不同用途的物质， 将这些物质分类运用，可以大大提高煤的使用价值。 不仅如此，近年来，科学工作者还在研究煤的地下液化问题，即向地下的 煤层中加入催化剂并通入氢气，充分利用地下的高温和压力，将煤转化为类似 石油的液体，再抽提出来加以利用。这样可以大大提高煤的利用率和使用价值。 这一研究具有十分诱人的前景。 【集体讨论】煤的综合利用的意义。 ——煤的综合利用是相对于把煤直接用作燃料所说的。煤直接用作燃料时， 往往由于燃烧不充分、炉子的热效率不高等因素造成极大的浪费；同时煤在不加 处理的情况下燃烧，往往由于其中所含的硫元素转化为二氧化硫、不完全燃烧时 所产生的大量一氧化碳和烟尘等，对环境造成污染。 煤可以在高温下与水蒸气作用，生成一氧化碳和氢气，一氧化碳再经转换， 生成氢气，而氢气正是工业合成氮肥（氨）的基本原料；煤经干馏可以得到煤 焦油，其中含有甲苯、苯酚等，将它们分离出来，可以分别用于制取三硝基甲苯 （TNT）和苦味酸（2，4，6-三硝基苯酚）等烈性炸药。 （四）总结、扩展、答疑 教师与学生一起总结本节所学新知识，结合周围用煤的现实状况，对我国 煤工业的发展前景作出预测。 （五）布置作业 1．阅读教材内容和笔记，巩固关于煤的成分、分类，煤的综合利用等方面 的知识。 2．社会调查：社区煤的利用问题。 八、参考资料 （一）煤的综合利用简介 煤既是重要的能源物资，又是重要的化工原料，在国民经济发展中占有极 其重要的地位，有“工业的粮食”之美称。 可是，如果对煤的利用不加研究，直接把它拿来做燃料的话，那将不仅仅 是一种很大的浪费，而且会造成严重的环境污染。 煤的综合利用的手段很多，主要有干馏（高温干馏和低温干馏）、气化、地 下液化等。 干馏是指在隔绝空气的条件下，给煤加热使其分解的过程。高温干馏的温度 一般在 100℃左右，它的主要目的是获得冶金工业的原料——焦炭。高温干馏的 煤焦油产量在 3％左右，其中主要是芳香族化合物，可以从中提取苯、甲苯等重 要的战略物资和萘、酚类、蒽等化工原料。低温干馏是为了获得更多的煤焦油，温 度一般控制在 500～600℃。低温干馏所得焦油的质量一般是原煤的 10％，可以 将其分馏以获得柴油等液体燃料。 将煤进行干馏的结果是，得到了各种不同用途的干馏产品——焦炭、煤焦油 焦炉气等，使它们的作用得到了充分的发挥，提高了煤的价值的同时，避免了 燃烧不充分而造成的浪费和环境污染等问题。 煤的气化和液化是对煤进行综合利用的诱人的课题。这一课题的依据是煤和 石油中含氢量的差别，试图在地下（有效地利用地下的温度和压力）将煤还原， 使其含氢量增多，从而由固体变为类似于石油和石油气的液体或气体，提高其 使用价值。据报导这一研究目前已进入实际应用阶段。 我国是煤储量丰富（世界第三）的国家，能源形式以煤为主。目前，我国对 煤的综合利用的研究还很不够，因此，研究煤的综合利用问题是摆在我们面前 的艰巨而有吸引力的课题。 （二）参考题 1．在有些地区，人们习惯上把煤称为“碳”，这种叫法是否科学？ 2．对煤用不同的方法进行加工，可以得到多种化工原料。试列举用煤生产 化肥、生产炸药的途径。 3．苯（ ）、萘（ ）、蒽（ ）等一系列有机物分子的 通式 s是________，这一类化合物分子中，碳元素的质量分数最大为______。