化学：11.1《碳氢化合物的宝库-石油》教案（1）（沪科版高二第二学期）

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碳氢化合物的宝库——石油
教学目标
1、 知识与技能
1 了解石油的物理性状及石油的形成、组成及石油产品的用途
2 理解石油的分馏原理、方法和装置特征
2、 过程与方法
1 通过对资料的展示，提高获取信息及应用信息的能力，
2 通过石油分馏的实验装置的设计，养成良好的合作意识，提高发散思维能力及创新思维能力
3、 情感、态度、价值观
初步了解石油资源的概况，树立节约能源以及防止污染、注重环保的意识。
教学重点
石油分馏的原理和方法及装置设计
教学难点
石油分馏的原理及装置设计
教学方法 诱思探究
教学过程
[上课]师：同学们，首先请看大屏幕，此人是谁？
生：（齐声）萨达姆
师：（投影）再看这个人？
生：（兴致很高）小布什
师：我把这两个人放在一起，同学们一定马上会想起2003年那场难忘的战争。
生：伊拉克战争
师：如今虽然萨达姆已经无奈地走了，但这场战争却永远留在人们的心中，我想问同学们这场战争由何而起？
生：（齐）石油
师：对，美国不顾大多数国家的反对，毅然发动了战争，控制石油才是他们真正的目的。
[板书]一、石油概述
师：自古以来，石油与战争一直是一对“难舍难分”的孪生兄弟，为什么呢
生：因为石油既是一种优质的能源，也是一种重要的资源。
生：石油推动着国家国民经济的发展，如果把一个国家的经济比做一个人的话，那么流淌的石油就是遍布全身的血液；
师：目前人类进入了能源紧张的时代，更凸现了石油战略武器的重要性。伴随近年来国际油价的飙升，“石油可比黄金”的说法，没有人再怀疑。
[投影]近年来石油价格变化的曲线
师：目前，世界大国除俄罗斯外，都依赖进口石油，美国对海外石油的依赖51%，日本高达80%，石油需求量最高的是发达国家，但石油储量最多的地区是发展中的中东地区， 占全球石油资源的68%，其中依拉克国家虽小，但其石油储量却排世界第二。
[投影]世界石油资源分布图
师（小结）：所以美国发动伊拉克战争根本不是为了几颗根本打不到美国的导弹和化学武器，控制石油才是其真正的目的。美国所宣扬的自由是建立在控制石油的基础之上的。
[投影]自由女神的漫画
师：美国把石油看得很重要，我们国家石油资源及利用情况有什么特点呢？
请同学们先看屏幕上的一组数据，看得出什么结论
[投影]近些年我国石油的产量与消费量的数据统计表
生：自1993年起，我国成为石油净进口国。
师：我国目前是第二大石油消费国，仅次于美国，但近几年石油消费呈明显上升趋势，石油资源的对外依赖越来越大，2010年石油进口依存度将达到50%，2030年将超过美国成为第一大石油消费国。
师：谈到这里，有一件大快人心的事情必须向同学们提一下，这个消息让很多人兴奋不已，也让我们的温总理激动地一夜没睡着觉，是什么事情有谁知道吗？
生：发现了一个大的新油田
师：谁能具体谈谈吗？
生：今年“五一”，中国在这个黄金周里收获了一个比黄金还珍贵的宝物，一个约10亿吨储量的大油田——冀东南堡油田在河北省唐山市沿海浅水区被探明。
[投影]南堡油田的地图及油井
师：虽然这个消息令国家总理温家宝一夜没睡着觉，也让很多中国人兴奋不已。但有些专家也认为，即使10亿吨的储量全部开采也不能缓解中国的能源瓶颈。看来能源问题是个长期工程，不仅要开发新油田，还得想办法节能，或寻找其他的石油替代品。
师（转折）：刚刚了解了石油的重要性及能源现状，接下来我想考查一下同学们对石油的了解究竟有多少？
[板书]二、走近石油
师：请看题
[投影]问题1、石油是如何形成的？它有哪些物理性状？
[板书]1、石油的形成及物理性状
生：讨论
师（提示）：石油是从哪里开采出来的？是多长时间形成的？是什么东西逐渐形成的？
生：地下，上亿年，动植物的遗体
[学生回答后投影] 石油是由远古时代的海洋或湖泊中的动植物遗体在地下经过漫长复杂的变化而形成的黏稠状的液体。
师：物理性状一般从哪些方面来分析
生：色、态、味、密度、溶解性、熔沸点
[展示]石油，请学生观察颜色、状态，闻气味
[纠正]闻气味的方法
师：密度、溶解性如何？用什么方法验证？
生：实验的方法
[演示]将石油倒入装有水的烧杯中
师：什么现象？
生：石油分布在水层的上面
师：从这个简单的现象，同学们可得出什么结论？
生：石油不溶于水
生：石油密度比水小
[投影]石油呈黑色或深棕色，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，没有固定的熔沸点。
师：为什么石油没有固定的熔沸点？
生：它是混合物
[投影]问题2：（提供一副加油站的图片）这是什么地方？加油站里一般有什么油？
生：加油站，里面一般有汽油、柴油等
师：很多加油站上面都有“石化”两字，“石化”是什么意思？石油与汽油煤油柴油的关系。
生：石化是石油化工的简称
生：汽油煤油是石油加工得到的产品
[投影]问题3：除了汽油煤油，你知道你身边的哪些物质与石油直接或间接有关系吗？
生：沥青；生：柏油；生：塑料；生：橡胶；生：合成纤维……
师：石油的用途很广泛，人们的衣、食、住、行、用都直接或间接与石油产品有关。
[总结后投影]重要的能源：优质燃料；
重要的资源：用于合成塑料、合成橡胶、合成纤维；
师：我们来看一下上海石化有哪些化工产品。
[投影]上海石化总公司的网址，简介其产品
[板书]2、石油的用途
[投影]问题4：参考3的答案请你推测一下石油中含有哪些元素？含有哪些物质？为什么？
[板书]3、石油的组成
[学生]讨论
生：含碳元素和氢元素
师：为什么？
生：（笑）标题为碳氢化合物的宝库
生：从汽油煤油的燃烧产物为二氧化碳和水可推出石油中含有碳元素和氢元素
师：还可能含有什么元素呢？
生：氮硫
师：为什么？
生：从汽车尾气的成分推出
[总结并投影]所含元素：碳：83%——87%
氢：10%——14%
N、O、S：少量
P、K、Si、Fe、Mg：微量
从地下开采出来未经处理的石油叫原油，经过脱水、脱盐的石油主要是各种碳氢化合物组成的混合物。主要是烷烃、环烷烃和芳香烃，大部分是液态烃，同时也溶有适量的气态烃和固态烃。
师：什么叫烃呢？烃是有机物中重要的一类，接下来我们就会对它进行学习。
师（转折）：石油是工业的血液，与人类的衣食住行用密切相关，可用于生产合成纤维，合成塑料，合成橡胶，可用于生产医药，农药，但这些通常不是直接拿石油来生产的，用的原料大都是石油加工后的产品。所以我们非常有必要学习一下石油的炼制方法。
[板书]4、石油的炼制
师（启发）：前面讲到过石油是多种物质混合而成的液体，那么炼制的首要操作是要将这些成分粗略分开，问题就来了：如何将石油中的各种成分粗略分开呢？
师（鼓励）这个问题难度比较大，但我还是想试试我们中学们的能力，相信同学们能通过讨论将这个问题圆满解决，为了帮助大家解决问题，我给出一些资料，请同学们先看资料，真正理解资料的用途，然后通过讨论选择合适的原理，画出装置的简图。
[投影]如何将石油中的各种成分粗略分开？请通过讨论选择恰当的原理、简洁的方法，并画出相应的简图
资料一：蒸馏是分离和提纯液态化合物常用的方法之一，如酒精与水的粗略分离就常用蒸馏法。将液体加热至沸腾，沸点较低者先蒸出，然后使蒸气冷却再凝结为液体，沸点高的留在蒸馏器内，这样，可达到分离和提纯的目的。
资料二：石油中的成分有多种，这些成分中所含碳原子数越少的，沸点越低，越易汽化。
友情提醒：请先选择科学的原理，再设计相应的方案，最后请画出简单的装置简图
[分发方案设计表]
生：讨论、画图
师：观察、简单指导。。。。。。
（学生非常投入的进行设计方案，并将设计好的方案争先恐后的递交给老师，甚至老师已拿了部分小组设计的方案走到了屏幕前准备投影学生的作品了，还有学生快速跑到前面把设计的作品递给老师，希望老师能展示他们小组共同设计的作品。）
师与生：几组有代表性装置的展示及评价
图1 图2：
优点：想到了将产物用冰水冷却 优点：想到了用温度计控温
缺点：收集装置不能敞口
图3：
优点：想到并设计了冷凝管
图4：
师：这个装置是什么原理，请设计者来谈谈他的想法
生：（意气风发，走上讲台）左边是加热石油，右边上面用水冷却，随着气体离热源越来越远，温度越来越低，那么在不同的远近可以得到不同沸点的产品，这样可以将石油中的多种成分粗略分开。
师：那你说说离热源越远的地方得到的是碳数越多的还是越少的产物？
生：碳数少的
师：这种想法非常好，虽然所画的装置不是最完美，虽然还有很多的细节需要研究，但这种想法却给人一种耳目一新的感觉，实际上工业中的装置用的就是这个原理。
生：（鼓掌）
师：同学们设计的非常好，下面看看我的
（投影两套装置：）
图片略去
师：左边这套就是大多数同学的想法的结晶，也就是常用的蒸馏装置。右边这套就是采用了刚刚最后那位同学的相法，只不过是将横的变成了竖的。这种分离物质的方法叫分馏。
演示实验：石油的分馏
（板书）三、石油的分馏
（投影）设问：什么叫分馏？分馏和蒸馏有什么区别和联系？
生：回答
师：（总结并投影）石油的分馏：将石油加热到沸腾，通过分馏塔，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物的过程叫石油的分馏。
馏分：分馏出来的各种成分叫馏分。
分馏和蒸馏的不同之处在于，蒸馏是分离两种物质，而分馏一般是多种混合物，分离出来的各种成分叫馏分。
师：工业上如何实现分馏过程呢？主要设备是加热炉和分馏塔。
（图片）：工业上加热炉与分馏塔的剖面图及产品
师：图示中越靠上方的产品所含碳原子数越少，沸点越低，越靠下的含碳数越多，沸点越高。请看图片中的最下方，重油中仍含有多种混合物，如何将它所含的成分分离呢？
生：升温？
师：在高温下，高沸点的烃受热会分解，更严重的是还会出现炭化结焦、损坏设备。
生：（沉思）
（投影：资料库2：物质的沸点与压强有关，一般压强越大，沸点越高，越难气化。）
师：大家说，要把重油中的成分分开，是需加压还是减压？
生：（异口同声）减压
师：工业上就是利用减压，这种分离的方法就是减压分馏
[投影]展示图片，常减压分馏塔
工厂实物图片
[展示]Flash动画：常压分馏与减压分馏
师（小结）：本节课我们初步感受了石油的重要性，了解了石油资源的现状，知道了石油炼制的一些方法，全世界的有机产品几乎90％来自石油，那么什么是有机物，有机物有哪些特征，石油化工的产品如何变成人们所需要的产品，带着这些疑问，下节课我们一起走进精彩纷呈的有机世界。
[下课]
附录1：板书设计
碳氢化合物的宝库——石油
一、石油概述
二、走近石油
1、石油的形成及其物理性状
2、石油的用途
3、石油的组成
4、石油的炼制
三、石油的分馏
1、定义 2、原理 3、装置
附录2：
石油中各组分粗略分离的实验方案设计
组长： 成员：
实验目的 设计方案将石油中各成分粗略分开
实验原理 略
实验步骤 略
装置简图
资料1
蒸馏是分离和提纯液态化合物常用的方法之一，如酒精与水的粗略分离就常用蒸馏法。将液体加热至沸腾，沸点较低者先先变成蒸气逸出，然后使蒸气冷却再凝结为液体，沸点高的留在蒸馏器内，这样，可达到分离和提纯的目的。
资料2：
石油中的成分有多种，这些成分中所含碳原子数越少的，沸点越低，越易汽化。
友情提醒：
只需装置简图。
反思与后记：
这堂课能够取得成功，我想最主要的原因可能是学生的表现，提交方案时学生的争先恐后及学生主动大步走上讲台的讲解都给人留下了非常深刻的印象，有人说学生的聪明可以弥补教师的笨拙，而我认为，不但如此，学生的热情还能点燃教师创造的灵感。假如那天抽到的班级是个不善于表达班风沉闷的班级，那课的效果可能就要大打折扣，由此我想到，入校时按照成绩平行分班，但一个学年甚至一个学期后，各班的班风学风就明显不同，是什么因素导致的呢？是班主任的管理方式所致，还是班主任个人性格的影响，还是凑巧学生自己的特点，如何使学生在同样的环境下得到最优化的发展，是个永远值得每个教育工作者长期研究的课题。
点评：
这堂课的亮点有以下几个方面：
课题的引入简洁、独特，通过两位特殊人物的头像，使学生马上联想到了石油，不仅很快切入了主题，同时也有效的调节了课堂气氛。
教学中老师提供的有关石油的信息资料既新又有思考价值。这些信息资料既能震撼学生的心灵，又能引发学生对石油危机的思考，还能激发学生的学习热情。如中国在五一黄金周收获了一个比黄金还珍贵的宝物-冀东南堡大油田，温总理兴奋的一夜没睡觉这则信息，对学生有很强的振撼力，为学生进一步了解和研究石油打下了很好的情感基础。
注重教学内容与生活、生产的联系，如通过一幅加油站图片中的“石化”两字，让同学自然的联想到石油和汽油、煤油和柴油的关系。通过汽油煤油的燃烧产物让学生推出石油中含有碳元素和氢元素等。
这堂课最大的亮点是让学生设计实验方案，将石油中各种成份粗略的分开这一环节。老师为学生创设了一个开放的合作学习的空间，虽然设计这样的装置对学生来说难度较大，但因为老师提供了两份资料，同时又采取了小组合作的方式，学生在活动中非常的积极和投入，特别是在最后的展示实验方案环节，学生们争先恐后的向老师递交小组设计的作品，甚至出现了老师已到了屏幕前准备操作投影仪了，还有学生快速跑到前面把作品给老师，希望老师能展示他们设计的作品。学生设计装置有的虽然不是很完美，但这些装置就是蒸馏装置的雏形，有的极富创造力，给人耳目一新的感觉如图4装置。老师很机智聪明马上排好序，从最简单的设计，逐步过渡到最完美的设计，从学生设计装置的基础上非常巧妙地过渡到蒸馏和分馏两套典型装置。最后通过课件，让学生见识工业上的分馏塔结构。整个过程师生、生生互动合作，既充分展示自己的才华，又综合群体的智慧，高难度的设计，获得了最完美的成果。学生享受着合作学习的愉快，教师感受到发现智慧的喜悦。
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