搜索
第四章化学与自然资源的开发利用第二节资源综合利用环境保护一、煤、石油和天然气的综合利用无机物有机物C元素为主H、N、S、O等元素—少量SiAlCaFe污染环境COxNOxSO2等烟尘（1）煤的组成p951、从煤、石油和天然气中获得基本化工原料煤渣（2）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)p95·煤干馏的主要产物:焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭p95（3）煤的气化在一定条件下把煤及其干馏物转化为可燃性气体过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（CO、H2)。p96（4）煤的液化在一定条件下将煤转化为液体燃料——又称人造石油，可继续精制成汽油、柴油、液化石油气、甲醇。在石油资源日益减少的情况下，煤的液化具有十分诱人的前景。（4）煤的液化①煤的直接液化:·使煤与氢气作用生成液体燃料。p96②煤的间接液化:·先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。p96CO+2H2CH3OH催化剂甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃机的燃料。（1）天然气的组成及其综合利用天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。p962、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料天然气的综合利用p96天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成和生产等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。氨甲醇（2）石油的组成及其综合利用①石油的成分：p96按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。按元素来看：碳、氢含量为97%--98%②石油炼制：a、石油的分馏b、石油的催化裂化c、石油裂解（深度裂化）d、石油催化重整a、石油的分馏·利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。p96b、石油的催化裂化提高轻质液体燃料的产量。（1）裂化的目的：（2）裂化的原理：在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。裂解的目的：p97获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。c、石油裂解（深度裂化）d、石油催化重整通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。p97（3）生产合成材料①原料:石油、煤、天然气②合成材料基本特征：相对分子质量很大，属于高分子化合物③合成材料的合成原理：加聚、缩聚例如：乙烯合成聚乙烯丙烯合成聚丙烯CH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2+++……[CH2—CH2]n（聚乙烯）nCH2=CH2催化剂[CH2—CH2]n（单体）（链节）(n为聚合度)nCH2=CHCH3催化剂[CH2—CH]nCH3丙烯聚丙烯·缩合聚合反应（缩聚反应）单体间（小分子）相互反应而成高分子化合物，同时还生成小分子（如水、氨等分子）的反应。酚醛树脂OHn+nH-C-HOOHCHHn+nH2O苯酚甲醛如：氨基酸以缩聚反应生成蛋白质,对苯二甲酸和乙二醇以缩聚反应生成涤纶p98“神州”五号航天员穿的航天服,是用一种特殊的高强度涤纶制成的（头盔和手套除外）合成材料概况：随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命—人工合成材料;合成材料的原料丰富、制造加工简单,性能千变万化;塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。黏合剂、涂料也属于合成材料。塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料（电木），一旦加工成型就不会受热熔化。常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。单体：CH2＝CHCH3聚丙烯聚苯乙烯单体：CH2＝CHC6H5单体：CH2＝CCH3COOCH3有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯酚醛塑料单体：苯酚、甲醛聚四氟乙烯单体：CF2＝CF2二、环境保护与绿色化学被污染的小河乱扔导致的污染传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头减少和消除污染。p101p101P102[思考与交流]·绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：1．充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；2．在无毒、无害的条件下进行反应,以减少废物向环境排放；3．提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”4．生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。·绿色化学给化学家提出了一项新的挑战，国际上对此很重视。1996年，美国设立了“绿色化学挑战奖”，以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家练习1.工业“三废”指的是、、。2.20世纪80年代开始面临三大全球性环境问题,下列不属于三大全球性环境问题的是A酸雨B臭氧空洞C气候变暖D白色污染3.我国三峡工程有发电、防洪、环保三大功能。三峡工程的建成代替火力发电对环境保护的最大贡献是有助于控制废渣废气废水D1)温室效应2)形成酸雨3)空气中的固体颗粒浓度4.1986年4月，前苏联乌克兰基辅北部的切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸起火，造成死亡31人，237人受伤，13万居民紧急疏散。这些死伤者主要受到了（）A毒气伤害B噪声污染C电磁波伤害D放射性污染D5.大力推广使用无磷洗涤剂，是因为含磷、氮物质大量使用，会造成湖泊的（）A水生物死亡B富营养化，产生“水华”现象C金属污染D氢化物污染B1、大气污染：来自工业废气,汽车尾气,生活废气(硫与氮的氧化物,碳氧化物,碳氢化物;卤素化合物;放射性)人类保护伞的洞——臭氧层被破坏空中死神——酸雨全球变暖——温室效应光化学烟雾无形杀手——居室污染环境污染的类别：2、水污染：来自工业废水、生活废水(无机物,重金属盐类,营养物有机物,洗涤剂,石油)·水体富营养化（N、P、K、S的化合物）·（生活污水、农田排水、化肥、合成洗涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖——赤潮、水华）p101重金属污染：如汞、镉、铅、铬、砷猫自杀事件——水俣病（汞污染）骨骼畸形变脆——骨痛病（镉污染）智力发展隐性杀手——铅污染3、土壤污染来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留(Cl,P,S)、放射物质残留4、噪声污染5、辐射污染6、食品污染：2月02日：国际湿地日3月22日：世界水日4月22日：地球日5月31日：世界无烟日6月05日：世界环境日6月17日：世界防治荒漠化和干旱日7月11日：世界人口日9月16日：国际保护臭氧层日10月4日：世界动物日10月16日：世界粮食日12月29日：国际生物多样性日世界环境日把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上越来越多人的共识。请看---保护环境从我做起练习1.含有碳元素的混合物是（）①二氧化碳，②石灰石，③甲烷，④天然气，⑤一氧化碳，⑥石油，⑦乙醇，⑧煤，⑨醋酸，⑩水煤气。A．①②③④⑤B．⑥⑦⑧⑨⑩C．①③⑤⑦⑨D．②④⑥⑧⑩D2.下列燃料燃烧不会造成环境污染的是A.煤B.酒精C．汽油D.氢气BD4.下列各气体属于纯净物的是（）A．天然气B．水煤气C．甲烷D．液化石油气C3.在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是（）A.液化气B.煤油C.煤饼D.木柴A5.下列关于煤的叙述中不正确的是（）A．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源B．煤的干馏过程属于化学变化C．煤是由多种有机物组成的混合物D．煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素。C6.下列说法正确的是（）A．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径B．煤的干馏过程属于物理变化，通过干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品C．煤里主要含有碳及少量的其它元素，工业上大量燃烧含硫燃料是形成“酸雨”的主要原因D．煤是由非常复杂的无机物和有机物组成的化合物AC7.下列物质中属于高分子化合物的是①硫化橡胶②蔗糖③油脂④酚醛树酯⑤蛋白质A．①②③④⑤B．①③④⑤C．①②④⑤D．①④⑤D8.按照绿色化学原则，下列反应符合最理想原子经济性的是（）A．乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷B．乙烷与氯气反应制备氯乙烷C．苯与乙醇在一定条件下生产乙苯D．乙醇与浓硫酸共热制备乙烯A9.石油的分馏和煤的干馏两种变化，本质上的不同是（）A．加热的温度二者不同B．获得的产品二者不同C．前者是物理变化，后者是化学变化D．前者不需要隔绝空气，后者需隔绝空气C16.下列关于乙烯和聚乙烯的叙述不正确的是DA．乙烯常温下是气体，为纯净物；聚乙烯常温下是固体，为混合物B．乙烯的化学性质比聚乙烯活泼C．取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生成的CO2和H2O的质量分别相等D．取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生成的CO2和H2O的物质的量分别相等17.下列说法错误的是A．石油是由多种碳氢化合物组成的混合物有的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B．含以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C．石油的分馏是一个化学过程D．石油裂解得到的裂解气中含不饱和的烯烃本题主要考查石油的成分和石油的炼制，裂化是将大分子的烃转化为小分子的烃，得到轻质汽油。裂解主要是将长链的烃断裂为短链的，目的得到化工原料。裂化和裂解的产物中都有不饱和烃。C18.请将石油产品汽油、柴油、煤油、沥青、液化石油气按其组成物质分子中碳原子数递增的顺序排列液化石油气、汽油、柴油、煤油、沥青石油炼制的目的是将混合物进行一定程度分离，通过分离将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，其中混合物的沸点范围越低，则混合物中烃分子所含碳原子数越少。19.下列说法错误的是（）A．石油是由多种碳氢化合物组成的混合物有的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B．含以上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复杂的混合物D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来D石油的分馏和裂化都得到汽油，煤经高温干馏后所得的煤焦油中含有苯和甲苯，而不是煤中含有苯和甲苯。22.下列物质中，有固定熔沸点的是（）A．汽油B．煤C．苯D．煤焦油C21.下列石油的炼制和加工的过程，属于化学变化的是（）A．常压分馏B．减压分馏C．裂化D．裂解CD23.空气污染下列叙述错误的是：（）A．温室效应是CO具有增高地球温度的效应造成的B．破坏臭氧层的主要物质是氟氯烃等物质C．CO能与血红蛋白形成稳定的化合物，降低血液输入氧的能力D．酸雨主要是雨水与SO3或SO2反应，最终形成的H2SO4、还有少量的NO2及CO2和水反应生成的HNO3与H2CO3造成的C解析A温室效应是CO2浓度增高所致。D中含硫的物质燃烧生成SO2，SO2在一些催化剂作用下生成SO3，SO3被水吸收成H2SO4或SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3再被氧化成H2SO4。空气中NO2（汽车尾气）与H2O反应生成HNO3或NO和O2，水反应生成HNO3。我们常用原子利用率来衡量化学反应过程的原子经济性，其计算公式为:原子利用率=(目标生成物的质量/该反应所有生成物的总质量)×100%=(目标生成物的质量/参加该反应所有反应物的总质量)×100%下面是联合工艺法制备新型自来水消毒剂ClO2的反应原理4H2O+Cl2=4H2+2ClO2已知，用72gH2O和足量氯气完全反应，求该反应的原子利用率。原子利用率=135g÷（72g+71g）×100%=94.4%4H2O+Cl2=4H2+2ClO24*18712*67.572g71g135g产率=产物A的实际生产的量/产物A的理论生产量×100%3H2+N2⇌2NH3产率=n（2NH3）实际÷n（2NH3）理论=1mol÷2mol×100%=50%若3molH2和1molN2反应生成1molNH3问该反应的产率