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第二节资源综合利用环境保护1．了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。2．了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。3．了解化石燃料燃烧对环境的影响。4．了解绿色化学与环境保护。知识点一煤、石油、天然气的综合利用1．化石燃料2．煤的综合利用(1)煤的组成：(2)煤的综合利用：3.天然气的综合利用4．石油的综合利用(1)组成：石油是由多种烃组成的混合物。(2)综合利用：5．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料：指、和合成橡胶，属于高分子化合物。塑料合成纤维合成(2)四个概念：(3)由乙烯生成聚乙烯的化学方程式为[微练习]1．辨析下列说法的正误：(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。()(2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。()(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。()(4)天然气的主要用途是做燃料、化工原料。()(5)石油裂解气可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。()(6)乙烯和聚乙烯均可使酸性KMnO4溶液褪色。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×2．填空：(1)可用________法从煤焦油中分离出芳香烃。(2)区别分馏和干馏：①分馏是________变化；②干馏是________变化。(3)高分子化合物是纯净物还是混合物？________。(4)从碘水中萃取出碘，应选用________(填“直馏”或“裂化”)汽油。答案：(1)分馏(2)①物理②化学(3)混合物(4)直馏[微知识点]化学“六气”的主要成分高炉煤气水煤气天然气液化石油气焦炉气裂解气主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4[特别提示](1)焦炉气及裂解气中均含有烯烃，通入溴水或酸性KMnO4溶液中能使其褪色。(2)煤干馏时一定要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧。(3)由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。(4)直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。[典例剖析][典例1]煤是“工业的粮食”，石油是“工业的血液”，有关煤和石油加工的说法正确的是()A．煤的干馏产物主要是各类有机物B．石油的裂解、分馏和煤的干馏都属于化学变化C．煤焦油经过分馏可得到苯、甲苯等，说明煤中含有苯和甲苯D．石油的裂化，说明长链烃在高温条件下可以分解为短链烃[解析]煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气和焦炭等物质，其中焦炭居多，为无机物，故A错误；石油的分馏属于物理变化，裂化、裂解、煤的干馏都属于化学变化，故B错误；煤是由无机物和有机物组成的复杂的混合物，通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，故C错误；石油的裂化、裂解是在一定条件下将长链的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程，烃在加热条件下是可以分解的，且碳链越长越易分解，故D正确。[答案]D1．化学“三馏”的比较名称原理特点干馏隔绝空气、高温下使物质分解的过程属于化学变化，产物为混合物蒸馏根据液态混合物中各组分沸点不同，加热使某一组分蒸发进行分离属于物理变化，产物为单一组分的馏出物分馏根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离属于物理变化，产物为沸点相近的各组分组成的混合物2.化学“两裂”的比较名称定义目的裂化在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量裂解在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，属于深度裂化获得短链不饱和烃[题组训练]题组一对石油、煤、天然气的认识1．下列说法中正确的是()A．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B．将煤在空气中加强热使之分解的过程，称为煤的干馏，也叫煤的焦化C．将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料D．用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油解析：A项，煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油中能分离出来苯和甲苯，错误。B项，煤在隔绝空气的情况下加强热的过程称为煤的干馏，不是在空气中，错误。C项，石油分馏主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通过石油裂化、裂解获得，错误。答案：D2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A．煤干馏所得气体中只含无机气体B．天然气、石油液化气是清洁的化石燃料C．石油裂解气中主要成分为甲烷D．石油分馏能得到同一沸点的产物解析：A项，煤干馏所得的气体为焦炉气，含有H2、CH4等无机物和有机物气体，错误。B项，天然气、石油液化气的主要成分为碳氢化合物，燃烧充分，生成物为CO2和H2O，为清洁的化石燃料，正确。C项，石油裂解气的主要成分有乙烯、丙烯、甲烷、乙烷等，错误。D项，石油的分馏就是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程，正确。答案：B题组二煤、石油、天然气的综合利用3．煤、石油、天然气在日常生活和国民经济中占有极为重要的地位，下列说法正确的是()A．汽油都是石油的分馏产品，乙烯是石油的裂化产品B．1mol煤干馏所得的焦炭，最多可获得合成氨所需的1molH2C．我国西气东输只是为了改善上海等地的空气质量D．石油裂解产品丙烯合成高分子聚合物，其原子利用率为100%解析：A项，石油裂化也可得到汽油，错误。B项，根据反应：C＋H2O=====高温CO＋H2，CO＋H2O=====高温CO2＋H2，可见1molC最多可获得2molH2，错误。C项，西气东输是具有综合效应的，不仅仅是改善空气质量，错误。D项，CH3CH===CH2发生聚合反应生成聚丙烯，加聚反应的原子利用率为100%，正确。答案：D4．“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的：C＋O2=====点燃CO2。下面关于该过程的说法不正确的是()A．煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失C．煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高D．上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体解析：虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C项正确。D项，因反应:C＋O2=====点燃CO2中的氧气用空气代替，故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等，除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2正确。答案：B5．如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3做催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图所示(部分夹持装置已略)。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色，实验后试管Ⅱ中液体具有汽油的气味。(1)为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________；装置中较长导管的作用是___________________________________________________________________。(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了__________________________________________。(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了____________________________________________。(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴？______(填“能”或“不能”)，理由是_____________________________________________________________________。(5)石油裂化的重要意义是_____________________________________________。(6)假设石蜡分子式为二十烷(C20H42)，写出石蜡催化裂化生成烯烃C5H10的化学反应方程式___________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)装入药品之前要先检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，还有冷凝气体的作用。(2)依据催化裂化原理，试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了含有5个碳原子以上的烃。(3)试管Ⅲ中的酸性KMnO4溶液褪色说明生成了常温、常压下呈气态的含5个碳原子以下的烯烃。(4)由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取溴水中的溴。(5)石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量和质量。(6)C20H42第一步裂化生成C10H22和C10H20，C10H22再裂化生成C5H12和C5H10。答案：(1)检验装置的气密性导气、冷凝气体(2)裂化生成了含有5个碳原子以上的烃(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃(4)不能裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应(5)可以提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量(6)C20H42――――――→催化剂加热、加压C10H22＋C10H20二十烷癸烷癸烯C10H22――――――→催化剂加热、加压C5H12＋C5H10癸烷戊烷戊烯(1)根据煤、石油、天然气加工原理分析产品及其用途，特别要注意煤的气化、石油催化裂化的反应和目的。(2)关于煤、石油和天然气化工的信息题目，首先要阅读信息，弄清原理，结合化工生产实际(如环境因素、价格因素、效益因素)进行比较分析，推出正确选项。知识点二环境保护与绿色化学1．“三废”污染2．根治污染的最有效途径是控制。3．绿色化学(1)核心：利用化学原理从上减少和清除工业生产对环境的污染。(2)最高目标：原子利用率为，即反应物中的原子转化为期望的最终产物。污染源源头100%全部[微练习]下列环境问题与所对应的物质不相关的是()A．温室效应——二氧化碳B．光化学污染——二氧化氮C．酸雨——二氧化碳D．白色污染——一次性塑料制品的使用答案：C[微知识点]“三废”及防治(1)废气：(2)废水：(3)废渣：[典例剖析][典例2]环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列各项中与环境污染无关的是()①温室效应②赤潮③酸雨④光化学污染⑤臭氧空洞⑥水俣病⑦潮汐现象⑧水华⑨地方性甲状腺肿大A．⑥⑧B．④⑤C．①②③D．⑦⑨[解析]②赤潮与⑧水华均属水体富营养化引起的水体污染现象；①温室效应指大量CO2的排放引起的大气变暖现象；④光化学烟雾则是由汽车尾气大量排放有害气体所导致的一种空气污染现象；③酸雨是化石燃料的燃烧等引起的污染现象；⑨地方性甲状腺肿大是缺碘引起的症状，与环境污染无关；⑤臭氧层空洞，则是由释放的氟氯烃等物质导致臭氧层被破坏的大气污染现象；⑥水俣病是由于含镉、汞污水的排放被鱼吸收，人吃鱼后引起的有毒物质在人体内富集而导致的，与环境污染有关；⑦潮汐是一种自然现象。[答案]D六大环境问题环境问题主要污染物主要危害温室效应CO2造成全球气候变暖，海平面上升，陆地面积减小酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层破坏氟氯代烷、NOx到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害环境问题主要污染物主要危害光化学烟雾碳氢化合物、NOx刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡白色污染废弃塑料制品①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产②混入生活垃圾中难处理、难回收③易被动