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第二节资源综合利用环境保护课程目标1．了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。2．了解合成材料及其应用。3．了解节约能源和防止污染的重要意义。4．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。图说考点[新知预习]一、煤、石油和天然气的综合利用1．从煤、石油和天然气中获得基本化工原料(1)煤的组成和加工①煤的组成②煤的加工方法及产品(2)天然气的组成和利用(3)石油的组成和加工2．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料：、、。(2)实例：制取聚乙烯反应的化学方程式为：nCH2===CH2――→催化剂CH2—CH2。合成塑料合成橡胶合成纤维(3)四个概念二、环境保护与绿色化学1．环境保护(1)环境问题的含义指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的，以及工农业生产和人类生活所造成的。(2)当今化学工作者面临的重要任务环境情况的、三废的、寻找源头治理环境污染的等。生态环境破坏环境污染监测治理生产工艺(3)三废①废气：大气污染物主要来自和工业生产过程中产生的及其。②废水：含有复杂的成分，任意排放会导致的污染。③废渣：对废渣等固体废弃物的处理兼有和两个重要目的。化石燃料燃烧废气携带的颗粒物土壤、水源减少环境污染资源回收利用2．绿色化学(1)核心利用化学原理对环境的污染。(2)原子经济的含义原子经济要求反应物中的原子全部转化为，这时原子利用率达到。从源头上减少和消除工业生产期望的最终产物100%[即时性自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)煤是由碳元素组成的单质。()(2)煤的气化和液化属于物理变化。()(3)石油分馏可以得到沸点不同的纯净物。()(4)煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化。()(5)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。()(6)天然气的主要用途就是作燃料。()(7)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。()××××××√(8)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。()(9)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。()(10)使用无磷洗衣粉，可彻底解决水体富营养化问题。()(11)改进汽车尾气净化技术，可减少大气污染物的排放。()(12)工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。()(13)以铜和浓硝酸为原料生产销酸铜符合绿色化学思想。()×××√√×2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是()A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C．将煤变为煤饼作燃料D．将石油裂解制得乙烯等化工原料答案：C3．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：C4．下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是()①乙烷与氯气制备一氯乙烷②乙烯聚合为聚乙烯高分子材料③苯和硝酸反应制备硝基苯④2CH2===CH2＋O2――→催化剂A．①④B．②④C．①③D．②③答案：B技能素养提升点一化石燃料的综合加工利用[例1]下列关于化石燃料的加工说法正确的是()A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径【解析】石油裂化主要得到更多的液态轻质油，A错误；石油的分馏是指在加热条件下将石油分成不同沸点范围的产物的过程属于物理变化，B错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，其产物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，C正确；由煤制取煤气的过程中，煤中的碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，两者的混合物被称为“水煤气”，这个过程发生的是化学变化，D错误。【答案】C[提升1]下列关于煤、石油、天然气等资源的说法错误的是()A．煤干馏所得气体中含有CH4B．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．石油分馏能得到不同沸点范围的产物解析：A项，煤干馏所得的气体中含有CH4等有机物气体，正确；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：C状元随笔化工“六气”的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[关键能力]1．化学中“三馏”的比较蒸馏分馏干馏原理根据物质沸点的差异，对液态混合物加热和冷凝，分离成两组不同沸点范围的物质根据物质沸点的差异，对液态混合物不断地加热和冷凝，分离成多组不同沸点范围的物质把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使其分解的过程变化类型物理变化物理变化化学变化实用举例从海水中提取淡水；除去碘的四氯化碳溶液中的四氯化碳将石油(原油)分离为石油气、汽油、煤油等；将煤焦油分离为苯、二甲苯、甲苯、酚类、萘和沥青干馏煤、干馏木材常用装置状元随笔煤的干馏需要在隔绝空气条件下进行，否则加强热时煤会在空气中燃烧生成CO2、H2O等物质。2．石油炼制“两裂”的比较石油裂化石油裂解原理在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量较小、沸点较低的烃在高温下把石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃主要原料重油含有直链烷烃的石油分馏产物(包括石油气)主要产品甲烷、乙烷、丙烯、乙烯等乙烯、丙烯等气态烃与少量液态烃条件催化剂、加热高温目的提高轻质油特别是汽油的产量和质量获得短链气态不饱和烃主要变化类型化学变化状元随笔“裂解”可以理解为深度“裂化”。提升点二环境保护与绿色化学[例2]绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。下列不符合绿色化学理念的是()A．尽可能使用无毒无害的原材料B．尽可能减少生产过程中的能量消耗C．治理产生的污染优于防治污染的产生D．尽可能采用对人类和环境低毒或无毒的合成路线【解析】根据绿色化学的含义，可以判断应该是防治污染的产生优于治理污染的产生。【答案】C[提升2]环境保护已成为当前和未来的一项全球性重大课题。为消除目前燃料使用过程中的环境污染问题，并缓解能源危机，有的专家提出利用太阳能促进燃料循环使用的构想(如图)。这种构想或方案可用如下反应表示：①2CO2――→光能2CO＋O2②2H2O――→光能________；③2N2＋6H2O――→光能4NH3＋________；④2CO2＋________――→光能2CH3OH＋________；⑤________＋2H2O――→光能CH4＋________。2H2↑＋O2↑3O24H2O3O2CO22O2(1)请完成上述化学方程式。(2)要实现上述的一些构想，目前和今后要解决的关键问题是______________________________________________。(3)如果光子的能量不够，上述反应是无法完成的。而大自然已经解决了这个问题，即______________________，它是地球上最重要的化学反应之一，请写出反应的化学方程式：______________________________________________。如何使物质吸收光能转变为其他物质绿色植物的光合作用，即利用光能把二氧化碳和水转变成碳水化合物(糖类)6CO2＋6H2O――→光能C6H12O6＋6O2解析：(1)根据题干和图示，燃料循环使用的构想是利用太阳能将燃烧产物转化为燃料和氧气。因此反应①～⑤中均有氧气产生，结合原子守恒，可以推断出各反应中的产物。(2)实现构想的关键是燃料产物怎么吸收光能转变为燃料和氧气。(3)大自然中绿色植物的光合作用能把二氧化碳和水转变成碳水化合物(糖类)。[关键能力]绿色化学对化学生产和化学反应的要求状元随笔常见环境污染与成因(1)水体富营养化：水中氮和磷等植物营养物质过多蓄积引起的污染，即水体的富营养化。(2)白色污染：指难降解的塑料对环境的污染。(3)酸雨：与SO2及NOx有关。(4)温室效应：与CO2有关。(5)光化学烟雾：与NOx及碳氢化合物有关。(6)臭氧层破坏：与NOx及氟氯烃有关。形成性自评1．化学与生产、生活密切相关。下列说法不正确的是()A．向煤中加入适量生石灰，可减少SO2对大气的污染B．用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，减少白色污染C．光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关D．人造纤维、合成纤维和光导纤维都属于有机高分子化合物解析：A项，CaSO3易被氧化为CaSO4，向煤中加入适量生石灰，在煤燃烧时SO2最终生成CaSO4，故A正确；B项，利用CO2合成聚碳酸酯类可降解塑料，将CO2转化为可降解塑料，实现了“碳”的循环利用，可以减少白色污染，故B正确；C项，光化学烟雾、硝酸型酸雨的形成都与氮氧化合物有关，故C正确；D项，光导纤维的主要成分是SiO2，不属于有机高分子化合物，故D错误。答案：D2．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，煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯，错误。B项，煤在隔绝空气加强热的条件下分解的过程称为煤的干馏，而不是在空气中，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。D项，分馏获得的汽油主要成分是饱和烃，裂化获得的汽油中含有不饱和烃，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别，正确。答案：D3．下列有关环境问题的说法正确的是()A．燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染解析：石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；B项，当空气中臭氧的含量超过10－5%(体积分数)时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项，pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项，含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。答案：A4．下列说法正确的是()A．利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向B．光合作用是将光能转化为化学能的有效途径C．石油、煤、天然气属于二次能源D．绿色化学最显著的特征是在生产化工产品过程中必须以绿色植物为原料解析：利用化石燃料燃烧法使水分解制氢气需要消耗大量的能源，A错误；光合作用是将光能转化为化学能的有效途径，B正确；石油、煤、天然气属于一次能源，C错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，反应物的原子全部转化为期望的最终产物，D错误。答案：B5．下图是实验室对煤进行干馏的装置图，回答下列问题：(1)指出图中仪器名称：c________，d________。U形管烧杯(2)仪器d的作用是________________________，c中液体有________和________，其中无机物里溶有________，可用________检验出来。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体的主要成分有__________________，火焰的颜色为____________。盛装冷水对蒸气进行冷却粗氨水煤焦油氨酚酞溶液蒸馏H2、CH4、C2H4、CO淡蓝色解析：c是U形管，d是烧杯。煤的干馏产物主要有：焦炭(固体)，煤焦油、粗氨水(液体)，焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)等。利用d将蒸气冷却，无机物中溶有氨，可利用酚酞溶液检验；有机物可利用蒸馏使其中的重要成分分离出来