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1、第二节 资源综合利用 环境保护 学习目标核心素养建构 1 了解煤 石油 天然气的组成 及其综合利用 2 通过简单实例 了解常见高分 子材料的合成 能举例说明高分 子材料在生产 生活 科技等领 域中的应用及发展 3 认识化学对环境保护的意义 4 了解绿色化学的含义 知道在 化工生产中遵循 绿色化学 思 想的重要性 知 识 梳 理 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 煤的组成 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 自主思考 1 若从煤焦油中分离出芳香烃 应采用什么方法 提示 煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物
2、可根据各种芳香烃的沸点不同 利用蒸馏法进行分离 2 石油的裂化和裂解有何区别和联系 提示 裂化和裂解的原理相同 只是裂解选用的温度比裂化温度更高 因此裂解 又称之为深度裂化 2 以煤 石油 天然气为原料生产合成材料 1 三大合成材料 塑料 合成橡胶 合成纤维 这三大合成材料 主要是以石油 煤和天然气为原料生产的 2 合成高分子化合物的常见反应类型 加聚反应 由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量 很大的高分子化合物的反应 如 nCH2 CH2 CH2 CH2 一定条件 注意 a 单体 聚合成高分子化合物的小分子化合物 如 CH2 CH2 b 链节 高分子化合物中的最小重复单
3、元 如 CH2 CH2 c 聚合度 高分子化合物中的链节数 如聚乙烯中的 n 缩聚反应 由相对分子质量小的化合物通过缩合反应结合成相对分子质量很大 的高分子化合物 同时有小分子 如 H2O 等 生成的反应 如 二 环境保护与绿色化学 1 环境问题 主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏 以及工 农业生产和人类生活所造成的环境污染 根治污染的最有效途径是控制污染源 2 三废 污染 三废 主要指废气 废液和废渣 大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生 产过程中产生的废气及其携带的颗粒物 工业生产中的废水往往含有复杂的成分 任意排放会导致土壤 水源的污染 需要经过多步处理才能
4、达到排放标准 废渣 等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的 3 当今化学工作者面临的重要任务 1 环境监测 2 三废治理 3 寻找源头治理环境污染的生产工艺等 其中对环境情况的监测 就是对污染物的存在形态 含量等进行分析和鉴定 提 供可靠的分析数据 4 绿色化学 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 原子经济 就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物 这时原子利用率为 100 效 果 自 测 1 判断正误 正确的打 错误的打 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
5、二氧化碳是大气污染物之一 4 天然气的主要用途就是作燃料 5 不能用裂化汽油萃取溴水中的溴 答案 1 2 3 4 5 2 下列有关环境保护与绿色化学的叙述不正确的是 A 形成酸雨的主要物质是硫的氧化物和氮的氧化物 B 大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程产生的废气 C 绿色化学的核心就是如何对被污染的环境进行无毒无害的治理 D 水华 赤潮等水体污染主要是由含氮 磷的生活污水任意排放造成的 答案 C 3 下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是 乙烷与氯气制备一氯乙烷 乙烯聚合为聚乙烯高分子材料 苯和硝酸反应制备硝基苯 2CH2CH2 O2 催化剂 A B C D 答案 B 探究一 煤
6、石油 天然气的综合利用 合作交流 1 煤的加工方法有哪些 提示 干馏 气化 液化 2 蒸馏与分馏的主要区别是什么 提示 它们的原理相同 主要区别是蒸馏得到的是单一产品为纯净物 分馏得到 的是沸点相近的多种物质的混合物 点拨提升 1 三馏 比较 干馏蒸馏分馏 原理隔绝空气加强热根据液态混合物与蒸馏原理相同 使物质分解中各组分沸点不 同进行分离 产物产物为混合物 产物为单一组分 的纯净物 产物为沸点不同 的各组分组成的 混合物 反应类型化学变化物理变化物理变化 2 化学中 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
7、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 获得短链不饱和烃 3 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 CO2 H2 CO CH4 C3H8 C4H10 H2 C H4 C2H4 CO C2H4 C3H6 C4H8 CH4 典题例证 1 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 解析 煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用 而将煤变成煤饼作燃料是为了提 高煤
8、的利用率 不属于综合利用 石油裂解属于石油的综合利用 答案 C 学以致用 1 下列说法中错误的是 A 石油是混合物 石油分馏得到的汽油也是混合物 B 含 C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C 焦炭是煤干馏的一种重要产品 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 解析 石油通过分馏的方法获得汽油 煤油和柴油等轻质液体燃料 但产量不高 通常采用裂化的方法 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 提高汽油的产量 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物 主要含碳元素 还含有少量的氢 氧 氮 硫等元素 并不含苯和甲苯 煤干馏 得到焦炭 煤焦油 焦
9、炉气等 煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物 可以 生产芳香族化合物苯和甲苯 答案 D 探究二 环境保护和绿色化学 合作交流 1 我们学过的四种基本反应类型中 最符合绿色化学理念的是哪种 在有机化 学反应中有哪几种 提示 最理想的 原子经济 是反应物的原子全部转化为期望的最终产物 即原 子利用率 期望产物总质量与生成物总质量之比 为 100 4 种基本反应类型中化 合反应符合 有机化学反应中加成反应 加聚反应符合 2 绿色化学 的具体内容是什么 提示 1 开发绿色反应 将原子利用率提高到 100 2 使用无毒 无害的原料 催化剂 溶剂 3 开发绿色工艺 4 开发和生产绿色产品 点拨提升 1 六
10、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 水位上升 陆地面积减小 等 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 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 在土壤中影响农作物吸收水分和养分 导致 农作物减产 混入生活垃圾中难处理 难回收 易被动物当作食物吞入 导致动物死亡 赤潮和 水华 废水中含氮 磷元素的营 养物质 使水体富营养化 导致水中藻类疯长 消耗水 中溶解的氧 使水体变得浑浊
11、水质恶化 2 绿色化学 1 绿色化学的含义 绿色化学的目的在于不再使用有毒 有害的物质 不再产生 废物 从科学观点看 它是化学科学基础内容的更新 从环境观点看 它强调从源 头上消除污染 从经济观点看 它提倡合理利用资源和能源 降低生产成本 2 绿色化学的核心 利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染 即预防污染优于治理污染 3 原子经济 按照绿色化学的原则 最理想的原子经济就是反应物的原子全部转 化为期望的最终产物 这时原子利用率为 100 3 绿色化学对化学反应的要求 典题例证 2 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
12、 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 D 学以致用 2 绿色化学的
13、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产生的污 染 答案 C 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
14、 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 D 2 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
15、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 A 3 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
16、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 B 4 下列过程前者属于物理变化 后者属于化学变化的是 A 碳酸钠晶体的风化 硫酸铜检验水 B 煤的干馏 石油的裂化 C 碘的升华 熔融的氯化镁导电 D 煤的气化 用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果 解析 风化是指在室温和干燥空气里 结晶水合物失去结晶水的现象 属于化学 变化 故 A 错误 煤的干馏属于化学变化 故 B 错误 符合物理变化和化学变化 的定义 故 C 正确 煤的气化属于化学变化 故 D 错误 答案 C 5 我国城市为了减少燃煤造成的大气污染 对于作民用燃料的煤进行了多方面 的改进 1 为了除去煤中的含硫化合物 采用 FeCl3脱硫 即用 FeCl3溶液浸洗煤粉 发 生如下反应 FeS2 14FeCl3 8H2O 2FeSO4 13FeCl2 16HCl 该反应中的氧化剂是 若
