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1、第32讲 化学与资源综合利用环境保护,新课标人教化学精美课件系列,基础关,最 新 考 纲,1.了解煤石油和天然气等综合利用的意义2.了解水污染的危害了解污水处理中主要的化学方法及其原理3.了解大气主要污染物了解减少大气污染物的原理和方法4.了解生活废弃物处理的方法“白色污染”的危害和防治方法5.了解常见高分子材料的合成反应及重要应用6.了解化学科学发展对自然资源利用的作用,自 主 复 习,一煤石油天然气的综合利用,1.煤(1)煤的组成:有机物和少量无机物组成的复杂的_,主要含_等元素(2)煤的综合利用途径有_制水煤气的原理为:_,混合物,碳,煤的干馏,煤的气化与煤的液化,C+H2O(g)高温C
2、O+H2,2.石油(1)石油的成分多种_组成的混合物,所含元素以_为主(2)石油的分馏利用原油中各组分_不同,将复杂混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程,碳氢化合物,碳,沸点,(3)石油的裂化含碳原子较多高沸点的烃在催化剂高温条件下,断裂成_,裂化是化学过程十六烷裂化的方程式_(4)石油的裂解在更高温度下的深度裂化,丁烷裂解为甲烷和丙烯的方程式:_,碳原子数较少低沸点的烃,C16H34C8H16+C8H18 C8H18C4H10+C4H8,C4H10CH4+C3H6,3.天然气(1)主要成分是_,是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料(2)合成NH3和CH3OH:写出以甲烷水和空气制NH3的
3、方程式:_,_,甲烷,CH4+2H2OCO2+4H2,4.三大合成材料(1)三大合成材料指_(2)聚合反应合成聚乙烯的化学方程式为:_,单体为_,链节为_,聚合度为_,塑料 橡胶 合成纤维,CH2CH2,CH2CH2,n,二环境保护与绿色化学1.环境保护(1)三废污染指_(2)环保措施:_2.绿色化学(1)核心是利用_从源头上减少和消除_的污染(2)原子经济性:反应物的原子全部转化为期望的_,即原子利用率为_,废液 废气 废渣,立法 综合治理,化学原理,工业生产对环境,最终产品,100%,网 络 构 建,1.煤石油天然气的组成和综合利用,热点关,热 点 考 向,1.煤的综合利用:包括煤的成分煤
4、的干馏及产物2.石油的炼制:包括石油的分馏裂化裂解的原理及产物3.聚合反应的原理应用以及高分子化合物的特征性质4.绿色化学和环境保护的相关知识,热 点 探 究,热点1 石油的加工,1.石油的组成(1)石油所含的元素主要成分是碳和氢,此外还含有硫氧氮等(2)石油主要是由各种烷烃环烷烃和芳香烃组成的混合物,2.石油的加工(1)分馏原理,原理:利用石油中各组成成分沸点的不同进行蒸馏,是物理方法;由于进行多次蒸馏,故称分馏;得到的不同沸点范围的产物称馏分,但仍是多种烃的混合物实验室装置如图10-2-1:所需仪器有:酒精灯蒸馏烧瓶温度计冷凝管牛角管锥形瓶,按上图连接好装置检查装置的气密性合格后向蒸馏烧瓶
5、中注入约100mL石油及碎瓷片连接冷却水(下进上出)给烧瓶加热分别收集60150和150300的馏分停止对烧瓶的加热并整理仪器在锥形瓶里收集到油状液体,在60150的温度范围内收集到的液体有汽油味,在150300的温度范围内收集到的液体有煤油味,同时烧瓶内的物质变成黑色粘稠状的液体,对石油进行加热使其温度逐渐升高,在60150的温度范围内挥发出汽油,在150300的温度范围内挥发出煤油,同时说明石油是一种复杂的混合物,注意事项:a.石油及其分馏产品都易燃烧,实验中最好用隔火板将酒精灯和锥形瓶隔开,在锥形瓶的口部塞一团疏松的棉花,以防发生火灾b.连接好装置后,一定要检查装置的气密性,以防蒸气溢出
6、,引起事故c.一定要垫石棉网才能对烧瓶加热,防止烧瓶炸裂引起火灾d.烧瓶中的石油量应占烧瓶容积的,e.冷凝管内的冷却水要从下口入上口出,这样会使馏分冷却效果最好f.汽油煤油等对橡胶有较强的腐蚀性,实验中所用的橡胶塞要用锡箔包起来,防止被腐蚀g.温度计的最大量程不能低于300,温度计的水银球要置于蒸馏烧瓶的支管口处工业设备:主要是分馏塔分为常压分馏塔和减压分馏塔,(2)直馏汽油和裂化汽油的比较直馏汽油由原油直接分馏得到,以直链饱和烃为主,燃烧质量差,爆震性强,不能使溴水褪色裂化汽油由重油催化裂化得到,以支链烃环烷烃为主(多含有不饱和键),燃烧质量好爆震性差,能使溴水褪色,注意:直馏汽油和裂化汽油
7、的区别可以用溴水来鉴别,裂化汽油中含有不饱和键,可以使溴水褪色,不能用来萃取溴水中的溴,例1下列有关石油及石油加工的说法中,正确的是( )A.石油是各种液态烃的混合物B.常压分馏的原料是重油C.由分馏塔分馏出的各馏分均是混合物D.减压分馏的主要产品有汽油润滑油煤油和沥青,解析石油主要是由各种烷烃环烷烃和芳香烃组成的混合物,石油的大部分是液态烃,同时在液态烃中溶有气态烃和固态烃,选项A说法不对;常压分馏的原料是石油,减压分馏的原料是重油,选项B说法也不对;常压分馏的主要产品有汽油柴油煤油等,减压分馏的主要产品是润滑油石蜡燃料油沥青等,选项D说法也不对;无论是常压分馏还是减压分溜,由分馏塔出来的各
8、馏分都是不同沸点范围的蒸馏产物,每一种馏分仍然是多种烃的混合物,因此只有选项C说法正确,答案 C,变式1 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2030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作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:实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化,试管中有少量液体凝结,试管中酸性高锰酸钾溶液褪色,实验后闻试管中液体气体,具有汽油的气味,(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为_为保证实验成功,实验前必须进行的操作是_装置中较长导
9、管的作用是_(2)试管中少量液体凝结说明了_,从下往上,从左往右,检验装置的气密性,导气冷凝气体,裂化生成了5个碳原子数以下的烃,(3)试管中溶液褪色说明了_(4)能否用试管中的液体萃取溴水中的溴,理由是_(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式 _ (6)石油裂化的重要意义是_,裂化生成了碳原子数小于5的烯烃,不能,因为裂化产物中有烯烃,易与溴发生加成反应,可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量,解析:仪器连接的顺序应遵循从下往上,从左到右的原则,装入药品之前要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,兼起冷凝气体的作用;依据催化裂化原理,下列
10、反应皆有可能发生:,试管中有液体生成,说明生成5个碳原子数以上的烃,因为常温常压下,5个碳原子数以上的烃大都呈液体,试管中KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃;由于裂化产物中有烯烃生成,易与溴发生加成反应,所以不能用来萃取卤素单质:从以上变化可以看出,石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油,特别是汽油的产量和质量,点评:解答本题要注意以下三点:(1)连接好仪器后,需先检验气密性(2)石蜡裂解的产物中含有不饱和烃(3)不饱和烃易与溴水发生加成反应,热点2 煤的综合利用,1.煤的干馏(煤的焦化):把煤隔绝空气加强热使它分解的过程,叫煤的干馏煤高温干馏获得焦炭焦炉气
11、粗氨水和粗苯等,它们均是重要的化工原料,2.煤的气化和液化煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程煤气化的主要反应是碳和水蒸气的反应:C(s)+H2O(g)高温CO(g)+H2(g),煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程,我国是世界上最大的耗煤国家,但占总量70%的煤直接被烧掉,既浪费了资源,又污染了环境因此,积极开展煤的综合利用是十分重要的,例2(2008镇江)下图是实验室干馏煤的装置图:,(1)指出图中仪器名称:c_,d_(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(
12、3)e处点燃的气体主要成分有_,火焰的颜色是_,U形管,烧杯,盛装冷水对蒸气进行冷却,粗氨水,煤焦油,氨,酚酞试剂,分馏,H2CH4CH2=CH2CO,淡蓝色,解析 本题是关于煤干馏的实验,根据煤干馏的主要产品,b中得到的应是焦炭,c中得到的应是粗氨水和煤焦油,e处放出的应是焦炉气其中粗氨水中溶有氨,呈碱性,可用酚酞试剂检测;煤焦油主要是苯甲苯二甲苯的混合物,应用分馏的方法分离;焦炉气的主要成分有CH4COH2CH2=CH2,燃烧时呈淡蓝色火焰,变式2(2008上海春季)煤的气化所得气体可用于城市家用燃气下列选项中的气体均属于家用燃气有效成分的是( )A.COH2N2 B.COCH4H2C.C
13、OCH4CO2 D.CH4H2O2,解析:CO和H2为煤气的主要成分:CH4是天然气的主要成分,B项正确,答案:B,热点3 环境污染与保护,1.大气污染(1)定义:当大气中某些有毒有害物质的含量超过正常值或大气的自净能力时,就发生了大气污染(2)污染物:主要有颗粒物硫化物氮化物碳的氧化物碳氢化合物,以及含卤素化合物和放射性物质等(3)主要危害:危害人体健康,影响动植物生长,破坏建筑物和建筑材料;改变世界的气候(4)防治的方法和措施:立法,综合治理,2.水污染(1)定义:排放的污染物使水和水体的物理化学性质发生变化,或使生物群落发生变化,从而降低了水体的使用价值(2)污染物的种类:重金属酸碱盐等
14、无机化合物;耗氧物质石油和难降解的有机物以及洗涤剂等(3)防止和治理:控制污水的任意排放,用物理化学生物等方法综合治理,3.土壤污染(1)定义:进入土壤中的污染物的数量超过了土壤的自净能力,就会引起土壤质量下降,这种现象就称为土壤污染(2)污染物:城市污水工业废水生活垃圾及工矿业固体废弃物,化肥农药,大气沉降物牲畜的排泄物生物残体等(3)防治的措施:控制和减少污染物的排放,加强工矿企业固体废弃物及城市垃圾的处理和利用,例3下列有关环境问题的说法正确的是( )A.燃煤时加入适量石灰石,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5.67.0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A项石灰石在煤燃烧过程中
