第二节　资源综合利用　环境保护教学设计思路

化学必修二 第四章 第二节 资源综合利用

环境保护

〖教学目标〗

（1）了解煤、石油的综合开发与利用。

（2）了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响，能运用化学知识对环境保护做出贡献。

（3）理解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。

〖教学重点〗煤、石油的综合开发与利用，常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响

〖教学难点〗煤、石油的综合开发以及环境保护综合问题的分析

〖教学过程〗

【知识精讲】

1、煤、石油、天然气的综合利用

（1）煤的综合利用

煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

①煤的干馏

A、原理：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。

B、煤的干馏产物

a．焦炉气，b．煤焦油，c．焦炭，d．粗氨水。

②煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。

高温化学方程式为C＋H2O(g)=====CO＋H2。

③煤的液化

A、直接液化

高温、高压煤＋氢气——————→液体燃料

催化剂B、间接液化

高温高温煤＋水————→水煤气————→甲醇等

催化剂（2）天然气的综合利用

①天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料。

②天然气与水蒸气反应制取H2 高温

原理：CH4＋H2O————→CO＋3H2。

催化剂

（3）石油的综合利用

①石油的成分

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。所含元素以C、H为主，还有少量N、S、P、O等。

②石油的分馏

利用原油中各组分沸点不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫做分馏。分馏是物理变化过程。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。

③石油的裂化

A、条件：催化剂催化、高温。

B、过程：含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子数少，沸点低的烃，裂化是化学变化过程。

C、主要目的：将重油转化为轻油。

④石油的裂解

A、定义

石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的长链烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的短链烃。

B、生产目的：生产乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。

【总结】

方法

原料

原油(常压分分馏

石油在一定条件下，把相对分子质量的综裂化

合利质量小、沸点低的烃

用

裂解石油分馏产品(深度(包括石油气) 裂化) 干馏

煤的煤

综合利用

煤和氢气或煤液化

和水蒸气

高温合成

料

催化剂

制取液体燃料、化工原气化

水蒸气

高温

清洁化处理

制取水煤气

煤

强热分解

液态烃

隔绝空气

制取芳香族化合物

断裂成各种短链的气态烃和少量乙烯、丙烯、丁二烯等

在高温下，使具有长链分子的烃获得短链不饱和烃，如的产量

重油、石蜡

大、沸点高的烃断裂为相对分子产量，特别是提高汽油提高轻质液体燃料油的馏) 重油(减压分馏) 原理

根据石油各组分沸点不同，利用加热汽化、冷凝、回流，把石油分成不同沸点范围的组分

主要目的

得到不同沸点范围的分馏产物——汽油、煤油、柴油、重油等

2、煤、石油综合利用的比较

（1）3种煤的综合利用方法：

煤的干馏、煤的气化、煤的液化(均属于化学变化)。

（2）3种石油综合利用方法：

石油的分馏——物理变化。

石油的裂化——化学变化，提高轻质油的产量，特别是汽油的产量。

石油的裂解——化学变化，获得含碳原子数较少的气态烃

（3）石油的分馏、裂化、裂解的比较

石油炼制的方法

常压

分馏

减压

在催化剂存在的条件下，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

重油

在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃

含直链烷烃的石油分馏产品（含石油气）

催化裂化

石油的裂解

用蒸发冷凝的方法把石原理

油分成不同沸点范围的蒸馏产物

主要

原料

原油

溶剂油、重油

润滑油、凡士林、石蜡、主要产品

汽油、煤抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等

乙烯、丙烯、1,3­丁二烯等

油、柴油、沥青、煤焦重油

油

（4）直馏汽油和裂化汽油的区别

直馏汽油

获得方法

原油直接分馏，物理变化

主要化学成分

一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定

含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼

鉴别方法

能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油

裂化汽油

重油裂化，化学变化

（5）各种工业厂气的主要成分

名称

高炉煤气

水煤气

炼厂气

裂解气

焦炉气

天然气

来源

炼铁高炉

水煤气炉

石油炼制厂

裂解炉

炼焦炉

天然气田、油田

主要成分

CO2、CO等

CO、H2等

低级烃

“三烯二烷”

CO、H2、CH4、C2H4等

甲烷

用途

燃料

燃料、化工原料

燃料、化工原料

石油化工原料

燃料、化工原料

燃料、化工原料

【典例精讲】

【例1】PM2．5是指大气中直径小于或等于2．5微米的颗粒物，也叫可入肺颗粒物，与肺癌、哮喘等疾病的发生密切相关，是灰霾天气的主要原因，它主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）等，下列与PM2．5相关的说法不正确的是 （ ）

A．大力发展电动车，减少燃油汽车的尾气排放量

B．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖

C．多环芳烃是强致癌物，能吸附在PM2．5的表面进入人体

D．PM2．5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素

【答案】D 【解析】A、大力发展电动车，减少燃油汽车的尾气排放量，则不会产生固体颗粒物，减少雾霾的产生，正确；B、开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，减少雾霾的产生，正确；C、由于雾霾的出现，使多环芳烃能吸附在PM2．5的表面进入人体，从而致癌，正确；D、砷对人体有害，但属于非金属元素，错误，答案选D。

【例2】化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。下列有关说法正确的是 （ ） ①凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，均不可食用；②明矾水解产生具有吸附性的胶体粒子，可以用于饮用水的杀菌消毒；③目前我国市场的汽油标准已由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”，这意味着汽车不再排放氮氧化物；④开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车，以解决城市机动车尾气排放问题；⑤高空臭氧层吸收太阳紫外线，保护地球生物；低空过量臭氧是污染气体，对人体有危害；⑥PM2.5表示每立方米空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物的含量，PM2.5值越高，大气污染越严重；⑦棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O，故对环境不造成污染

A．②⑤⑦

B．①③⑥ C．①③⑦

【答案】D 【解析】食品添加剂可合理使用，对人体无害，①错误，排除B、C；明矾水解产生的氢氧化铝胶体具有吸附作用，可起到净化作用，但不能杀菌消毒，②错误，排除A；③目前我国市场的汽油标准已由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”，但燃烧后仍会排放氮氧化物，③错误；⑦羊毛的成分是蛋白质，不只含有C、H、O元素还含有N元素等，所以完全燃烧不只生成CO2和H2O，错误，所以答案选D。

【考题精练】

1．化学与人类生产、生活环境密切相关。下列说法正确的是 （ ）

D．④⑤⑥

A．石油分馏、煤的气化、煤的干馏、海水制盐等都属于化学变化过程

B．在牙膏中添加Na2PO3F、NaF能防治龋齿，当提供的F浓度相等时，它们防治龋齿的作用是相同的

C．NO2、SO2、CO2、PM2.5都是空气质量日报必须报道的大气污染物

D．家用天然气含有特殊气味的主要原因是开采的天然气未经处理就直接转为民用燃气

【答案】B 【解析】A．石油分馏、海水制盐等属于物理变化过程，A项错误；B．氟离子会与羟基磷灰石反应生成氟磷灰石，氟离子被吸收后，通过吸附或离子交换的过程，在组织和牙齿中取代羟基磷灰石的羟基，使之转化为氟磷灰石，在牙齿的表面形成坚硬的保护层，使硬度增高，抗酸腐蚀性增强，抑制嗜酸菌的活性，当提供的氟离子的浓度相等时，所有这些氟化物防治龋齿的作用是相同的，B项正确； C．CO2不是大气污染物，C项错误；D.天然气本身是没有颜色，没有气味的，家用管道天然气添加难闻的物质，是为了便于及时发现燃气泄露，以免造成重大伤害，D项错误；答案选B。

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】D 【解析】A、将煤干馏制得煤焦油和焦炭，A正确；B、在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料是煤的液化，B正确；C、将石油裂解制得乙烯等化工原料是石油的裂解，C正确；D、将煤变为煤饼不是煤的综合利用，D错误。答案选D。

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