第二节　资源综合利用　环境保护板书设计及意图

第二节

资源综合利用

环境保护

1.了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。

2.了解大气污染、水污染、“白色污染”的危害及减少和防治污染的方法。(中频) 3.了解在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要意义。(中频)

煤、石油和天然气的综合利用

1．煤的综合利用

(1)煤的组成

有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有氢、氧、氮、硫等元素。

(2)煤的干馏

(3)煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应方程式：C(s)＋高温H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)。

(4)煤的液化

①直接液化：煤＋氢气―→液体燃料。

②间接液化：煤＋H2O―→水煤气―→甲醇等。

2．天然气的综合利用

(1)主要成分是CH4，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。

(2)合成NH3和CH3OH。

3．石油的综合利用

4．合成有机高分子材料

(2)加聚反应

合成聚乙烯的化学方程式：

其中CH2===CH2为单体，—CH2—CH2—为链节，n为聚合度。

环境保护与绿色化学

1．环境污染

(1)环境问题：主要是指由于人类不合理的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。

(2)“三废”主要指废气、废水、固体废弃物污染。

(3)大气污染物的来源：化工燃料的燃烧和工业生产过程中的废气及其携带的颗粒物。

2．绿色化学

(1)核心是利用化学原理从源头上消除和减少工业生产对环境的污染。

(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。

1．请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一项只填写一种方法)。并指出属于化学变化还是物理变化。

①溶解

②裂解

③分馏

④裂化

⑤干馏

⑥蒸馏

⑦电解

⑧过滤

⑨萃取

(1)把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等________。

(2)从原油中分离出汽油、煤油、柴油等________。

(3)将重油转化为汽油________。

(4)将海水淡化________。

(5)从海水中得到的无水MgCl2中提取金属镁________。

【答案】

(1)⑤，化学变化

(2)③，物理变化

(3)④，化学变化

(4)⑥，物理变化

(5)⑦，化学变化

2．几种常见的环境污染的“罪魁祸首”。

(1)酸雨：与________及NOx有关。

(2)温室效应：与________有关。

(3)光化学烟雾：与________及碳氢化合物有关。

(4)臭氧层破坏：与NOx及________有关。

(5)赤潮、水华：与含氮、______的大量污水有关。

【答案】

(1)SO2

(2)CO2

(3)NOx

(4)氟氯烃

(5)磷

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)。

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。

2个“绿色化学”要点：

(1)绿色化学的核心——从源头上消除和减少污染。

(2)原子经济性——原子利用率达到100%。

1.石油和煤的综合利用

方法

原料

原油(常压分馏

分馏) 重油(减压分馏) 石油的综合利用

裂解(深度裂化) 干馏

煤的综合利用

液化

气化

裂化

重油、石蜡

原理

根据石油各组分沸点不同，主要目的

得到不同沸点范围煤、石油和天然气的综合利用

利用加热汽化、冷凝、回流，的分馏产物——汽把石油分成不同沸点范围的组分

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

油、煤油、柴油、重油等

提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量

石油分馏产在高温下，使具有长链分子获得短链不饱和烃，品(包括石油气) 煤

煤

水蒸气

煤和氢气或煤和水蒸气

的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃

隔绝空气

强热分解

高温

催化剂

高温合成

如乙烯、丙烯、丁二烯等

制取芳香族化合物

制取水煤气

清洁化处理

制取液体燃料、化工原料

2.各种工业厂气的主要成分

名称

高炉煤气

水煤气

炼厂气

来源

炼铁高炉

水煤气炉

石油炼制厂

主要成分

CO2、CO等

CO、H2等

低级烃

用途

燃料

燃料、化工原料

燃料、化工原料

裂解气

焦炉气

天然气

裂解炉

炼焦炉

天然气田、油田

“三烯二烷”

石油化工原料

CO、H2、CH4、C2H4等

燃料、化工原料

甲烷

燃料、化工原料

直馏汽油中含很少不饱和烃，可用作卤素单质的萃取剂，而裂化汽油含有不饱和烃，易与卤素单质发生加成反应，故不能用作卤素单质的萃取剂。

(2013·山东高考)化学与生产和生活密切相关，下列说法正确的是(

) A．聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应

B．煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料

C．合成纤维、人造纤维及碳纤维都属于有机高分子材料

D．利用粮食酿酒经历了淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程

【解析】

A项，聚乙烯分子中不含碳碳双键，不能发生加成反应，塑料老化是发生了氧化反应。B项，煤的气化和液化均为化学变化，前者主要为碳与水蒸气反应生成H2和CO，后者主要是以煤为原料制取液体燃料。C项，合成纤维和人造纤维属于有机高分子材料，而碳纤维的主要成分为碳，属于无机非金属材料。D项，粮食酿酒要经过一系列化学变化，淀粉先发生水解，最终生成葡萄糖，葡萄糖再在酒化酶作用下生成乙醇和CO2。

【答案】

D

蒸馏、分馏为物理变化，干馏为化学变化；通常所说的气化、液化为物理变化，煤的气化、液化是指煤转化产物的状态，为化学变化。

考向

化石燃料的加工

1．(2012·上海高考)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】

石油裂化的目的是获得更多的液态轻质汽油，A项错误；石油分馏属于物理变化，B项错误；煤制煤气是化学变化，D项错误，故答案为C。

【答案】

C

1.

环境污染与防治

污染类型

大气污①颗粒物；②硫的化合物；③氮的化合物；④碳的化合物；⑤碳氢化合物；⑥含卤素化合物；⑦①调整能源结构；②合理规划工业发展和城市建设布局；③运用各种防治污染的技术；④制定大气质量标准；⑤加强大气质量监测；⑥充分利用环境自净能力

主要污染物

防治方法

环境保护与绿色化学

染

放射性物质等

水污①重金属、酸、碱、盐等无机物；控制污水的任意排放，污水应处理后再②耗氧物质；③石油和难降解的排放，处理方法有：①物理法；②化学法；③生物法

染

有机物；④洗涤剂等

土壤①城市污染；②工业废水；③生①制止任意排放工业废气、废水和生活活垃圾及工矿企业固体废弃物；污水；②加强工矿企业固体废弃物及城

污④化肥、农药；⑤大气沉降物；市垃圾的处理和利用等

染

⑥牲畜排泄物；⑦生物残体等

2.绿色化学、环境保护和可持续发展

(1)绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放”过程。化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。关于“绿色化学”的具体要求如下：

(2)可持续发展、环境保护与绿色化学三者的关系

环境保护是可持续发展的一个重要方面，绿色化学能从根本上为环境保护和可持续发展提供一步到位、一劳永逸的技术支持。

(2012·海南高考)化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是(

) A．CO2属于大气污染物

B．酸雨是pH小于7的雨水

C．CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成

D．大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧

【解析】

CO2不是大气污染物，酸雨pH＜5.6。

【答案】

D

绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是主动地防止环境污染。只有从根本上切断污染源，才能真正做到保护环境。

考向1

绿色化学的含义

2．(2013·浙江高考)下列说法不正确的是(

) A．多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料

B．pH计不能用于酸碱中和滴定终点的判断

C．科学家发现一种新细菌的DNA链中有砷(As)元素，该As元素最有可能取代了普通DNA链中的P元素

D．和CO2反应生成可降解聚合物

，该反应符合绿色化学的原则

【解析】

多孔碳为惰性电极材料，可增大与H2、O2的接触面积，常用作氢氧燃料电池的电极材料，A项正确。pH计能准确测定溶液的pH，进行酸碱中和滴定时，能更准确地判断滴定终点，B项错。P和As元素都处于元素周期表中的第ⅤA族，其最外层电子数相同，形成共价键的方式相似，据此推测新细菌DNA链中的As元素最有可能取代了普通DNA链中的P元素，C项正确。

和CO2反应生成可降解聚合物的过程中，原子利

用率为100%，符合绿色化学的原则，D项正确。

【答案】

B 考向2

可持续发展的含义

3．(2010·天津高考)以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是(

) A．发展氢能和太阳能

B．限制塑料制品的使用

C．提高原子利用率，发展绿色化学

D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂

【解析】

有机物是含碳化合物。

【答案】

D 4．化学与科技、社会、生活有着密切的联系，下列有关说法正确的是(

) A．可吸入颗粒物中含有的铅、隔、铬、钒、砷等对人体有害的元素均为金属元素

B．乙醇和汽油都是可再生能源，应大力推广乙醇和汽油的使用

C．单质硅晶体是将太阳能转化为电能的常用材料

D．新型能源生物柴油和矿物油的主要化学成分相同

【解析】

砷是非金属元素，A项错误；汽油是不可再生的能源，B项错误；生物柴油的主要成分是油脂，矿物油的主要成分是烃，D项错误。

【答案】

C

性质验证型实验题

【典题例证】

(2013·四川高考)为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。

Ⅰ.AgNO3的氧化性

将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。

(1)请完成下表：

操作

现象

结论

取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡

______ 存在Fe3＋

取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入______，振荡

【实验结论】Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋。

Ⅱ.AgNO3的热稳定性

用下图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。

______ 存在Fe2＋

(2)装置B的作用是________。

(3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是________。

(4)【查阅资料】Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。

【提出设想】试管中残留的黑色固体可能是：ⅰ.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O。

【实验验证】该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。

实验编号

a b 操作

加入足量氨水，振荡

现象

黑色固体不溶解

加入足量稀硝酸，振荡

黑色固体溶解，并有气体产生

【实验评价】根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是______(填实验编号)。

【实验结论】根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有______。

解题关键点：(1)明确常见粒子的检验方法

Fe3＋：用KSCN溶液检验，现象：红色；

Fe2＋：用K3[Fe(CN)6]溶液检验，现象：蓝色沉淀；

O2：用带火星的木条检验，现象：木条复燃。

(2)明确AgNO3分解装置中各部分的作用

A：用于AgNO3分解的装置；

B：防倒吸装置；

C：NO2吸收装置；

D：排水法收集O2的装置。

(3)须明确Ag和Ag2O性质的区别

①Ag和Ag2O均溶于稀HNO3；

3Ag＋4HNO3===3AgNO3＋NO↑＋2H2O

Ag2O＋2HNO3===2AgNO3＋H2O

②Ag2O能溶于氨水(形成络合物)，而Ag不溶于氨水。

解题疑惑点：(1)用KSCN溶液检验Fe3＋；加入后若溶液变为红色，则其中含有Fe3＋。若溶液中含有Fe2＋，加入K3[Fe(CN)6]溶液后，溶液中有蓝色沉淀生成。(2)装置B中的进气管和出气管的长度相等，故为安全瓶，防止C中的溶液倒吸入A装置中，引起试管炸裂。(3)检验O2的方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃则证明气体为氧气。(4)银不溶于氨水，实验a中，加入氨水后固体不溶解，说明黑色固体为Ag；金属银与稀硝酸反应生成NO，故实验b不能说明固体是Ag还是Ag与Ag2O的混合物；根据上述分析可知只能采用实验a的结论，故AgNO3固体分解的产物为Ag、NO2、O2。

【答案】

(1)溶液呈红色

K3[Fe(CN)6]溶液

产生蓝色沉淀

(2)防倒吸

(3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2

(4)b

Ag、NO2、O2

试纸使用的答题模板

(2010·山东高考)聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3－0.5n]m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁和绿矾(FeSO4·7H2O)过程如下：

溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为____________________。

规范答案

将一小片pH试纸放到表面皿(或玻璃片)上，用玻璃棒蘸取溶液，点到试纸的中央，等试纸变色后，再跟标准比色卡对比读数

答题模板

1．pH试纸的使用

取一小片pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，等试纸变色后，再与标准比色卡对照。

2．其他试纸的使用

(1)用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉-KI试纸检验溶液时：

将……试纸放于表面皿或玻璃片上，用洁净的玻璃棒蘸取待检液点在试纸中部，试纸呈现……颜色。

(2)用红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸、淀粉-KI试纸检验气体时：

先取小片……试纸用蒸馏水润湿，粘在玻璃棒的一端，再放到盛有待测气体的容器口附近，试纸呈现……颜色。

思维流程

解答此类题目要注意四个得分点和关键词：

取、放试纸＋蘸待测液＋点试样＋对比读数

(1)取、放试纸：取一小片pH试纸放在表面皿上。

(2)蘸取待测溶液：用洁净的玻璃棒蘸取待测液

(3)点试样：点在试纸上

(4)对照：与标准比色卡对照读数