第二节　资源综合利用　环境保护教学设计及课堂实录

第二节

资源综合利用

环境保护

教学目的及要求：

1.掌握煤、石油的组成及综合利用，能辨析干馏、分馏、裂化、裂解的概念、原料、原理及目的。

2.掌握聚合反应的概念，会写加聚反应的化学方程式及高聚物的化学式。

3.了解节约能源，防止污染和发展绿色化学的重要性，能判断绿色化学与治理污染的区别。

知识梳理：（学生自我完成）

1．自然资源

在一定条件下能够产生

，以提高人类当前和将来福利的自然环境因素和条件的总称。

2．初中化学中涉及的环境污染和防治

(1)污染的防治一般从三个方面考虑：①

污染源；②禁止向环境

污染物；③

进入环境的污染物。

(2)绿色化学的核心是：要利用

消除污染。

3．化石能源及利用

(1)化石能源包括：煤、

，它们是

能源。

(2)从煤和石油中不仅可以得到多种

，而且可以获得大量的基本化工原料。如从石油中获得

，从

中获得苯等。

4．下列做法可行的是(

) A．废旧电池中汞的回收可减少对环境的污染

B．化工厂加高烟囱排放废气，防止酸雨

C．使用车用乙醇汽油，防止温室效应

D．用土填埋废弃塑料，防止白色污染

【解析】

加高烟囱并不能减少废气的排放，不能防止酸雨；乙醇汽油燃烧也会生成二氧化碳，所以不能防止温室效应；废弃塑料在地下不能分解，所以填埋不能防止白色污染。

【答案】

A 5．通常用于衡量一个国家石油化工发展水平的标志是(

) A．石油的产量

B．乙烯的产量

C．天然气的产量

D．汽油的产量

【解析】

乙烯的产量已成为一个国家石油化工发展水平的标志。

【答案】

B

煤、石油、天然气的综合利用

1．煤的综合利用

(1)煤的组成

(2)

煤的综合利用

2．天然气的综合利用

3．石油的综合利用

(1)石油的组成

石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

(2)石油的综合利用

4．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：

。

(3)

四个概念

[学生练习] 1．钓鱼岛是中国神圣不可侵犯的领土，钓鱼岛周围有丰富的石油资源。下列关于石油的说法正确的是(

) A．石油是混合物，汽油是纯净物

B．石油的分馏产物是纯净物

C．石油的裂化和裂解均为物理变化

D．乙烯和苯是来自石油和煤的两种有机物，它们都能使溴水褪色，但褪色的原理不相同

【解析】

A项，汽油是混合物；B项，石油的分馏产物仍是混合物；C项，石油的裂化和裂解均为化学变化。

【答案】

D 2．煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，下列不属于以煤、石油和天然气为主要原料生产的合成材料是(

) A．塑料

B．合成橡胶

C．淀粉

D．合成纤维

【解析】

淀粉是天然高分子化合物，其他都是以煤、石油、天然气为主要原料人工合成的。

【答案】

C

环境保护与绿色化学

1．环境问题

是指由于人类

地开发和利用自然资源而造成的

环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的

污染。

2．环境污染的来源

主要来自

的燃烧和工业三废即：

、

、

的任意排放。

3．绿色化学

核心是利用化学原理从

上减少和

工业生产对环境的污染，最理想的“原子经济”就是反应物的原子

转化为期望的最终产物，原子的利用率为

。

3．下列做法中不符合“绿色化学”思想的是(

)

A．以水性涂料代替油性涂料

B．以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂

C．实验后的有毒有害物质应分类收集、统一处理

D．在通风橱中制氯气时不用NaOH溶液吸收尾气

【解析】

氯气是有毒气体，不被吸收处理会污染空气。

【答案】

D 4．连线找对应关系。

环境污染

主要成因

(1)温室效应

A．SO2和NOx的大量排放

(2)酸雨

B．汽车尾气

(3)臭氧空洞

C．废水中N、P元素含量的增大

(4)光化学烟雾

D．空气中CO2的含量浓度升高

(5)赤潮

E．氯氟烃的大量排放

(6)白色污染

F．废弃的塑料制品

【答案】

(1)—D

(2)—A

(3)—E

(4)—B

(5)—C

(6)—F

化学中的“两裂”、“三馏”、“六气”

1．化学“两裂”的比较：

名称

定义

在一定条件下，把相对分子质裂化

量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

在高温下，使具有长链分子的裂解

烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，属于深度裂化

获得短链不饱和烃

目的

提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量

3.化学“六气”的主要成分

高炉煤气：CO、CO2;

水煤气：H2、CO；

天然气：CH4；

液化石油气：C3H8、C4H10；

焦炉气：H2、CH4、C2H4、CO；

裂解气：C2H4、C3H6、C4H8、CH4 问题思考：

(1)从煤的干馏产物中可以分离出苯或甲苯，煤中含有苯、甲苯等物质吗？

答：煤是有机物和少量无机物构成的复杂混合物，本身不含有苯、甲苯等物质，在干馏时发生化学变化生成了这些物质。

(2)把石油裂解气通入溴水或酸性KMnO4溶液有何现象？

答：溶液褪色，因为石油裂解气中含不饱和烃，能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。

习题练习：

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、气化及液化是实现煤综合利用的主要途径；将煤转变为煤饼，成分不变，不属于煤的综合利用；石油的裂化和裂解均得到许多化工原料，属于石油的综合利用。

【答案】

C

加聚反应和聚乙烯

1．加聚反应

(1)加聚反应的条件

①单体必须是含有双键等不饱和键的化合物。例如，氯乙烯、丙烯腈等含不饱和键的物质，在一定条件下，都可以发生加聚反应。

②加聚反应发生在不饱和键上。

2．聚乙烯

(1)聚乙烯链节与单体的区别与联系

①链节与单体的组成元素相同，但结构不同，单体形成高分子化合物时不饱和键断开。

②单体是一种物质，而链节不是物质，不能单独存在。

(2)聚乙烯的性质

①聚氯乙烯有毒，不能用于食品包装袋，我们常用的食品包装袋是聚乙烯。

问题思考：

习题练习：

2．下列关于乙烯和聚乙烯的叙述正确的是(

) A．二者都能使溴水褪色，性质相似

B．二者互为同系物

C．二者最简式相同

D．二者相对分子质量相同

【解析】

单体CH2CH2与链节—CH2—CH2—的组成元素相同，二者的区别是CH2CH2分子中有，而分子中无所以性质不同，不是同系物，故正确答案为C。

，结构上不相似，

【答案】

C

1．六大环境问题

环境保护和绿色化学

2.绿色化学的特点：

(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。

(2)使用无毒、无害、可再生的原料、催化剂、溶剂。

(3)开发绿色工艺。

(4)开发和生产绿色产品。

思考：

1.NOx能引起哪些大气污染？

答：NOx能引起酸雨、臭氧层破坏和光化学烟雾。

2 防止环境污染，用化学方法处理“工业三废”是一种重要的手段。这种措施是否符合绿色化学的理念？

答：不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除或减少对环境的污染，即不产生或少产生污染物，而不是产生污染后再治理。

3 治理污染和防止污染都属于绿色化学的范畴吗？

答：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，从根本上切断污染源，才能真正做到保护环境。

因此治理污染不是绿色化学的范畴，防止污染的发生则属绿色化学的任务。

练习：

3．上世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”这一概念，绿色化学是“预防污染”的基本手段。下列各项中属于“预防污染”的是(

) A．处理废弃物

B．治理污染点

C．减少有毒物

D．杜绝污染源

【解析】

杜绝污染源是彻底消除污染的最好途径，是绿色化学的核心。

【答案】

D 4．三峡工程是目前世界上最大的水利枢纽，它所提供的清洁、廉价、再生的电能，相当于每年燃烧5 000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程的建成和使用有助于控制：①氮氧化物的排放

②酸雨的形成

③臭氧层空洞扩大

④温室效应

⑤白色污染(

) A．①②

B．②④

C．③④

D．①②⑤

【解析】

减少了原煤的燃烧，就减少了二氧化碳和二氧化硫的排放。二氧化硫的排放是导致酸雨的主要原因，二氧化碳的排放是加剧温室效应的主要原因。

【答案】

B

例题讲解：

【例1】

下列说法正确的是(

) A．石油分馏获得的汽油是纯净物

B．石油的裂化是物理变化

C．煤干馏后可以得到粗苯

D．石油的裂解可以得到氯乙烯

【解析】

分馏是利用物质沸点不同来分离液体物质的方法，石油分馏时得到的每一种馏分仍为混合物，A错误；石油裂化是指在一定条件下将含碳原子数较多，相对分子质量较大的烃断裂为含碳原子数较少，相对分子质量较小的烃的过程，属化学变化，B错误；煤干馏可以得到粗苯、煤焦油等物质，C正确；石油是烃类物质的混合物，裂解产物仍然为烃，不会生成氯乙烯，D错误。

【答案】

C

对煤石油综合加工的目的

(1)煤的气化、液化的目的是把煤转变为清洁能源，提高煤的燃烧效率；(2)石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油；(3)石油裂化的目的是为了提高轻质油，特别是汽油的产量和质量；(4)石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯、丁烯等短链不饱和烃作为化工原料。

【训练】

1．下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是(

) A．煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧

B．天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等

C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同

D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料

【解析】A．原料来源于海水，故原料来源丰富，故A正确；B.①贝壳煅烧得到生石灰，生石灰加水得到石灰乳，②在海水中加入石灰乳，得到氢氧化镁；③氢氧化镁与盐酸反应得到氯化镁，在氯化氢气流中干燥产物得到无水氯化镁，进行①②③步骤的目的是从海水中提取氯化镁，故B正确；C.将得到的产物MgCl2熔融后电解，得到镁和氯气：MgCl2Mg＋Cl2↑；D.①为分解反应和化合反应，②为复分解反应，③为复分解反应，④为分解反应，整个变化过程中无置换反应，故D错误。

【解析】

A．原料来源于海水，故原料来源丰富，故A正确；B.①贝壳煅烧得到生石灰，生石灰加水得到石灰乳，②在海水中加入石灰乳，得到氢氧化镁；③氢氧化镁与盐酸反应得到氯化镁，在氯化氢气流中干燥产物得到无水氯化镁，进行①②③步骤的目的是从海水中提取氯化镁，故B正确；C.将得到的产物MgCl2熔融后电解，得到镁和氯气：MgCl2Mg＋Cl2↑；D.①为分解反应和化合反应，②为复分解反应，③为复分解反应，④为分解反应，整个变化过程中无置换反应，故D错误。

有机反应类型与绿色化学的关系

在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不惟一，而加成反应产物惟一。因此，其中只有加成反应、加聚反应原子利用率为100%，最符合绿色化学原则。

【训练】

2．下列反应制取乙醇，原子经济性最差的是(

) A．乙烯水化法：CH2CH2＋H2O―→CH3CH2OH B．乙醛还原法：CH3CHO＋H2―→CH3CH2OH C．卤代烃水解法：CH3CH2Br＋H2O―→CH3CH2OH＋HBr D．酯类水解法：CH3COOC2H5＋H2O―→CH3COOH＋C2H5OH

【解析】

原子利用率为期望产物总质量与生成物总质量之比。A项和B项原子利用率都是100%。C项与D项比较，各物

质间的量的关系都是1，都生成1 mol C2H5OH时，C的副产物是1 mol HBr，D的副产物是1 mol CH3COOH，由于Mr(HBr)＝81＞Mr(CH3COOH)＝60，所以原子利用率D＞C。

【答案】

C

【例3】

下列说法正确的是(

) A．在生产、生活中要尽量利用释放能量的反应，避免吸收能量的反应发生

B．PM2.5、二氧化碳都属于空气质量日报的内容

C．用天然气逐步取代民用燃煤是“绿色化学”理念的体现

D．对“地沟油”进行分馏可以获得汽油发动机的燃料

【解析】

A项，释放能量的反应有时需避免，吸收能量的反应有时需利用；B项，CO2不属于空气质量日报内容；D项，对“地沟油”进行分馏获得的是沸点不同的酯，不能作为汽油发动机的燃料。

【答案】

C

【训练】

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】

常见的大气污染物有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A项错误；酸雨是pH小于5.6的降雨，B项错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C项错误；全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等其产生都和二氧化碳的排放有关系，D项正确。

【答案】

D

课堂演练：

1．(2016·金华高一检测)环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是人类生产活动中过度排放有关物质引起的。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

【解析】

酸雨主要是大气中的SO2和NOx等酸性气体增多形成的。

【答案】

C 2．下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(

) A．石油裂解得到的汽油是纯净物

B．石油产品都可用于聚合反应

C．天然气是一种清洁的化石燃料

D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料

【解析】

汽油的主要成分是辛烷，但裂解产物一种为烷烃，另一种为烯烃，故不可能为纯净物，故A项错误；石油产品中也存在烷烃等，不能发生聚合反应，B项不正确；天然气燃烧产物不会对大气造成污染，故是一种清洁的化石燃料，C项正确；水煤气是煤与水反应生成的CO和H2的混合物，是通过煤的气化得到的产物，而煤的液化是煤转化为液体燃料如甲醇等，故D项错误。

【答案】

C 3．在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是(

) ①置换反应

②化合反应

③分解反应

④取代反应

⑤加成反应

⑥加聚反应

A．①②⑤

B．②⑤⑥

C．①④⑤

D．②④⑥

【解析】

化合反应、加成反应和加聚反应均只有一种产物，即反应物原子全部转化为欲制得产物，符合“绿色化学工艺”的要求，其他各反应反应物中的原子部分转化为欲制得的产物。

【答案】

B 4．等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧消耗氧气的物质的量，前者和后者的关系是(

) A．前者大

B．后者大

C．相等

D．无法比较

【解析】

乙烯和聚乙烯中C、H元素的质量分数完全相同，因此等质量时完全燃烧消耗O2量相同。

【答案】

C 5．把下列各物质的制取、加工方法或反应类型填写在各题后的括号中：

(1)煤→焦炭(

) (2)煤焦油→苯(

) (3)石蜡→汽油(

) (4)煤→水煤气(

) (5)石油→汽油、煤油、柴油(

)

【解析】

(1)干馏煤可得到焦炭；(2)煤焦油是苯与其他芳香烃组成的混合物，可利用分馏法从中获取苯；(3)石蜡是由相对分子质量大的固态烃和液态烃组成的混合物，可利用裂化方法制得汽油；(4)将煤气化可得水煤气；(5)将石油分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油。

【答案】

(1)煤的干馏

(2)分馏

(3)催化裂化

(4)煤的气化

(5)石油的分馏