第二节　资源综合利用　环境保护课堂实录【2】

第14讲

资源综合利用

环境保护

三维目标

【知识与技能】

1、了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用（煤的干馏、液化和气化）；

2、了解煤、石油、天然气为原料生产合成材料；

3、了解石油化工（分馏、裂化和裂解）；

4、了解节约能源和防止污染的重要性；

5、了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性；

【过程与方法】

通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会解决物质（气体）检验的一般方法。

【情感态度与价值观】

知道学好化学等科学知识，为保护环境，解决能源危机作出贡献。

重难点 1、煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用；

2、有机高分子化合物的合成；

3、通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。

4、石油裂化的原理。

教学设计

一、煤、石油、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的混合物，主要含有C，另有少量H、O、N、S等元素。

（2）煤的干馏

①定义：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程，也叫煤的焦化。

②主要产品和用途

产

品

主要成分

用

途

出

焦炉气

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

气体燃料、化工原料

炉

粗氨水

氨、铵盐粗苯

煤

苯、甲苯、二甲苯

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料

气

粗

苯

苯、甲苯、二甲苯

煤焦油

焦炭

酚类、萘

沥青

碳

染料、医药、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、电石、燃料

（3）煤的气化

①定义：将煤转化为可燃性气体的过程。

高温②主要反应：C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)。

（4）煤的液化

①直接液化：煤＋氢气―――→液体燃料。

1 催化剂高温

②间接液化：煤＋水――→CO+H2―――→甲醇等。

2．天然气的综合利用

（1）天然气是一种清洁的化石燃料。

（2）天然气是一种重要的化工原料，主要用于合成氨、生产甲醇以及合成分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。

3．石油的综合利用

（1）石油的组成：由多种碳氢化合物组成的混合物。

（2）石油的分馏

①定义：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。分馏是物理过程。

②产品：主要得到石油气、汽油、煤油、柴油等轻质油。

（3）石油的裂化

①定义：将碳原子较多，沸点较高的烃断裂为含碳原子数较少，沸点较低的烃的过程。

该过程是化学过程。

②目的：提高汽油的产量。

③举例：C16H34――――→C8H10＋C8H16。

加热、加压催化剂高温催化剂高温（4）石油的裂解

①定义：石油在更高的温度下发生深度裂化。

②目的：生产乙烯、丙烯、甲烷等重要化工原料。

③举例：C4H10――――→

CH4＋C3H6或C4H10――――→

C2H4＋C2H6。

加热、加压加热、加压催化剂催化剂（5）石油的催化重整

石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等。

石油的分馏、裂化和裂解比较

方原 料

原 理

目 的

法

根据石油各组分沸点高低不同，利用加热汽分原油(常压分馏)、得到不同沸点范围的分馏化、冷凝、回流，把石油分成不同沸点范围馏

重油(减压分馏) 产物——汽油、煤油、柴油等

的组分

裂在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高提高轻质液体燃料油的产重油、石蜡

化

的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

量，特别是提高汽油的产量

裂石油分馏产品(包在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种获得短链不饱和烃，如乙解

括石油气) 短链的气态烃和少量液态烃

烯、丙烯、丁二烯等

直馏汽油和裂化汽油的区别

获得方法

主要化学成分

鉴别方法

原油直接分馏，一般是C5～C11烷烃及少量的芳香烃能使溴的四氯化碳溶液褪色直馏汽油

物理变化

等，性质稳定

的是裂化汽油

重油裂化，化学含有的C5～C11的烷烃和烯烃，性质裂化汽油

变化

活泼

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：塑料、合成橡胶和合成纤维。

（2）合成材料的合成原理：加聚反应、缩聚反应

聚乙烯

（3）四个概念

2

①聚合反应：由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。

加聚反应：由不饱和小分子化合物相互加成生成高分子化合物的反应。

缩聚反应：由两种或两种以上单体相互结合成高分子化合物同时，还伴有小分子副产物（如H2O等）的生成的反应，又称之为“缩聚反应”。

②单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，在聚合物—[CH2—CH2—]n中，单体是CH2=CH2。

③链节：高分子化合物中的最小重复结构单元，聚乙烯有链节是—CH2—CH2—。

④聚合度：高分子化合物中所含链节的数目，聚乙烯的聚合度为n。

二、环境保护和绿色化学

1．环境保护

（1）三废污染是指：废水、废气、废渣。

（2）环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。

（3）几种常见的环境污染与成因

①酸雨：与SO2及NOx有关；②温室效应：与CO2有关；③光化学烟雾：与NOx及碳氢化合物有关。

④臭氧层破坏：与NOx及氟氯烃有关；⑤赤潮、水华：与含氮、磷的大量污水有关。

2．绿色化学

（1）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。

（2）原子经济性是指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%。

原子利用率

= 期望产品的总质量实际产量×100%

产率= ×100% 生成物总质量理论产量

原子利用率

=

期望产品的总质量M（环氧乙烷）

=

= 25.4%

生成物总质量

M（环氧乙烷）+ M（CaCl2）+M（H2O）3