第二节　资源综合利用　环境保护教案教学设计

第二节

资源综合利用

环境保护

[学习目标定位]

1.能够认识化石燃料综合利用的意义。2.以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，认识化学对环境保护的意义。3.了解合成新物质对人类生活的影响，知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

一

化石燃料的综合作用

1．煤的综合利用

(1)煤的组成

物质组成：有机物和少量无机物煤

元素组成：主要含碳元素、还含少量氢、氧、氮、硫等元素

(2)综合利用

概念：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程①干馏

主要产品：焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气

概念：将煤转化为可燃性气体的过程②气化

高温―→COg＋H2g主要反应：Cs＋H2Og―直接液化：煤＋H2―→液体燃料③液化

气化催化剂―→CO和H2――→甲醇间接液化：煤―2．天然气的综合利用

天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，主要用于合成氨和生产甲醇等。

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，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等组成的，没有固定的沸点。

(2)石油的精炼

概念：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的①分馏

过程

成分：分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油

目的：为了获得轻质油，特别是汽油的产量②裂化

催化剂原理：CH――→CH＋CH1226612加热、加压614

催化剂原理：CH――→CH＋CH加热、加压③裂解催化剂

CH――→CH＋CH加热、加压410434102426目的：为了获得乙烯、丙烯、甲烷等化工基本原料6

④重新调整：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。

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、合成纤维。

(2)加聚反应：由相对分子质量小的化合物生成相对分子质量很大的化合物(高分子化合物)的反应叫聚合反应。由不饱和的小分子相互加成的聚合反应，叫加成聚合反应，简称加聚反应。例如，乙烯可发生加聚反应生成聚乙烯。

聚合反应中的单体、链节和聚合度：

(3)缩聚反应：相对分子质量小的化合物在生成高分子化合物的同时有小分子化合物生成的反应，如聚酯纤维的合成：

归纳总结

1．下列说法中错误的是(

) A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

答案

D 解析

石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，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，提高汽油的产量。

煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物

的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。

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

答案

C 解析

单体CH2===CH2与链节—CH2—CH2—的组成元素相同，二者的区别是CH2===CH2分子中有，而CH2—CH2分子中无，结构上不相似，所以性质不同，不是同系物，故正确答案为C。

二

环境保护和绿色化学

1．环境保护

(1)环境问题：主要是指由于人类不合理地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)环境保护的科学理念：从源头上减少和消除污染。

2．绿色化学

(1)“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。

(2)绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物(即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物)，这时原子利用率为100%。

归纳总结

3．下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是(

) ①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程

②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程

③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程

④“绿色化学”是人们理想中的化学过程，无法实现

⑤治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴

⑥合理施用农药属于“绿色化学”

⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程

⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”

⑨富含叶绿素的食品属于“绿色食品”

⑩新鲜的蔬菜属于“绿色食品”

⑪无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品”

⑫贴有“绿色”防伪标志的食品属于“绿色食品”

A．③⑧⑪

C．②⑥⑦⑨

答案

A 解析

①～⑧是对绿色化学的叙述。绿色化学的核心是从源头上减少或消除工业生产对环境的污染，强调最理想的原料经济性原则和污染物的零排放。所以①中的“绝对无污染”、②中的“依靠绿色植物”、④中的“无法实现”、⑤中的“治理三废”、⑥中的合理施用农药、⑦中的“加强环境监测”等内容都是错误的或不属于绿色化学范畴，③、⑧正确。⑨～⑫是对绿色食品的描述，只有⑪正确。

B．①②③⑤⑥⑧⑩

D．④

1．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

答案

C 解析

石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质燃料油，而石油裂解的目的才是获得乙稀，A项错误；石油分馏是物理变化，B项错误；煤制煤气是化学变化，D项错误；煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，C正确。

2．下列属于物理变化的是(

) ①石油的分馏

②煤的干馏

③石油的裂化

④铝热反应

⑤由乙烯制备聚乙稀

⑥将氧气转化为臭氧

⑦乙烯催熟果实

⑧将苯加入溴水中

⑨海水蒸馏制取淡水

A．①②③④

C．①⑧⑨

答案

C 解析

蒸馏和分馏的原理相同，都是利用沸点不同分离物质，将苯加入溴水中不发生化学反应，而是苯萃取溴水中的溴，故①⑧⑨均属于物理变化，其余各项均发生了化学变化。

3．常见的污染分为一次污染和二次污染。二次污染是排入环境中的一次污染物在物理、化学因素或微生物作用下发生变化所生成的新污染物，如反应2NO＋O2===2NO2中，二氧化氮为二次污染物。下列三种气体：①二氧化硫；②二氧化氮；③硫化氢。其中能生成二次污染物的是(

) A．只有①②

C．只有①③

答案

D 解析

题中给出了二次污染物的定义是指一次污染物经过变化后还能生成污染物的物质。其中SO2和NO2本身都是有毒气体，是污染物，而它们与雨水反应生成酸雨，是二次污染物；H2S被氧化后的产物是SO2气体，因而也能产生二次污染。

4．“绿色化学”实验已走进课堂，下列做法符合“绿色化学”的是(

) B．只有②③

D．①②③

B．①②⑤⑦

D．①②⑥⑨

①实验室中收集氨气采用图甲所示装置

②实验室中做氯气与钠反应实验时采用图乙所示装置

③实验室中用玻璃棒分别蘸取浓盐酸和浓氨水做氨气与酸反应生成铵盐的实验

④实验室中采用图丙所示装置进行铜与稀硝酸的反应

A．②③④

C．①②④

答案

C 解析

因为氨气的密度比空气小，实验室用向下排空气法收集氨气，氨气溶于水呈弱碱性，可以使滴有酚酞的水变红，①符合“绿色化学”；氯气有毒，与钠反应后，多余的氯气被碱液吸收，②符合“绿色化学”；铜与稀硝酸反应生成的一氧化氮有毒，一氧化氮可以用气球收集，④符合B．①②③

D．①③④

“绿色化学”；浓盐酸和浓氨水都易挥发，③不符合“绿色化学”。

5．20世纪90年代初，国际上提出了“预防污染”这一新概念。绿色化学是“预防污染”的根本手段，它的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原材料，最大限度地节约能源，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。

(1)下列各项属于“绿色化学”要求的是________(填字母，下同)。

A．处理废弃物

C．减少有毒物

B．治理污染点

D．杜绝污染源

(2)在我国西部大开发中，某省为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是________。

A．建在西部干旱区可以脱贫致富

B．应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区

C．企业有权自主选择厂址

D．不宜建在人口稠密的居民区

(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2、Fe3、Cu2、Hg2四种离子。甲、乙、丙三位学生分别设＋＋＋＋计了从该污染水中回收纯净的金属铜的方案。

在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？________。应增加哪些措施防止污染？________。

答案

(1)D

(2)BD (3)丙方案的第③步

增加冷凝回收装置

解析

(1)根据题干描述，绿色化学是“预防污染”的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。(3)丙方案第③步中，由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。

40分钟课时作业

[经典基础题]

一、煤的组成及应用

1．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是(

)

①使煤充分燃烧，提高煤的利用率

②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”

③减少有毒的CO产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”

A．①②③

C．①③④

答案

A 解析

煤中含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，直接燃烧时燃烧不充分会造成资源浪费，还会产生SO2、CO、氮氧化物等有毒气体污染环境，但将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，就会减少SO2产生，减少CO的产生，使煤燃烧更充分。

2．下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是(

) B．②③④

D．①②③④

A．图示实验中发生了化学变化

B．实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等

C．气体Z易燃，可以还原氧化铜

D．液体Y是一种纯净物

答案

D 解析

煤的干馏是化学变化，A项正确；所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗氨水、焦炭等，焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜，且易燃，C项正确；氨水的pH>7，煤焦油居于水层以下，粗苯密度小于水，在上层，故B项正确；煤焦油中含有多种物质，属混合物，D项错误。

二、石油化学工业

3．下列关于石油的说法不正确的是(

) A．石油主要含C、H两种元素

B．石油通过催化重整可得到环状烃

C．石油裂化是物理变化

D．石油分馏得到的汽油是混合物

答案

C 解析

石油裂化是化学变化。

4．石油裂解的目的主要是(

) A．提高轻质液体燃料的产量

B．提高汽油的产量

C．改善汽油的质量

D．获得短链不饱和烃

答案

D 解析

石油裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等工业原料。

5．含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有(

) A．3种

B．4种

C．5种

D．6种

答案

C 解析

C6H14裂解的方式可能有下列四种：

C6H14――→CH4＋C5H10

加热、加压催化剂催化剂C6H14――→C2H6＋C4H8

加热、加压催化剂C6H14――→C3H8＋C3H6

加热、加压催化剂C6H14――→C4H10＋C2H4

加热、加压其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分异构体CH3—CH2—CH2—CH3、多有5种。

三、绿色化学与环境保护

因此考虑C4H10的同分异构体，最终生成的烷烃最6．化学能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是(

) A．为提高农作物的产量和质量，应大量施用化肥和农药

B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理

C．实现化石燃料清洁利用，无需开发新能源

D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用

答案

D 解析

大量施用化肥会破坏土壤结构，大量施用农药会污染环境，A项不正确；绿色化学的核心是从源头上阻止环境污染，而不是出现污染后再去治理，B项不正确；化石能源是有限的，仍需开发新能源，C项不正确。

7．下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(

) A．CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体

B．使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一

C．节能减排符合低碳经济的要求

D．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺

答案

A 解析

N2不是造成温室效应的气体。

8．下列说法不正确的是(

) A．采用原煤脱硫技术，可减少燃煤燃烧时产生的SO2

B．自来水可用氯气来杀菌消毒，说明氯气无毒

C．氮氧化物可以破坏臭氧层，也能形成酸雨

D．化石燃料燃烧产生大量CO2，会导致温室效应

答案

B 解析

氯气有毒，自来水可用氯气来杀菌消毒是因为Cl2与H2O反应生成了HClO，B项错。

9．最近，国际上提出的“绿色化学”是指化学工业生产中(

) A．对废水、废气、废渣进行严格处理

B．化学生产中不排放任何有害物质

C．化工厂及周围种草、种树、种花，使工厂成为花园式工厂

D．以绿色植物为原料，以生物催化剂实现化工生产过程的化学

答案

B 解析

绿色化学的研究重点有四个：一是选用对人类健康和环境危害小的、淘汰有毒的反应起始物(原材料)；二是选择最佳的反应(生产)条件，以实现最大限度地节能和零排放；三是研究最佳的转换反应和良性的试剂(含催化剂)；四是合成对人类健康和环境更安全的目标化合物(最终产品)。

[能力提升题]

10．下列对合成材料的认识不正确的是(

) A．有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的

C．聚乙烯(CH2—CH2)是由乙烯加聚生成的纯净物

D．高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类

答案

C 解析

有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类，合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备，加聚和缩聚是聚合反应的两种类型。对于高分子化合物来说，尽管相对分子质量很大，却没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，但它们的结构均是由若干链节组成的。

11．人造象牙的主要成分结构是体是(

) A．(CH3)2O

B．HCHO CH2—O，它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单

C．CH3CHO

答案

B

解析

题目中给出的高聚物是由单体经加聚反应制得的，由高聚物的链节组成和单体组成相同可知，单体应为CH2O。

12．石油裂化和裂解过程得到的CH2===CH2，在一定条件下可以聚合成高分子化合物。含有结构的化合物与CH2===CH2一样，可在一定条件下聚合成高分子化合物。

(1)广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料，是由聚合成的，其化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)电器包装中大量使用的泡沫塑料的主要成分是聚苯乙烯__________(写结构简式)聚合而成的。

它是由答案

(1)

(2)

解析

加聚反应方程式的书写：a.反应物分子前面要写上n，表示n个分子参加反应；b.生成物就是把反应物分子中的双键打开一个，在双键两端的碳原子上各伸出一条短线，然后用

[

]

括起来，最后在右下角写上n；c.一定要注意加聚时只是双键碳反应，写聚合物时原来的主链不一定是链节上的主链。

13．下图是实验室干馏煤的装置图：

(1)指出图中仪器名称：a.________，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。

(3)e处点燃的气体主要成分有____________(填化学式)，火焰的颜色是________。

答案

(1)酒精喷灯

烧杯

(2)盛装冷水对蒸气进行冷却

粗氨水

煤焦油

氨

酚酞溶液

分馏

(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO

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处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；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CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。

14．汽车的发明与使用，是人类智慧的杰出体现，它为人们的生活和生产带来了极大的方便，同时由此引发的环境污染问题也越来越引起人们的关注。

(1)汽车排放的尾气中因含有氮的氧化物而污染大气，造成产生氮的氧化物的主要原因是________(填字母，下同)。

A．燃烧含氮化合物燃料引起的

B．燃烧含铅汽油引起的

C．是由于汽油燃烧不充分引起的

D．是汽缸中的N2被氧化生成的

(2)下列有关城市各项污染源与其造成的恶果对应关系正确的是________。

A．汽车尾气—光化学烟雾；工业废气—酸雨；工业废水—“公害病”

B．汽车尾气—酸雨；工业废水—“公害病”；工业废水—光化学烟雾

C．汽车尾气—“公害病”；工业废气—酸雨；工业废水—光化学烟雾

D．汽车尾气—光化学烟雾；工业废气—“公害病；”工业废水—酸雨

(3)一氧化氮和一氧化碳都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地发生如下反应；2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)(放热反应)。现利用此反应，拟设计一种环保装置以消除汽车尾气对大气的污染。下列设计方案可以提高尾气处理效果的是____________。

①选用适当的催化剂

②提高装置的温度

③降低装置的压强

④在装置中装入碱石灰

A．①③

C．①④

B．②④

D．②③

(4)新型环保出租车采用LPG＋汽油的双燃料系统，其尾气中的有毒气体成分较普通车型下降80%左右，缓解了汽车尾气排放给城市环境造成的污染问题。下列物质中不属于上述有害气体的是____________。

A．CO2和H2

C．CO和SO2

B．NO2和NO D．C粒和含铅化合物

(5)所谓“绿色汽车”是指使用液化石油气等无污染或污染较小的能源作燃料的汽车。绿色汽车可避免有毒的铅、苯的同系物以及稠环芳烃的排放。燃烧等质量的液化石油气(主要成分是含C3～C4的烃)与汽油相比较____________。

A．前者生成的水少

B．前者消耗氧气量少

C．前者燃烧产生的热量多

D．前者产生的含碳化合物种类少

(6)为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类；一类是压缩天燃气，另一类是液化石油气。这两类燃料的主要成分都是____________。

A．碳水化合物

C．氢气

B．碳氢化合物

D．醇类

答案

(1)D

(2)A

(3)C

(4)A

(5)D

(6)B 解析

(1)汽车在工作时，发动机的活塞在汽缸中运行一个循环时要经过进气、压缩、点火燃烧和排气四个过程，在压缩和点火燃烧等过程中由于高压高温，故空气中N2和O2发生如下反应：N2＋O2=====2NO、2NO ＋O2===2NO2，生成污染大气的NO2、NO。

高压高温(2)可结合汽车尾气、废气、废水的主要成分及危害进行分析。

(3)由于以上“可逆”反应仅能“缓慢”发生，故可“催化”加速；由于正反应为放热过程，故温度不宜太高；由于正反应为气体总体积减小的反应，故不宜减压；装置中加入能与产物CO2反应的物质有利于平衡右移。

(4)CO2和H2均不属于有毒气体。

(5)抓住“绿色汽车”这一题眼。

(6)天然气(主要成分是CH4)和液化石油气(主要成分为含有3～4个碳原子的烃)的主要成分都是碳氢化合物。