第二节　资源综合利用　环境保护优质课一等奖

第四章第二节资源综合利用

环境保护

一、煤、石油、天然气的综合利用

1．煤的综合利用

煤是由______和少量_____组成的______，主要含有____元素，还含有少量____、____、____、____等元素。

(1)煤的干馏

①原理：把煤_______________使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的_______变化过程。②煤的干馏产物

a．______，b.________，c.________。

(2)煤的气化

将煤中的_____转化为____的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为_____________。

(3)煤的液化

①________液化：煤＋氢气高温、高压――→液体燃料②________液化：煤＋水――→水煤气――→甲醇等

高温问题思考1．水煤气的成分与液化石油气有何区别？

2．天然气的综合利用

(1)天然气的主要成分是________，它是一种________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，原理：__________________________________。

3．石油的综合利用

(1)石油的成分：

石油主要是由多种____________组成的混合物。所含元素以____、____为主，还有少量N、S、P、O等。

(2)石油的分馏：利用________中各组分________不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的________的过程叫做分馏。分馏是________过程。其主要目的是得到________、________、________等轻质油。

(3)石油的裂化

①条件：催化剂催化、高温。

②过程：含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为__________________的烃，裂化是____________过程。

③主要目的：将______转化为________。

(4)石油的裂解

①定义：石油在更高的________下发生深度裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的________。

②生产目的：生产________、丙烯、甲烷等重要______________________________。

问题思考

2．煤加工和石油的炼制过程中哪些是化学变化，哪些是物理变化？

3．为什么裂化汽油不能用于从溴水中萃取溴？

（5）石油炼制方法的比较

①石油的分馏、裂化、裂解的比较

石油炼制的方法

原理

主要原料

主要产品

溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油

分馏

常压

重油

润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油

减压

催化裂化

重油

抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等

石油的裂解

乙烯、丙烯、1,3-丁二烯等

催化剂高温催化剂②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

直馏

一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定

汽油

裂化

含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼

汽油

4．三大合成材料

(1)三大合成材料是指___________________________________________________。

(2)聚合反应：

合成聚乙烯的化学方程式：__________________________，单体为_____，链节为______，聚合度为____。

二、环境保护与绿色化学

1．环境问题：环境问题主要是指由于人类不合理地______________而造成的______________，以及____________和____________所造成的环境污染。

1

“三废”的污染主要指：

(1)大气污染：大气污染物主要来自___________和___________产生的废气及其携带的__________。

(2)水污染：工业废水，____________，农田过度施肥，喷洒农药都会对水源造成污染。

(3)固体废弃物污染，如白色污染。当今环境污染存在以下几方面问题：

①酸雨——形成原因主要是________和____________。②光化学烟雾——主要是____________、碳氢化合物造成的。③臭氧空洞——主要是氮氧化合物、____________等的排放引起的。④温室效应——主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的。⑤白色污染——________塑料的大量使用。⑥赤潮——含______洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放。

2．环境保护的措施

(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。(2)工业、生活污水经处理达标后排放、限制使用____________洗涤剂。

(3)回收、限制废弃塑料，研制__________塑料。

3．绿色化学

(1)原子经济：原子经济要求反应物的原子________________________________，原子的利用率达到______，也就是说在化学反应中不产生任何废物。

期望产物的总质量原子的利用率＝×100% 生成物的总质量(2)绿色化学：绿色化学的核心就是利用化学原理从________________________对环境的污染。

练习：

1．下列有关煤、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．石油产品都可用于加成反应

C．天然气是一种清洁的化石燃料

D．煤就是碳，属于单质

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

3．下列变化属于化学变化，且产物中有气体、液体、固体的是(

) A．石油分馏

B．石油裂解

C．煤的干馏

D．煤的气化

4．石油裂解的目的和原理是(

) A．使具有长链的烃深度裂化，断裂成各种短链的气态不饱和烃和少量液态烃

B．使直链烃转化为芳香烃

C．避免炭化结焦

D．除去石油中的杂质

5．可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是(

) A．乙醇

B．溴的四氯化碳溶液

C．NaOH溶液

D．盐酸

6．现有两种烯烃：CH2===CH2和CH2===CR2(R为烃基)，它们的混合物进行聚合反应，产物中可能含有(

)

A．①⑤

B．②④

C．①③⑤

D．①②③⑤

7．臭氧层保护地球上的生物免受太阳紫外线辐射的伤害，但目前臭氧层正受到破坏。下列几种因素中，可能破坏臭氧层的是(

) ①制冷剂氟利昂的泄漏

②超音速飞机排放的气体

③可燃物燃烧排放的二氧化碳

④硫酸厂排放的尾气

A．①②③

B．①③④

C．①②

D．①④

8．湖泊发生水华现象，其原因是水体出现富营养化，使某些藻类迅速繁殖，导致水生生态系统的破坏。下列选项中能够使水富营养化的物质是(

) A．含氯的化合物

B．含氮、磷的化合物

C．含硫的化合物

D．含碳的有机物

9．化学与能源开发、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，应大量使用化肥和农药

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，就无需开发新能源

D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用

10．近年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表述。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列4个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是(

) A．Mg――→Mg(NO3)2

B．Mg――→MgCl2――→Mg(OH)2――→Mg(NO3)2

C．Mg――→MgO――→Mg(NO3)2

D．Mg――→MgSO4――→Mg(NO3)2

11．人们把食品分为绿色食品、蓝色食品、白色食品等。绿色植物通过光合作用转化的食品叫绿色食品，海洋提供的食品叫蓝色食品，通过微生物发酵制得的食品叫白色食品。

2 O2稀硝酸浓硫酸BaNO32溶液HNO3Cl2NaOH溶液稀硝酸

下面属于白色食品的是(

) A．食醋

B．面粉

C．海带

D．菜油

12．导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是(

) A．温室效应

B．光化学烟雾

C．臭氧空洞

D．酸雨

13．根据下图所示把煤隔绝空气加强热，下列叙述错误的是(

) A．煤发生了化学变化

B．液体X的pH＞7；Y是一种黑色黏稠状液体

C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色

D．横玻璃管中产生浓的白烟

14．下列叙述正确的是(

) A．CO2的大量排放会加剧温室效应

B．正常雨水的pH为5.6，主要是因为溶解了SO2

C．利用太阳能、风能和氢能替代化石能源可以改善空气的质量

D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，不会导致水体污染

15．下列方法不会对环境造成污染的是(

) A．继续使用氯氟代烷作空调制冷剂

B．用焚烧的方法来处理白色垃圾

C．用煤代替日渐短缺的石油作燃料

D．用氢氧燃料电池来驱动汽车

16．(2011·杭州质检)用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料，例如由石油得到的乙烯和煤得到的苯制聚苯乙烯。生产过程如下：

下列说法不正确的是(

) A．通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯

B．把煤干馏不能直接得到苯的纯净物

C．制聚苯乙烯的反应①为加成反应，②为消去反应

D．反应①②③的原子利用率都达到了100% 17．已知碳原子数≥3的烷烃均可裂化为碳原子数更少的一种烷烃和一种烯烃。含有5个碳原子的烷烃催化裂化可生成的烯烃最多有(

) A．4种

B．5种

C．3种

D．2种

18．丁烷催化裂化，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后两种烯烃的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合气体中的体积分数为(

) A．11%

B．19%

C．40%

D．50% 19．下图是实验室干馏煤的装置图，根据图回答下列问题。

(1)指出图中各仪器的名称：b：____________，c：____________，d：____________。

(2)装置c的作用：__________________________________________________，

有机物可通过____________的方法使其中的重要成分分离出来。

(3)e处点燃的气体是__________，火焰呈______色。

20．现以C8H18为原料经裂解制得乙烯，进而制得1,2-二溴乙烷，根据如图所示装置，结合有关知识回答问题：

(1)制取乙烯的化学方程式为__________________________________________。

(2)制取的二溴乙烷可能混有一些杂质，这些杂质可能是

________________________________________________________。

(3)冷凝管的进出水方向为__________________，使用冷凝管的目的是

_______________________________________________________。

(4)设计三种简单的实验证明广口瓶内发生的是加成反应而不是取代反应：

①第一种__________________________________________________；

②第二种_________________________________________________；

③第三种_______________________________________________。

21．稀薄燃烧是指汽油在较大空/燃比(空气与燃油气的体积比)条件下的燃烧。随着全球能源危机的加剧，稀薄燃烧技术的研究受到了人们的重视，但稀薄燃烧时，常用的汽车尾气净化装置不能有效地将NOx转化为N2。不同空/燃比时汽车尾气中主要污染物的含量变化如图所示。

(1)稀薄燃烧技术除能节约能源外，还具有的优点是__________________(填一项)。排放到大气中的NOx会导致酸雨、____________等环境问题(填一项)。

(2)某校化学研究性学习小组的同学在技术人员的指导下，按下列流程探究不同催化剂对NH3还原NO反应的催化性能。

NO、NH3―→催化反应器―→检测―→尾气处理

混合气体若控制其他实验条件均相同，在催化反应器中装载不同的催化剂，将经催化反应后的混合气体通入滴有酚酞

3

的稀硫酸溶液(溶液的体积、浓度均相同)。为比较不同催化剂的催化性能，需要测量并记录的数据是___________________________________。

(3)若某一催化剂能同时催化NH3等还原性气体与NOx的反应，将该催化剂分别用于催化还原含等物质的量NOx的两种气体：①纯NO气体，②汽车尾气。消耗NH3的物质的量较多的可能是________(填字母)，

A．①

B．②

C．都有可能

原因是________________________________________________________________________________。

22．有人设计了一套实验，分馏原油的五个步骤：

①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。②连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的另一端和水龙头连结，将和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。④向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原油，塞好带温度计的橡皮塞，把连接器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶中)。⑤检查气密性(利用给固定装置微热的方法)。

请完成以下题目：

(1)上述实验正确的操作顺序是__________________________(填序号)。

(2)所用的主要仪器有_________________________________________________________________________。

(3)冷凝管里水流的方向与蒸汽的流向________(填“相同”或“相反”)。

(4)温度计的水银球应放在__________________位置，以测量______的温度。

(5)蒸馏烧瓶中放几片碎瓷片的目的是_________________。

23．已知煤的部分结构模型如图所示：

(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得__________烃的重要来源。

(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的________等气体物质，造成严重的大气污染。

(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物苯并[a]芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜于作固硫剂的是________(填字母)。A．氯化钙

B．氧化钙

C．硫酸钙

D．氢氧化钙

(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程

________________________________________________________________________。

(5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________、________、________等。

19．某些废旧塑料可采用下列方法处理：将废塑料隔绝空气加强热，使其变成有用的物质，实验装置如图。

加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表：

产物

氢气

甲烷

乙烯

丙烯

苯

甲苯

碳

12 24 12 16 20 10 6 质量分数(%) (1)试管A中残留物有多种用途，如下列转化就可制取高聚物聚乙烯。

A中残留物――→CaC2――→HC≡CH――→乙烯――→聚乙烯

写出反应③④的化学方程式：(不必注明反应条件) _______________________________，______________________________。

(2)试管B收集到的产品中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质，其一氯代物有_______种。

(3)锥形瓶C中观察到的现象是___________________________________________。

经溴水充分吸收，经干燥后剩余气体的平均相对分子质量为________。

(4)产物中的苯和甲苯也是煤干馏的产物，若在煤焦油中获取苯或甲苯可用________方法。

(5)写出C中逸出的气体在工业上的两种用途__________________、________________。

20．如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。

资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。

资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。

某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。

(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为________________________________，

为保证实验成功，实验前必须进行的操作是_________________________________________________，

装置中较长导管的作用是________________________________________________；

(2)试管Ⅲ中溶液褪色说明了___________________________________；

(3)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是______________________________。

(4)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式____________________________________________。

(5)石油裂化的重要意义是_______________________________________________。

4 ①②③④