第二节　资源综合利用　环境保护优质课教案内容

第二节

资源的综合利用

环境保护

仁寿第一中学校北校区

夏先学

一、教学目标

1．了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。

2．了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。

3．了解节约能源和防止污染的重要性。

4．了解绿色化学的含义并讨论化工生产中遵循绿色化学思想的重要性。

二、教材主干知识

1．煤的综合利用

(1)煤成分：有机物和无机物组成的复杂混合物；含有碳、氢、氧、氮、硫等元素。

(2)煤的综合利用：干馏、液化和气化。

2．天然气的综合利用

(1)化石燃料

(2)化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物。

3．石油的综合利用

(1)石油的成分：烷烃、环烷烃和芳香烃等。

(2)石油的炼制：

分馏：利用原油中各成分沸点的不同进行分离的过程。

裂化：将碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为碳原子数较少、沸点较低的烃的过程。

裂化的目的：提高汽油的产量。

裂解：采用比石油裂化更高的条件，使某些石油加工产品转化为碳原子数更少、沸点更低的气态烃和少量液态烃的过程，以提供有机化工原料。

重整：在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。

4．聚合反应和高分子化合物

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)的反应叫做聚合反应。例如，合成聚乙烯的反应方程式为nCH2===CH2―→CH2CH2。

5．环境保护

(1)工业三废是指：废气、废水、废渣。

(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。

6．绿色化学

(1)核心：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：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%。

[新知探究] 1．煤的组成及其综合利用

(1)煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。主要含有碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等。

(2)煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强热使其分解的过程。煤干馏的主要产物有焦炭、煤焦油、粗氨水、苯、焦炉气(含H2、CH4及少量CO、CO2、C2H4、N2等)。

(3)煤的气化：将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。主要反应为

C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。

这是一个吸热反应，反应所需要的能量一般是由间歇进行的碳的燃烧来提供的。

(4)煤的液化：将煤转化成液体燃料的过程。

直接液化：煤与氢气生成液体燃料的过程。

间接液化：煤先转化为水煤气(CO、H2)再转化为甲醇的过程。

2．天然气的综合利用

(1)天然气的主要成分是甲烷。

(2)天然气是21世纪新型清洁能源的原因为燃烧更充分且燃烧产物是水和二氧化碳不会污染环境。

(3)目前生产甲醇的原料已逐步大规模地转向天然气，在天然气产地可将甲烷和氧气混合，在200 ℃和100个大气压的条件下，通过铜制管道反应制得甲醇(CH3OH)。该反应的化学方程式(反应条件可省略)为2CH4＋O22CH3OH。

3．石油的组成及其综合利用

(1)石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。石油的加工包括：石油的分馏、裂化、裂解、重新调整等。

(2)石油分馏得到汽油、煤油、柴油等轻质油，石油分馏的原理是加热石油，沸点低的烃先气化，经冷凝后分离出来，随着温度的升高，较高沸点的烃再气化，经冷凝后又分离出来。

(3)通过石油分馏得到的汽油产量远远不能满足社会需求，解决这一矛盾的方法是将石油进行裂化请举例说明(写出化学方程式)C12H26―→C6H14＋C6H12。

(4)石油裂化的产物还可以进一步裂解，裂解被称为深度裂化，其目的是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物，作为化工原料。

(5)石油的裂化和裂解的区别和联系为①二者的原理相同，②裂解选用的温度更高，又称深度裂化。

(6)重新调整是在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。

[名师点拨] 1．化学中“三馏”的比较

名称

干馏

蒸馏

分馏

隔绝空气、高温下使物根据液态混合物中各组原理

与蒸馏原理相同

质分解

分沸点不同进行分离

产物为单一组分的纯净产物为沸点相近的各组产物

产物为混合物

物

分组成的混合物

反应

化学变化

物理变化

物理变化

类型

2.化学中“两裂”的比较

名称

定义

目的

在一定条件下，把相对分子质量大、沸点提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产裂化

高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的量

烃

在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各裂解

获得短链不饱和烃

种短链的气态烃和少量液态烃

[对点演练] 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C18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

解析：选D

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。

[新知探究] 1．三大合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维。

2．加聚反应

(1)加聚反应是由不饱和的小分子相互加成的聚合反应。

(2)聚合反应中的单体、链节和聚合度：

[名师点拨]

三个概念

(1)单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物。

(2)链节：高分子化合物中的最小重复结构单元。

(3)聚合度：高分子化合物中所含链节的数目。

[对点演练]

2．聚丙烯是一种合成塑料，由丙烯制备聚丙烯的化学方程式为_______________，

聚丙烯单体的结构简式________，链节________。

答案：

3

[新知探究] 1．下表为环境污染的热点问题，请查阅资料，探究产生的原因及防治方法。

环境问题

产生原因

防治方法

温室效应

大气中CO2含量的不断增加

减少化石燃料的燃烧

燃料预脱硫，控制机动车辆尾气酸雨

SO2和氮的氧化物的大量排放

排放

将工业和生活废水处理后再排水体富营养化(赤潮) 含有大量氮、磷的污水任意排放

放

臭氧层破坏

氮的氧化物、氟氯代烃等的排放

使用无氟制冷剂等

白色污染

聚乙烯等塑料垃圾

回收利用

2.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。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%。

3．以乙烯合成环氧乙烷有以下两种方法：

方法一：

方法二：，方法二的原子利用率可达100%。

知识点拨

1．“六大”环境问题

环境问题

主要污染物

CO2

温室效应

主要危害

造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减

酸雨

臭氧层

破坏

光化学

烟雾

白色污染

SO2、NOx

氟氯代烷、

NOx

碳氢化合物、

NOx

废弃塑

料制品

废水中含

N、P元素的

营养物质

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。

3．化学反应的原子经济好坏用原子利用率来衡量

期望产物的式量原子利用率＝×100%。

期望产物的式量＋废弃副产物的式量[对点演练] 3．“绿色化学”又称环境无公害化学。下列叙述符合“绿色化学”原则的是(

) A．绿色化学的核心是利用化学原理对工业生产造成的环境污染进行治理

B．用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等，以减少木材使用

C．研制新型杀虫剂，使它只对目标昆虫有毒杀作用而对其他昆虫无害

D．现代石油化工采用银作催化剂，将乙烯直接氧化生产环氧乙烷符合“原子经济”

解析：选D

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，A项错误；用聚苯乙烯等塑料代替木材生产包装盒、快餐盒等会造成白色污染，B项错误；新型杀虫剂的使用仍然会造成食品、水等污染，C项错误；D项反应原子利用率为100%，符合“绿色化学”原则，正确。

赤潮和

水华

小等

土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等

到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害

刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡

①在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产

②混入生活垃圾中难处理、难回收

③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡

使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变成浑浊绿色，水质恶化

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

解析：选C

石油裂解得到多种烃的混合物，石油产品中的烷烃不能发生加成反应，天然气是一种清洁的化石燃料，煤是由复杂的有机物和无机物组成的混合物，主要元素是碳。

2．下列不属于煤的综合利用的是(

) 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．煤变为煤饼作燃料

D．将煤干馏制得甲苯和乙烯

解析：选C

煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。因此A、B、D三项都正确，不属于煤的综合利用的只有C项。

3．下列变化不属于化学变化的是(

) A．煤的干馏

B．石油分馏

C．由乙烯制聚乙烯

D．重油裂化

解析：选B

石油的分馏是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，属于物理变化。

4．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．开发氢能和太阳能等新能源

B．开发回收二氧化碳的技术

C．提高原料利用率，发展绿色化学

D．用小汽车代替自行车出行

解析：选D

氢能和太阳能都属于清洁能源，能够起到节能减排作用，A正确；回收二氧化碳可以减少二氧化碳向空气中的排放，B正确；绿色化学的目标是达到原子的利用率为100%，实现零排放，C正确；小汽车的使用会排放大量的尾气：二氧化碳等，D错误。

5．引起环境污染的原因不正确的是(

) A．重金属、农药和难分解有机物等会造成水体污染

B．装饰材料中的甲醛、芳香烃及氡等会造成居室污染

C．SO2、NO2和CO2都会导致酸雨的形成

D．CO2的大量排放会造成温室效应的加剧

解析：选C

C项中的CO2不会导致酸雨的形成。

6．苯乙烯的结构简式为，试写出苯乙烯发生下列反应的化学方程式：

(1)与溴水反应__________________。

(2)在Ni作用下与足量H2加成______________。

(3)自身加成生成聚苯乙烯__________________。