第二节　资源综合利用　环境保护优秀说课稿

第四章

化学与自然资源的开发利用

第二节资源综合利用

环境保护

[学习目标]

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。(重点)

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体会绿色化学在化工生产中的重要性。

一、煤、石油和天然气的综合利用

1．煤的综合利用

2．天然气的综合利用

3．石油的综合利用

石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

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：在适当温度、压强和催化剂存在的条件下，不饱和化合物发生自身加成反应，形成相对分子质量巨大的高分子化合物的反应。

(3)实例：制取聚乙烯反应的化学方程式为：

催化剂nCH2===CH2――→△(4)四个概念

CH2—CH2。

1．煤的干馏，煤的气化和液化，石油的分馏和裂化，分别是什么变化？

【提示】

干馏是化学变化，气化和液化为化学变化，分馏属于物理变化，裂化属于化学变化。

2．写出的单体、链节的结构简式。

【提示】

二、环境保护与绿色化学

1．环境问题

。

是指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．环境保护的任务

(1)环境监测：对污染物的存在形态、含量等进行分析和

鉴定，提供可靠的分析数据。

(2)三废的治理：工业三废是指废水、废气、废渣，是主要的环境污染物。

(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺：杜绝污染物的排放，能从根本上解决环境问题。

3．绿色化学

3．举例说明常见的几种污染问题？

【提示】

SO2、NO2引起酸雨，CO2引起温室效应，NOx引起光化学烟雾，重金属引起水污染，聚乙烯塑料引起白色污染等。

1．易误诊断

(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。(

) (2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。(

) (3)石油分馏和煤干馏均为化学变化。(

) (4)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。

(

) (5)裂化汽油可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。(

) 【答案】

(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

2．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．石油产品都可发生加成反应

C．天然气是一种清洁的化石燃料

D．煤就是碳，属于单质

【答案】

C 3．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——塑料制品的使用

【答案】

C

预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中

问题1 问题2 问题3 问题4

学生分组探究一

煤的干馏、石油的分馏和裂化裂解

第1步

探究——问题引入，自主探究

1．如何理解煤的干馏？

【提示】

①隔绝空气加强热使煤分解；②属于化学变化。

2．直馏汽油和裂化汽油用什么试剂鉴别？

【提示】

溴水或酸性KMnO4溶液。

第2步

阐述——要点归纳，深化知识

1．煤的干馏

(1)煤的干馏意义及发生的变化

①煤的干馏必须隔绝空气，否则会使分解出来的成分燃烧。

②煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料。

③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化。

(2)煤的干馏的主要产品和用途，如下表：

干馏产品

主要成分

主要用途

出炉煤气

焦炉气

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

气体燃料、化工原料

粗氨水

粗苯

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料

苯、甲苯、二甲苯

煤焦油

酚类、萘

沥青

医药、染料、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

焦炭

碳

电石、冶金、燃料、

合成氨造气

2.化学“三馏”的比较

干馏

蒸馏

根据液态混合原理

隔绝空气、高温下使物质分解

物中各组分沸点不同进行分离

产物为单一组分的纯净物

产物为沸点相近的各组分组成的混合物

与蒸馏原理相同

分馏

产物

产物为混合物

反应

类型

3.裂化与裂解

名称

化学变化

物理变化

物理变化

定义

在一定条件下，把相目的

裂化

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

在高温下，使具有长提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量

裂链分子的烃断裂成各解

种短链的气态烃和少量液态烃

第3步

运用——精选习题，落实强化

获得短链不饱和烃

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】

煤变为煤饼是一种简单变形，不属于煤的综合利用。

【答案】

C 2．(双选)下列关于煤的干馏的叙述中，正确的是(

) A．煤加强热而分解的过程叫做煤的干馏

B．煤的干馏可得到用于冶金的优质焦炭

C．煤的干馏和石油的分馏的本质差别是：干馏是化学变化而分馏是物理变化

D．工业上芳香烃原料可由煤干馏得到，其存在于干馏所得的焦炉气中

【解析】

A项干馏要在隔绝空气的条件下进行；C项煤干馏时发生了分解反应，所以是化学变化，分馏仅仅是利用沸点不同而分开混合物中的各成分，所

以是物理变化；B项煤干馏的产物主要是焦炭，同时得到焦炉气、煤焦油等物质；D项芳香烃主要存在于煤焦油中。

【答案】

BC 3．石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是(

) A．常压分馏

C．裂解

B．减压分馏

D．催化裂化

【解析】

选项中的四种方法都是石油炼制加工的方法，而其目的不同。A项中只能对石油进行初步加工，各类烃的质量仅占石油总量的25%左右；B项操作不会得到汽油；C项所得产物主要是乙烯、丙烯等小分子短链不饱和烃；只有D项才能得到质量更高、产量更多的汽油。

【答案】

D 4．下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是(

) A．煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程

B．煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等液态物质的过程

C．煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程

D．石油通过催化裂化，可以获得碳原子数较少的轻质油

【解析】

A项，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，煤的干馏产品主要有焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等；B项，煤的液化是将煤转化为液体燃料(如甲醇等)的过程；C项，煤的气化是将煤转化为气体燃料(如CO、H2)的过程；D项，石油的催化裂化是将相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小，沸点低的烃的过程，从而获得轻质油。

【答案】

C

煤的干馏应注意理解

(1)煤的干馏有两个条件：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧，二是要加强热。

(2)干馏为化学变化，即通过化学变化制取新物质，分馏为物理变化，是将混合物中各组分分离。

学生分组探究二

环境保护和绿色化学

第1步

探究——问题引入，自主探究

1．举例说明引起环境污染的常见物质有哪些？

【提示】

CO2、SO2、NOx，烟尘、CO、塑料制品、含磷洗涤剂等。

2．“绿色化学”的特点是什么？

【提示】

“绿色化学”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。其特点是：a.开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；b.使用无毒无害的原料；c.选用无毒无害的催化剂；d.使用无毒无害的溶剂；e.发展“绿色工艺”；f.开发和生产绿色产品。

第2步

阐述——要点归纳，深化知识

1．六大环境问题

环境问题

主要污染物

主要危害

造成全球气候变暖，温室效应

CO2

水位上升，陆地面积减小

酸雨

SO2、NOx

土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等

到达地球表面的紫臭氧层

破坏

氟氯代烷、

NOx

外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害

光化学

烟雾

刺激人体器官，特别碳氢化合物

NOx

是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡

①在土壤中影响农废弃塑

料制品

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

白色污染

③易被动物当作食物吞入，导致动物死亡

使水体富营养化，导赤潮和

水华

废水中含N、

P的营养物质

致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊绿色、水质恶化

2.绿色化学理念

(1)核心

利用化学原理从源头上减少和消除工业生产和日常生活对环境的污染。

(2)从环境上

强调从源头上消除污染，从一开始就避免污染物的产生。

(3)从经济上

提倡合理利用资源和能源，降低生产成本，尽可能提高原子利用率，最高目标是原子利用率为100%，即反应物原子全部转化为期望产物。

第3步

例证——典例印证，思维深化

以下反应最符合绿色化学“原子经济性”要求的是(

) A．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料

B．甲烷与氯气制备一氯甲烷

C．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜

D．苯制取溴苯

【解析】

绿色化学“原子经济性”要求是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物，没有副产物。A项没有副产物；B项有副产物HCl，且反应不能停留在生成CH3Cl这一步上；C项有NO2等副产物；D项有HBr等副产物。

【答案】

A 第4步

运用——精选习题，落实强化

1．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 2．环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列各项中与环境污染无关的是(

) ①温室效应

②赤潮

③酸雨

④光化学污染

⑤臭氧空洞

⑥水俣病

⑦潮汐现象

⑧水华

⑨地方性甲状腺肿大

A．⑥⑧

C．①②③

B．④⑤

D．⑦⑨

【解析】

②赤潮与⑧水华均属水体富营养化引起的水体污染现象；①温室效应指大量CO2的排放引起的大气变暖现象；④光化学烟雾则是由汽车尾气大量排放有害气体所导致的一种空气污染现象；③酸雨是化石燃料的燃烧等引起的污染现象；⑨地方性甲状腺肿大是缺碘引起的症状，与环境污染无关；⑤臭氧层空洞则是由释放的氟氯烃等物质导致臭氧层被破坏的大气污染现象；⑥水俣病是由于含镉、汞污水的排放被鱼吸收，人吃鱼后引起的有毒物质在人体富集而导致的，与环境污染有关。⑦潮汐是一种自然现象。

【答案】

D 3．“绿色化学”是指从技术、经济上设计出可行的化学反应，尽可能减少对环境的副作用。下列化学反应中不符合绿色化学理念的是(

) A．除硫酸厂尾气：SO2＋2NH3＋H2O===(NH4)2SO3

B．消除硝酸工业尾气氮氧化物的污染：

NO＋NO2＋2NaOH===2NaNO2＋H2O C．制CuSO4：

△Cu＋2H2SO4(浓)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O D．制CuSO4：

△2Cu＋O2=====2CuO，CuO＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2O 【解析】

C项产物中有SO2生成，SO2是大气污染物，可导致酸雨等现象。故答案为C。

【答案】

C 4．(2015·邯郸高一检测)酸雨根据污染源的不同，分为硫酸型酸雨和硝酸型酸雨，我国长江流域(如江西、湖南、湖北及四川)以燃烧煤炭为主，其酸雨为硫酸型，广东沿海地区以燃烧石油为主，其酸雨为硝酸型。某研究性学习小组取两份不同地区酸雨(标为1号和2号)进行酸度分析，分析方法是每隔1小时测定其pH，测得结果如下：

时间

pH

1号

2号

根据数据回答下列问题：

(1)用化学方程式表示硫酸型酸雨的形成过程

_____________________________________________，

_____________________________________________，

_____________________________________________。

(2)1号酸雨属于________(填“硫酸”或“硝酸”，下同)型，2号酸雨属于________型。

点燃【答案】

(1)S＋O2=====

SO2

SO2＋H2O===H2SO3

2H2SO3＋O2===2H2SO4

(2)硫酸

硝酸

两类酸雨的形成原理

0 6.0 5.2 1 5.5 5.0 2 5.0 5.0 3 4.5 5.0 4 4.0 5.0 5 4.0 5.0

(1)硫酸型：

H2O(2)硝酸型，含氮物质―→NO2――→HNO3

1．煤的干馏、气化和液化，石油的裂化和裂解均为化学变化，石油的分馏属于物理变化。

2．水煤气的主要成分是CO和H2；焦炉气的主要成分是H2、CH4、C2H4、CO。

3．石油裂化的目的是提高轻质油的产量，石油裂解的目的是获得气态短链不饱和烃作化工原料。

4．绿色化学的核心是：杜绝污染源，实现零排放。原子利用率为100%的反应类型有：化合反应，加成反应，加聚反应。

5．常见污染：空气污染、水体污染、土壤污染等。