第二节　资源综合利用　环境保护第二课时教学实录

第二节 化学与资源综合利用、环境保护（第一课时）

【课前预习】

【预习目标】通过阅读课文，初步了解煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义。

【预习内容】

1、煤的综合利用

（1）煤成分：复杂的混合物；含有：_________________________-等元素。

(2）煤的综合利用：干馏、液化和汽化。

煤的干馏：_____________________________________的过程。产品：焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气。

2、天然气

（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

（1）石油的成分：_________________________________________________等。

（2）石油的炼制：

分馏---______________________________________________________________的过程。

裂化--___________________________________________________________的过程。

规律：生成等量的烷烃与烯烃，目的：提高汽油的产量。

裂解：_________________________________________________气态烃和少量液态烃，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。

【课内探究】

【学习目标】

1．了解煤、石油、天然气作为能源及化工原料的综合利用。

2．掌握煤的干馏、液化、气化的原理及利用。

3．掌握石油的裂化、裂解反应及聚合反应的定义及应用。

【学习过程】

【煤、石油和天然气的综合利用】

（一）从煤、石油、天然气中获得基本化工原料

1、煤

煤的组成

煤的分类

煤直接作燃料——利用率低并污染环境

（1）煤的干馏（煤的焦化）

①

煤的干馏原理： ②

煤干馏的主要产物：

气体： 液体： 固体： 煤的干馏实验装置图 （2）煤的气化——水煤气反应

在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。

（3）煤的液化：

直接液化：煤+氢气

液体燃料

间接液化：

【课堂练习】由于我国煤储藏量相对比石油和天然气丰富，能源消费以煤为主。将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率又不高，国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气（CO和H2），再催化合成甲醇或烃类等液态能源。

（1）用CO和H2合成甲醇的化学方程式：_____________________________________________________________。

（2）用CO和H2合成烃（CnHm）的化学方程式是：_______________________________________________________。

（3）气化和液化的优点是_________________________ 2、天然气

1

（1）直接作为清洁燃料

（2）作为化工原料①合成NH3②合成CH3OH 3、石油的综合利用

石油主要是多种碳氢化合物组成的混合物。(黑色或深棕色粘稠液体，比水稍轻，不溶于水，有特殊气味，无固定沸点。) （1）石油的成分

按元素：碳、氢含量为

97% ~ 98% 按物质：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。（一般石油不含烯烃）

按组成状态：固态、液态、气态。大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有气态烃和固态烃。

（2）石油的炼制

：原油在炼制前必须先经过脱水、脱盐。

①石油的分馏：

分馏：根据物质的沸点的不同进行分离的一种方法。

分馏出来的各种成分叫馏分。每一种馏分仍然是多种烃的混合物。

②

石油的裂化与裂解

（1）裂化：在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。

裂化目的：提高轻质油特别是汽油的产量。

类型：分为热裂化和催化裂化。

【实验室分馏装置】

温度计水银球放在_____________ 处；加几粒_____________，以防_____________。冷凝水流向是__________由_____________。

【思考】1、实验室中制取乙烯、硝基苯的温度计水银球在什么位置？

2、石油的减压分馏的目的是什么？

3、干馏、分馏和蒸馏的区别： 【讨论】分别向KMnO4酸性溶液中加入直馏汽油和裂化汽油，现象如何？

（2）

裂解──深度裂化：高温时，以石油分馏产品作原料，使长链烃断裂为各种短链气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。

石油裂解气的主要成分：乙烯、丙烯、丁二烯及甲烷、乙烷等。

乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。

【注意】石油的裂化与裂解属于化学变化。

【讨论】下列物质中，不能用于萃取溴水中溴的物质是（

）

A、直馏汽油 B、裂化汽油 C、甲苯

D、酒精

4、三大合成材料：塑料、合成橡胶和合成纤维。

聚乙烯的生成原理：（聚合反应）在适当温度、压强和有催化剂存在的情况下，乙烯双键里的一个键会断裂，分子里的碳原子能互相结合成为很长的链。

加成聚合反应（加聚反应）

【思考与交流】你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？

【练习】下列变化属于物理变化的是

（

）

A. 煤的气化

B. 石油的分馏

C. 石油的裂解

D.煤的干馏

【当堂检测】1、煤在干馏时得到气态产物是（ ）

A．天然气 B．水煤气 C．焦炉气 D．高炉煤气

2、

下列变化属于物理变化的是（ ）

A. 煤的干馏 B. 裂解 C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等 D.古代植物变质成煤

3、确定汽油为混合物的一种方法是（ ）

A、闻其气味 B、将它燃烧 C、测量密度 D、测量沸点

4、C8 H18 在一定条件下受热裂化可生成CH4

、C2 H6

、C2 H4

、C3 H6

、 C4 H8 五者的混和气体,此混合气体的平均分子量为( ) A. 14 B. 57 C. 38 D. 无定值

【课后练习与提高】

2

1、

地球大气中因二氧化碳含量增加而引起“温室效应”，下面关于大气中二氧化碳增加的主要来源的说法中，最不合理的一种是（ ）

A．人和动物呼出的二氧化碳 B．石油产品大量燃烧

C．森林大面积缩小，吸收二氧化碳的能力减少 D．煤的燃烧

2、下列物质属于纯净物的是（ ）

①酒精②天然气③煤焦油④甲醇⑤煤⑥石油⑦冰醋酸⑧工业酒精⑨焦炉气⑩汽车废气

A．①③④⑨ B．②⑤⑦⑧ C．①②④⑦⑨ D．①④⑦

3、丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（

）

A．19%

B．25%

C．36%

D．40% 4、中学化学实验中常见的温度计使用有如下三种情形：①温度计的液泡浸没在液体反应物液面以下并接近容器的底部；②温度计的液泡置于水浴中；③温度计的液泡置于蒸馏烧瓶的支管处。下列实验使用温度计正确的是( )。

(A)苯的硝化反应① (B)酒精和浓硫酸混合加热制乙烯①

(C)测定硝酸钾在水中的溶解度③ (D)分离苯和硝基苯的混合物②

5、关于石油的组成的叙述中，正确的是（ ）

A、石油一些不饱和烃的混合物 B、石油是各种烷烃和烯烃的混合物

C、石油是各种饱和烃的混合物 D、石油是各种烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物

6、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

7、在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料，但2000年3名诺贝尔化学奖得主的研究成果表明，塑料经改造后能像金属一样具有导电性。要使塑料聚合物导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合(再经掺杂处理)。目前导电聚合物已成为物理学家和化学家研究的重要领域。由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是 （ ）

8、汽油燃烧产生的汽车尾气中，所含的大气污染物主要是

A、碳的氧化物 B、硫的氧化物 C、氮的氧化物 D、磷的氧化物

9、聚四氟乙烯塑料在耐热性和化学稳定性上都超过了其他塑料，号称“塑料王”。聚四氟乙烯塑料在工业上有广泛的用途，其合成路线如下图所示：

氯仿 二氟一氯甲烷 四氟乙烯 聚四氟乙烯

→ → →

A B C D （1）在上图方框中填入合适的有机物的结构简式。（2）写出下列反应的化学方程式：

BC： CD： 10、由于我国煤的储藏比石油和天然气相对较为丰富，所以迄今能源消费仍以煤为主。将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，又效率不高，国家大力提倡煤的综合利用。例如在内蒙鄂尔多斯等地建设煤液化项目便是实施“煤变油”战略的重要内容，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气（CO和H2），再催化合成甲醇或烃类等液态能源。

（1）用CO和H2合成甲醇的化学方程式是： 。

（2）用CO和H2合成烃（CnHm）的化学方程式是： 。

（3）气化和液化的优点是 。

3

【背景知识回顾】

1、通常所说的三废是指

、

和

。

2、绿色食品是指

的食品，

白色污染是指

。

【课前预习】

【预习目标】通过阅读课文，初步了解环境污染及其治理、绿色化学的含义。

【预习内容】（一）环境污染的分类

1．按环境要素分： 、 、 ；

2．按人类活动分： 、 、 ；

3．按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染

（二）介绍几类环境污染及其防治

（三）绿色化学的含义：

【课内探究】

【学习目标】1．了解环境污染及其治理、绿色化学的含义。2．认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。

【学习过程】环境保护

【环境保护

绿色化学】

㈠

环境保护：

在环境问题面前，化学工作者所面临的重要问题：在环境问题日益突出的今天，化学工作者所面临的重要任务是对

的检测、

的治理、寻找从源头上治理

的生产工艺。

1、环境问题：主要是指由于人类不合理开发、利用自然资源而造成生态环境的破坏，以及工农业

生产、人类生活所造成的环境污染问题。

2、环境污染：人类排放的污染物质超过了环境的自净化能力，引起环境质量发生不良变化从而危害人类健康和生存的现象。因此，要随时进行环境监测！！！

如：水华、赤潮、酸雨、温室效应、臭氧层空洞、光化学烟雾……

3、环境污染的分类：

按环境要素：分大气污染、水体污染、土壤污染。

按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。

按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。

（二）当今主要环境问题：

1、酸雨——“空中死神”：

硫氧化物和氮氧化物（NOx）是形成酸雨的主要物质

。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。

（1）酸雨：目前规定PH≤5.6的各种形式的酸性降水。（“酸雨的形成”十分复杂，存在着多种形式的有机酸和无机酸，主要成分是硫酸和硝酸。）

（2）酸雨的成因：

①“硫酸型酸雨”成因：

SO2气体排放

②“硝酸型酸雨”成因：

NOx气体排放

（3）酸雨的危害：

①引起土壤酸化, 使养分流失并失去活性②酸化水资源,使鱼类等水生生物逐渐减少甚至灭绝

③侵蚀植物、建筑物、桥梁等④侵蚀国家保护文物

（4）酸雨的防治措施：

①“钙基固硫”法：

②“吸收”法：

2、温室效应：人类向自然界过多排放CO2气体

理念：新能源、低碳经济、节能减排、哥本哈根会议

3、

臭氧层空洞：氟氯（溴）烃CF2Cl2、NO 【思考与交流】含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，会出现赤朝、水华等水体污染问题。你认为在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。

4、赤潮、水华：含氮、磷的工业废水、生活污水排放

原因：引起藻类

（如蓝藻

、绿藻、硅藻等）大量繁殖、迅猛生长，造成水体富营养化，使海水呈蓝色、绿色或赤色的现象。

4

危害：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。

（三）绿色化学（环境友好化学）：

核心：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。又称为“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。

从环境观点：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）从经济观点：提倡合理利用资源和能源，降低成本。

“原子经济性”——反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100% 【思考与交流】

【练习】1、绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）

的新要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成

所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）（

）：

2、

某工厂用铜屑制硝酸铜。可用哪些方法？哪种好？

利用铜屑制硝酸铜可以采用以下三种方法：

①铜与浓硝酸反应；②铜与稀硝酸反应；③铜与氧气反应后，再与硝酸反应。

从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废物的排放的角度考虑，采用铜与氧气反应后，再与硝酸反应的方法是最好的。

3、汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气的污染源。治理方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂）。它的特点是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。

（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式

：

（2）“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是（

）

（3）控制城市空气污染源的方法可以有

（多选扣分）

a

开发氢能源

b

使用电动车

c 植树造林

d

戴上呼吸面具

4、为了降低硫氧化物造成的污染，一种方法是在含硫燃料（如煤）中加入生石灰，这种方法称作“钙基固硫”．采用这种方法“固硫”的反应为（

） A.2CaO+2S==2CaS+O2 B.S+O2===SO2 C.CaO+SO2===CaSO3 D.2CaSO3+O2===2CaSO4

5、“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3CH＝CH2合成CH2＝C(CH 欲使原子利用率达到最高，3)COOCH3的过程中，还需要其他的反应物有

A、CO和CH3OH B、CO2和H2O C、H2和CO2

【课后练习与提高】1、工、农业及城市生活污水中含磷，家用洗涤剂是污水中磷的一个重要来源(洗涤剂中含有磷酸钠)，对于处理污水时要不要除去磷，下列说法中正确的是(

) A.磷是生物的营养元素，不必除去

B.含磷的污水是很好的肥料，不必除去

C.含磷污水引起藻类增殖，使水变质，必须除去

D.磷对人无毒，除去与否都无关紧要

2、“绿色商品”是对环境无污染的商品，下列商品不能称为“绿色商品”的是：（ ）

A．无铅汽油

B．无磷洗涤剂

C．无氟冰箱

D．无碘食盐

3、发展绿色食品，提高人类生存质量，绿色食品是指：

（ ）

A．绿颜色的营养食品 B．有叶绿素的营养食品 C．经济附加值高的营养食品 D．安全、无公害的营养食品

4、“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用，下列化学反应符合绿色化学概念的是：（ ）

．．．．．．．．．．．．．．．

A．制CuSO4: Cu+2H2SO4(浓)=====CuSO4+SO2↑+2H2O B．制CuSO4: 2Cu+O2=====2CuO CuO+H2SO4(稀)====CuSO4+H2O C．制Cu(NO3)2: 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO+4H2O D．制Cu(NO3)2: Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 5

5、大气或饮用水被污染时，可能引起人的牙齿骨骼变酥，引起这一污染的元素是( )。

A．碘 B．氟 C．氯 D．硫

6、导致下列现象的主要原因与排放SO2有关的是( )。

A．酸雨 B．光化学烟雾 C．臭氧空洞 D．温室效应

7、近年来，建筑装潢装饰材料进入家庭，调进发现，经过装修的居室以中由装潢装饰材料缓慢释放出来的化学污染物浓度过高，影响健康。这些污染物中最常见的是( )。

A．CO B．SO2 C．甲醛、甲苯等有机物 D．臭氧

8、人们把仪器分为绿色食品、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。下面属于白色食品的是( )。

A．食醋 B．面粉 C．海带 D．菜油

9、特大洪水过后，受灾地区的水源常被严重污染。下列物质中，能对被污染的饮用水起消毒消菌作用的是( )。

A．生石灰 B．漂白粉 C．明矾 D．绿矾

10、由于人类向大气中排放有毒气体，形成南极臭氧层空洞，下列气体中，形成南极臭氧层空洞的罪魁是( )。

A．Cl2 B．HCl C．NO2 D．CCl2F2 11、我国城市环境中的大气污染物主要是( )。

A．CO2、Cl2、N2、酸雨 B．SO2、NO2、CO、可吸入颗粒物

C．NH3、CO2、NO2、雾 D．HCl、SO2、N2、可吸入颗粒物

12、甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超过100万的高分子单体，旧法合成的反应是：（ ）

(CH3)2CO+HCN→(CH3)2C(OH)CN (CH3)2C(OH)CN+CH3OH+H2SO4→CH2=C(CH3)COOCH3+NH4HSO4

20世纪90年代新法的反应是： CH3C≡CH+CO+CH3OH→CH2=C(CH3)COOCH3与旧法比较，新法的优点是

A．原料无爆炸危险

B．原料都是无毒物 C．没有副产物，原料利用率高

D．对设备腐蚀性较小

13、根据以下叙述，回答下列问题：

某化工厂按如下步骤进行生产：①以煤为燃料煅烧石灰石；②用饱和碳酸钠溶液充分吸收步骤①中产生的二氧化碳；③使步骤①中产生的氧化钙跟水反应；④消石灰跟碳酸钠反应。

（1）该厂生产过程中涉及的物质有：①石灰石；②纯碱；③小苏打；④烧碱；⑤二氧化碳；

⑥消石灰。下列叙述正确的是：

A．起始原料是①②

B．起始原料是②⑤ C．最终产品是④⑤

D．最终产品是③④

（2）该厂生产过程的优点可能有：①排放的气体对大气无污染；②生产过程中的部分产品可作为起始原料使用；③无高温作业。其中正确的是：

A．只有① B．只有②

C．①和③

D．②和③

（3）生产过程中没有涉及的化学反应类型是：

A．分解反应 B．化合反应 C．置换反应 D．复分解反应

++3+－－－14、某河道两旁有甲、乙两家工厂，它们排放的工业废水中，共含K、Ag、Fe、Cl、OH、 NO3六种离子。

（1）甲厂的废水明显呈碱性，故甲厂废水中所含有的三种离子是_________________。

（2）乙厂的废水中含有另外三种离子。如果加一定量___________(选填：活性炭、硫酸亚铁、铁粉)可以回收其中的金属______________(填写元素符号)。

（3）另一种设想是将甲厂和乙厂的废水按适当的比例混合，可以使废水中的________（填写离子符号）转化为沉淀，经过滤后的废水主要含有________，可用来浇灌农田。

15、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，在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。下列各项属于“绿色化学”的是（ ）

A．处理废弃物

B．治理污染点

C．减少有毒物

D．杜绝污染源

6