第二节　资源综合利用　环境保护名师教学实录

必修二化学

第四章

第二节

资源综合利用

环境保护

1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。(重点) 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体会绿色化学在化工生产中的重要性。

煤、石油和天然气的综合利用

阅读教材P95到P99内容，完成下列问题。

1．煤的综合利用

(1)煤的组成：

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，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

(2)煤的综合利用：

2．天然气的综合利用

(1)组成：天然气的主要成分是CH4。

(2)应用：作为化工原料，主要应用于合成氨和生产甲醇等。

3．石油的综合利用

(1)组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

(2)综合利用：

4．以煤、石油、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)四个概念

【判断】

1．煤是由有机物和少量无机物组成的化合物。(×) 2．煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化。(×) 3．煤主要含碳及少量的其他元素，但绝大多数都含硫，工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。(√) 4．石油的分馏、裂化、裂解都属于化学变化。(×)

环境保护与绿色化学

阅读教材P100倒数第3段至P102[习题]以上内容，完成以下问题。

【思考】

我们所学的四大基本反应中，哪种反应的原子利用率送到了100%? 【提示】

化合反应。有机反应中的加成反应和加聚反应的原子利用率也达到了100%。

三组易混概念辨

1.化学“三馏”的比较

干馏

隔绝空气、高温下使物质分解

蒸馏

根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离

产物为单一组分的纯产物为沸点相近的各净物

物理变化

组分组成的混合物

物理变化

与蒸馏原理相同

分馏

析

原理

产物

反应

类型

2.化学“二裂”

名称

产物为混合物

化学变化

定义

在一定条件下，把相对分子质量大、目的

提高轻质油的产量，特别是提高汽车油产量

裂化

沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

在高温下，使具有长链分子的烃断裂解

裂成各种短链的气态烃和少量液态烃

3．化学“六气”的主要成分

高炉

煤气

水煤气

天然气

获得短链不饱和烃

液化

石油气

焦炉气

裂解气

C2H4、主要

成分

【活学活用】

CO、

CO2

H2、

CO CH4

C3H8、

C4H10

H2、CH4、

C2H4、CO C3H6、

C4H8、CH4

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

【解析】

石油裂化是为了提高轻质油的产量(如汽油)，石油裂解主要得到乙烯，A错误。石油的分馏是物理变化，煤的气化是化学变化，选项B、D错误。

【答案】

C

六大环境问

环境问题

温室效应

主要污染物

CO2

主要危害

造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等

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臭氧层破坏

氟氯代烷、

NOx

碳氢化合物、

NOx

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

白色污染

废弃塑

料制品

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

废水中含N、P 元素的营养物质

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

题

酸雨

SO2、NOx

光化学

烟雾

赤潮和水华

【活学活用】

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内富集而导致的，与环境污染有关；⑦潮汐是一种自然现象。

【答案】

D

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

煤的综合利用和环境保护问题

[探究背景] 煤的综合利用和环境保护问题。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。

[探究问题] 1．煤的气化和液化能减少有害气体的排放，提高煤的利用率。请问煤的气化和液化与冰变为水蒸气或液态水原理相同吗？为什么？

【提示】

煤的气化和液化不同于一般的物质的气化(物质由液态变为气态)和液化(物质由气态变为液态)，煤的气化和液化发生了化学变化：

(1)煤的气化是指煤在高温下与水蒸气发生反应生成一氧化碳和氢气的过程。

(2)煤的液化是指煤与氢气在一定条件下反应生成甲醇的过程。

2．煤的干馏是煤综合利用的重要途径。煤干馏时得到的固体产品是什么？其主要作用是什么？

【提示】

煤干馏得到的固体产品是焦炭，可作燃料及工业原料。

3．向煤中添加生石灰是燃煤脱硫的一种方法，而且能变废为宝，请用化学方程式表示反应原理。

【提示】

该过程发生的化学反应是CaO＋SO2===CaSO3,2CaSO3＋O2===2CaSO4，CaSO4＋2H2O===CaSO4·2H2O。

4．“温室效应”是全球关注的环境问题之一。CO2是目前大气中含量最高的一种温室气体。因此，控制和治理CO2是解决温室效应的有效途径。你能提供哪些措施减少CO2的排放？

【提示】

①开发利用新能源，如太阳能、风能等；②减少化石燃料的使用；③植树造林；④采用节能技术。

高分子材料与高分子化合

物

下列对有机高分子化合物的认识不正确的是(

) 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

B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复

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

【思路点拨】

(1)(2)高分子化合物均为混合物。

【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，合成高分子化合物是由小分子发生聚合反应制备，尽管相对分子质量很大，但结构并不复杂，它们的结构均是由若干个链节组成的，但由于聚合度不等，因此高分子化合物都是混合物。

【答案】

C

加聚反应产物的书写：双键变单键，两头留半键，中间成新键，两碳作节链，其他放旁边，组成不改变。

绿色化学的应

用

乙烯是来自石油的重要化工原料，其产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。请回答：

(1)乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，观察到的现象是

_____________________________________________；

其反应方程式为______________________________；

(2)乙烯大量用来生产环氧乙烷，生产工艺主要有两种：

根据绿色化学的原则，理想的生产工艺是“原子经济性”好的反应，上述工艺一的原子利用率为________；工艺二的原子利用率为________。因此，在实际生产中，采用工艺________(填“一”或“二”)更环保、更经济。

期望产物的总质量【思路点拨】

原子利用率＝×100%。

生成物的总质量【解析】

(1)乙烯与溴发生加成反应，产物为无色，因此溴的四氯化碳溶液褪色。

(2)按原子利用率的计算式进行计算，知工艺一原子利用率为：×100%＝42.3%。

【答案】

(1)溴的四氯化碳溶液褪色

CH2===CH2＋Br2―→(2)42.3%

100%

二

当只有一种产物时，原子利用率为100%；当存在多种产物时，可比较生成1 mol目标产物时，其他产物的质量，其他产物的质量越大，则原子利用率越低。在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一，而加成反应产物唯一，因此，其中只有加成反应原子利用率为100%，最符合绿色化学原则。