第二节　资源综合利用　环境保护PPT及专用教学设计内容

第二节

资源综合利用

环境保护

[学习目标定位]

1.能够认识化石燃料综合利用的意义。2.以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，认识化学对环境保护的意义。3.了解合成新物质对人类生活的影响，知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。

一、化石燃料的综合作用

1.煤的综合利用

(1)煤的组成

物质组成：有机物和少量无机物煤

元素组成：主要含碳元素、还含少量氢、氧、氮、硫等元素

(2)综合利用

概念：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程①干馏

主要产品：焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气

概念：将煤转化为可燃性气体的过程②气化

高温―→COg＋H2g主要反应：Cs＋H2Og―→液体燃料直接液化：煤＋H2―③液化

气化催化剂―→CO＋H2――→甲醇间接液化：煤―2.天然气的综合利用

天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，主要用于合成氨和生产甲醇等。

3.石油的综合利用

(1)石油的组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，没有固定的沸点。

(2)石油的精炼

概念：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程①分馏

成分：分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油。

目的：为了获得轻质油，特别是汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油。②裂化

催化剂原理：CH―――――→CH＋CH1226614612加热、加压

目的：为了获得乙烯、丙烯、甲烷等化工基本原料催化剂原理：CH――――→CH＋CH③裂解加热、加压催化剂

CH――――→CH＋CH加热、加压4104364102426

④重新调整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。

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：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)的反应叫聚合反应。由不饱和的小分子相互加成的聚合反应，叫加成聚合反应，简称加聚反应。例如，乙烯可发生加聚反应生成聚乙烯。

聚合反应中的单体、链节和聚合度：

(3)缩聚反应：相对分子质量小的化合物在生成高分子化合物的同时有小分子化合物生成的反应，如聚酯纤维的合成：

(2n－1)H2O

1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(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)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一(

) (4)天然气的主要用途就是作燃料(

) (5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴(

) 答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

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

答案

C 解析

煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用；石油裂解属于石油的综合利用。

二、环境保护和绿色化学

1.环境保护

(1)环境问题：主要是指由于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)环境保护的科学理念：从源头上减少和消除污染。

2.绿色化学

(1)“绿色化学”可以诠释为环境友好化学，它的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。它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。

(2)绿色化学的核心就是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。按照绿色化学的原则，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.下列有关“绿色化学”及“绿色食品”的描述均正确的组合是(

) ①“绿色化学”是指绝对无污染的化学过程

②“绿色化学”是指依靠绿色植物来完成的化学过程

③“绿色化学”是没有或尽可能少污染的化学过程

④“绿色化学”是人们理想中的化学过程，无法实现

⑤治理工业“三废”属于“绿色化学”范畴

⑥合理施用农药属于“绿色化学”

⑦加强环境监测属于“绿色化学”过程

⑧开发利用氢能源属于“绿色化学”

⑨富含叶绿素的食品属于“绿色食品”

⑩新鲜的蔬菜属于“绿色食品”

⑪无污染的安全、优质、营养类食品属于“绿色食品”

⑫贴有“绿色”防伪标志的食品属于“绿色食品”

A.③⑧⑪

B.①②③⑤⑥⑧⑩

C.②⑥⑦⑨

D.④

答案

A 解析

①～⑧是对绿色化学的叙述。绿色化学的核心是从源头上减少或消除工业生产对环境的污染，强调最理想的原料经济性原则和污染物的零排放。所以①中的“绝对无污染”、②中的“依靠绿色植物”、④中的“无法实现”、⑤中的“治理三废”、⑥中的合理施用农药、⑦中的“加强环境监测”等内容都是错误的或不属于绿色化学范畴，③⑧正确。⑨～⑫是对绿色食品的描述，只有⑪正确。

1.下列说法中错误的是(

) A.石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物

B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C.焦炭是煤干馏的一种重要产品

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

答案

D 解析

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。

2.下列属于物理变化的是(

) ①石油的分馏

②煤的干馏

③石油的裂化

④铝热反应

⑤由乙烯制备聚乙烯

⑥将氧气转化为臭氧

⑦乙烯催熟果实

⑧将苯加入溴水中

⑨海水蒸馏制取淡水

A.①②③④

B.①②⑤⑦

C.①⑧⑨

D.①②⑥⑨

答案

C 解析

蒸馏和分馏的原理相同，都是利用沸点不同分离物质，将苯加入溴水中不发生化学反应，而是苯萃取溴水中的溴，故①⑧⑨均属于物理变化，其余各项均发生了化学变化。

3.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

答案

D 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错误；酸雨是pH小于5.6的降雨，B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的产生都和二氧化碳的排放有关系，D正确。

4.在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是(

) ①置换反应

②化合反应

③分解反应

④取代反应

⑤加成反应

⑥加聚反应

⑦酯化反应

A.②⑤⑥

C.只有⑥

答案

A 解析

据四种基本反应类型的定义即判断出只有化合反应产物唯一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一，而加成产物、加聚产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。

5.20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，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。

(1)下列各项属于“绿色化学”要求的是________(填字母，下同)。

A.处理废弃物

C.减少有毒物

B.治理污染点

D.杜绝污染源

B.②④⑤

D.只有⑥⑦

(2)在我国西部大开发中，某省为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是________。

A.建在西部干旱区可以脱贫致富

B.应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区

C.企业有权自主选择厂址

D.不宜建在人口稠密的居民区

(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2、Fe3、Cu2、Hg2四种离子。甲、乙、丙三位学生分＋＋＋＋别设计了从该污染水中回收纯净的金属铜的方案。

在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？________。应增加哪些措施防止污染？________。

答案

(1)D

(2)BD (3)丙方案的第③步

增加冷凝回收装置

解析

(1)根据题干描述，绿色化学是“预防污染”的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。

(3)丙方案第③步中，由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。

[基础过关]

题组一

煤的组成及应用

1.将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是(

) ①使煤充分燃烧，提高煤的利用率

②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”

③减少有毒的CO产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”

A.①②③

B.②③④

C.①③④

答案

A D.①②③④

解析

煤中含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，直接燃烧时燃烧不充分会造成资源浪费，还会产生SO2、CO、氮氧化物等有毒气体污染环境，但将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，就会减少SO2产生，减少CO的产生，使煤燃烧更充分。

2.下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是(

)

A.图示实验中发生了化学变化

B.实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等

C.气体Z易燃，可以还原氧化铜

D.液体Y是一种纯净物

答案

D 解析

煤的干馏是化学变化，A项正确；所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗氨水、焦炭等，焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜，且易燃，C项正确；氨水的pH>7，煤焦油居于水层以下，粗苯密度小于水，在上层，故B项正确；煤焦油中含有多种物质，属混合物，D项错误。

题组二

石油化学工业

3.下列关于石油的说法不正确的是(

) A.石油主要含C、H两种元素

B.石油通过催化重整可得到环状烃

C.石油裂化是物理变化

D.石油分馏得到的汽油是混合物

答案

C 解析

石油裂化是化学变化。

4.石油裂解的目的主要是(

) A.提高轻质液体燃料的产量

B.提高汽油的产量

C.改善汽油的质量

D.获得短链不饱和烃

答案

D 解析

石油裂解的主要目的是获得乙烯、丙烯等工业原料。

5.含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有(

) A.3种

B.4种

C.5种

D.6种

答案

C 解析

C6H14裂解的方式可能有下列四种：

C6H14――――→CH4＋C5H10

加热、加压C6H14――――→CH＋C4H8

加热、加压26C6H14――――→CH＋C3H6

加热、加压38C6H14――――→CH＋C2H4

加热、加压410其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分催化剂催化剂催化剂催化剂异构体CH3—CH2—CH2—CH3、成的烷烃最多有5种。

题组三

绿色化学与环境保护

6.下列有关环境问题的说法正确的是(

) ，因此考虑C4H10的同分异构体，最终生A.燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量

B.臭氧的体积分数超过104%的空气有利于人体健康

－C.pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨

D.含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染

答案

A 解析

石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染，A正确；B项，当空气中臭氧的含量超过105%(体积分数)时，就会对人－体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项，pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项，含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。

7.下列关于化学与生产、生活的认识不正确的是(

) A.CO2、CH4、N2等均是造成温室效应的气体

B.使用清洁能源是防止酸雨发生的重要措施之一

C.节能减排符合低碳经济的要求

D.合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺

答案

A 解析

N2不是造成温室效应的气体。

8.下列说法不正确的是(

) A.采用原煤脱硫技术，可减少燃煤燃烧时产生的SO2

B.自来水可用氯气来杀菌消毒，说明氯气无毒

C.氮氧化物可以破坏臭氧层，也能形成酸雨

D.化石燃料燃烧产生大量CO2，会导致温室效应

答案

B 解析

氯气有毒，自来水可用氯气来杀菌消毒是因为Cl2与H2O反应生成了HClO，B项错。

9.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.发展氢能和太阳能

B.限制塑料制品的使用

C.提高原子利用率，发展绿色化学

D.尽量用纯液态有机物代替水作溶剂

答案

D 解析

所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到社会经济发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能、限制塑料的使用和发展绿色化学，都符合低碳经济。

题组四

高分子材料及其合成

10.下列对合成材料的认识不正确的是(

) 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.

C.聚乙烯(CH2—CH2的单体是)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

答案

C 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，合成高分子化合物主要由加聚、缩聚两类反应制备，加聚和缩聚是聚合反应的两种类型。对于高分子化合物来说，尽管相对分子质量很大，却没有一个准确的相对分子质量，只有一个范围，但它们的结构均是由若干链节组成的。

11.人造象牙的主要成分结构是CH2—O，它是通过加聚反应制得的，则合成人造象牙的单体是(

) A.(CH3)2O

B.HCHO

C.CH3CHO

答案

B D.

解析

题目中给出的高聚物是由单体经加聚反应制得的，由高聚物的链节组成和单体组成相同可知，单体应为CH2O。

[能力提升]

12.石油裂化和裂解过程得到的CH2===CH2，在一定条件下可以聚合成高分子化合物。含有结构的化合物与CH2===CH2一样，可在一定条件下聚合成高分子化合物。

(1)广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料，是由聚合成的，其化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)电器包装中大量使用的泡沫塑料的主要成分是聚苯乙烯(__________(写结构简式)聚合而成的。

)，它是由答案

(1)

(2)

解析

加聚反应方程式的书写：a.反应物分子前面要写上n，表示n个分子参加反应；b.生成物就是把反应物分子中的双键打开一个，在双键两端的碳原子上各伸出一条短线，然后用

[

]

括起来，最后在右下角写上n；c.一定要注意加聚时只是双键碳反应，写聚合物时原来的主链不一定是链节上的主链。

13.下图是实验室干馏煤的装置图：

(1)指出图中仪器名称：a.________，d.________。

(2)仪器d的作用是__________________________________________________________，

c中液体有________和________，其中无机物里溶有________，可用________检验出来。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。

(3)e处点燃的气体主要成分有____________(填化学式)，火焰的颜色是________。

答案

(1)酒精喷灯

烧杯

(2)盛装冷水对蒸气进行冷却

粗氨水

煤焦油

氨

酚酞溶液

分馏

(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO

淡蓝色

解析

本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。

14.酸雨形成的原理之一可简示如下：

含硫燃料――→A――→B――→硫酸

反应①反应②反应③请回答下列问题：

(1)A物质的化学式为___________________________________________________，

B物质的化学式为__________。

(2)三个反应中，不属于氧化还原反应的是__________(填序号)。

(3)SO2中硫元素显＋4价，它可以降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的________(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2，达到减少污染的目的。

(4)雨水的pH<5.6时，就判断为酸雨。已知pH＝－lg c(H)，经测定某雨水中只含硫酸，且其浓度为5×105 mol·L1，则这次降雨__________(填“是”或“不是”)酸雨。

－－＋O2O2H2O(5)火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害的SO2气体，在英国已进行了一个研究，结果表明：高烟囱可以有效降低地面SO2的浓度，在20世纪60年代到70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于高烟囱的建造，地面SO2浓度降低了30%之多。

①你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是_______________________________。

A.少用煤作燃料

B.把工厂的烟囱造高

C.燃料脱硫

D.把工厂迁移到农村

E.开发新能源

②请从全球环境保护的角度，分析这种建高烟囱的方法是否可取？________，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案

(1)SO2

SO3

(2)③

(3)还原剂

(4)是

(5)①ACE

②不可取

没有减少SO2排放量

解析

(1)S――→SO2――→SO3――→H2SO4。

(2)SO3＋H2O===H2SO4为非氧化还原反应。

(3)SO2中硫元素从＋4价变成0价，因此必须加入还原剂。

(4)因为c(H)＝2×5×105 mol·L1＝1×104 mol·L1，则pH＝－lg(1×104)＝4<5.6，故是＋－－－－－O2O2H2O酸雨。

(5)减少酸雨产生的本质途径是减少SO2的排放量。