1、第二節資源綜合利用環境保護1.了解煤、石油、天然氣的組成及其綜合利用。2.了解以煤、石油、天然氣為原料生產合成材料。3.了解節約能源和防止污染的重要性。4.了解綠色化學的含義并體會綠色化學在化工生產中的重要性。一、煤、石油和天然氣的綜合利用1.煤、石油和天然氣的組成:化石燃化石燃料料組成組成煤煤煤是煤是_和少量和少量_的混合物的混合物, ,主要含主要含碳元素碳元素, ,另外有少量另外有少量_等等元素元素天然氣天然氣主要成分是主要成分是_有機物無機物氫、氧、氮、硫甲烷碳氫化合物2.煤、石油和天然氣的加工及利用:空氣分解焦爐氣煤焦油可燃性氣體C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)高溫 燃料

2、合成氨沸點鏈狀3.以煤、石油、天然氣為原料生產合成材料:(1)三大合成材料:三大合成材料是指_、_、_,其生產原料主要是煤、石油、天然氣。(2)合成高分子的反響加聚反響:概念:在適當溫度、壓強和催化劑存在的條件下,不飽和化合物發生自身_反響形成相對分子質量巨大的高分子化合物的反響。例如:聚乙烯的生成塑料合成橡膠合成纖維加成單體鏈節聚合度三個相關概念:小分子化合物最小重復結構單元鏈節的數目二、環境保護與綠色化學1.環境問題:是指人類不合理地開發和利用自然資源而造成的_破壞,以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染。生態環境2.環境保護的任務:(1)環境監測:對污染物的存在形態、含量等進行分析和鑒

3、定,提供可靠的分析數據。(2)三廢的治理:工業三廢是指_、_、_,是主要的環境污染物。(3)尋找源頭治理環境污染的生產工藝:杜絕_的排放,能從根本上解決環境問題。廢水廢氣廢渣污染物3.綠色化學:(1)核心:利用_從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。(2)最高目標:原子利用率是_,即反響物中的原子全部轉化為期望的最終產物。化學原理100%【思考辨析】1.判斷正誤:(1)煤、石油和天然氣是不可再生能源,也是新型清潔能源。 ( )分析:煤、石油和天然氣是不可再生能源,是傳統能源,煤和石油燃燒時會產生大量污染物,不會是清潔能源。(2)把煤加強熱使之分解的過程叫煤的干餾。( )分析:在空氣中直接加熱

4、煤會燃燒,煤的干餾是在隔絕空氣的條件下加強熱使之分解的過程。(3)化石燃料燃燒時產生的二氧化碳是大氣污染物之一。( )分析:二氧化碳是空氣的組成成分,含量過大時會引起溫室效應,但不屬于大氣污染物。(4)天然氣的主要用途就是作燃料。( )分析:天然氣在日常生活中主要作燃料,但在工業上主要作化工原料,如合成氨、生成甲醇等。(5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。( )分析:裂化汽油中含不飽和的烯烴,能與溴水中的溴發生加成反應,因此不能作萃取劑。2.問題思考:(1)高分子化合物聚乙烯 的單體和鏈節的組成和結構都相同嗎?分析:高分子化合物的單體是形成高分子化合物的小分子,鏈節是高分子中的重復的結構單元。聚

5、乙烯的單體是乙烯(CH2CH2)分子,鏈節是“CH2CH2,二者組成相同,結構不同。(2)加成反響和加聚反響符合綠色化學的思想,且原子利用率是100%,正確嗎?分析:正確,加成反響和加聚反響只有目標產物,無副產物,故原子利用率是100%,符合綠色化學的思想。【知識鏈接】合成高分子的反響相對分子質量小的化合物(單體)分子互相結合成高分子化合物的反響叫聚合反響,聚合反響包括加成聚合反響(加聚反響)和縮合聚合反響(縮聚反響)。加聚反響是小分子的不飽和烴及其取代衍生物在加熱和催化劑作用下,通過加成反響結合成高分子化合物的反響。縮聚反響是一種或多種較簡單的化合物通過共同縮去一些小分子(如水、氨、鹵化氫等

6、),而彼此結合成高分子化合物的反響。綠色化學綠色化學是指環境友好化學,不使用或很少使用有毒有害物質,不產生污染物。一、化學中的“三餾和“兩裂1.化學“三餾的比較:(1)干餾:原理:隔絕空氣、高溫下使物質分解的過程。特點:屬于化學變化,產物是混合物。(2)蒸餾:原理:根據液態混合物中各組分沸點不同,加熱使某一組分蒸發進行別離。特點:屬于物理變化,產物是單一組分的純潔物。(3)分餾:原理:根據液態混合物中各組分的沸點不同進行別離。特點:屬于物理變化,產物是沸點相近的各組分組成的混合物。2.化學“兩裂的比較:名名稱稱定義定義目的目的裂裂化化在一定條件下在一定條件下, ,把相對分子質把相對分子質量量大

7、、沸點高的烴斷裂為相對大、沸點高的烴斷裂為相對分子分子質量小、沸點低的烴質量小、沸點低的烴提高輕質油的產提高輕質油的產量量, ,特別是提高汽油特別是提高汽油的的產量產量裂裂解解在高溫下在高溫下, ,使具有長鏈分子的使具有長鏈分子的烴烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量少量液態烴液態烴, ,屬于深度裂化屬于深度裂化獲得短鏈不飽和獲得短鏈不飽和烴烴【知識備選】化學“六氣的主要成分高爐煤氣:CO、CO2;水煤氣:H2、CO;天然氣:CH4;液化石油氣:C3H8、C4H10;焦爐氣:H2、CH4、C2H4、CO;裂解氣:C2H4、C3H6、C4H8、CH4【學而后思】(1)從煤的干餾

8、產物中可以別離出苯或甲苯,煤中含有苯、甲苯等物質嗎?提示:煤是有機物和少量無機物構成的復雜混合物,本身不含有苯、甲苯等物質,在干餾時發生化學變化生成了這些物質。(2)把石油裂解氣通入溴水或酸性KMnO4溶液有何現象?提示:溶液褪色,因為石油裂解氣中含不飽和烴,能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色。二、六大環境問題環境環境問題問題主要污染主要污染物物主要危害主要危害溫室溫室效應效應COCO2 2造成全球氣候變暖造成全球氣候變暖, ,水位上升水位上升, ,陸地陸地面積減小等面積減小等酸雨酸雨SOSO2 2、NONOx x土壤酸化、水源污染、建筑物土壤酸化、水源污染、建筑物被腐被腐蝕等蝕等臭氧臭氧層層破壞

9、破壞氟氯代烷、氟氯代烷、NONOx x到達地球表面的紫外線明顯增到達地球表面的紫外線明顯增多多, ,給給人類健康及生態環境帶來多方人類健康及生態環境帶來多方面危害面危害環境環境問題問題主要污染物主要污染物主要危害主要危害光化光化學學煙霧煙霧碳氫化合碳氫化合物、物、NONOx x刺激人體器官刺激人體器官, ,特別是人的呼特別是人的呼吸系吸系統統, ,使人生病甚至死亡使人生病甚至死亡白色白色污染污染廢棄塑料廢棄塑料制品制品在土壤中影響農作物吸收水在土壤中影響農作物吸收水分和分和養分養分, ,導致農作物減產導致農作物減產混入生活垃圾中難處理、難混入生活垃圾中難處理、難回收回收易被動物當作食物吞入易被

10、動物當作食物吞入, ,導導致動致動物死亡物死亡使水體富營養化使水體富營養化, ,導致水中藻導致水中藻類瘋類瘋長長, ,消耗水中溶解的氧消耗水中溶解的氧, ,使水體使水體變得變得渾濁、水質惡化渾濁、水質惡化【知識備選】綠色化學的特點和原子經濟性1.綠色化學的特點:(1)開發綠色反響,將原子利用率提高到100%。(2)使用無毒、無害、可再生的原料、催化劑、溶劑。(3)開發綠色工藝。(4)開發和生產綠色產品。2.原子經濟:原子經濟要求反響物的原子全部轉變成期望的最終產物,原子利用率到達100%,也就是說在化學反響過程中不產生任何廢物。化學反響的原子經濟好壞用原子利用率來衡量。原子利用率=100%期望

11、產物的總質量生成物的總質量【學而后思】(1)NOx能引起哪些大氣污染?提示:NOx能引起酸雨、臭氧層破壞和光化學煙霧。(2)防止環境污染,用化學方法處理“工業三廢是一種重要的手段。這種措施是否符合綠色化學的理念?提示:不符合。綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上消除或減少對環境的污染,即不產生或少產生污染物,而不是產生污染后再治理。類型 一 煤、石油和天然氣的綜合利用 【典例】以下轉化不屬于煤或石油的綜合利用的是()A.將煤干餾制得煤焦油和焦炭B.在一定條件下將煤轉化為液體燃料C.將煤制成蜂窩煤作燃料D.將石油裂解制得乙烯等化工原料【解題指南】解答此題要注意以下兩點:(1)煤的綜合利用包括煤的

12、干餾、液化和氣化。(2)石油的綜合利用包括石油的分餾、裂化和裂解。【解析】選C。A項煤的干餾和B項煤的液化屬于煤的綜合利用,而將煤制成蜂窩煤作燃料是為了使煤燃燒更充分,不屬于綜合利用,D項石油裂解屬石油的綜合利用,應選C。【誤區警示】對煤氣化和液化的理解煤的氣化和液化不同于一般的物質的氣化(物質由液態變為氣態)和液化(物質由氣態變為液態),煤的氣化和液化發生了化學變化:(1)煤的氣化是指煤在高溫下與水蒸氣發生反響生成一氧化碳和氫氣的過程。(2)煤的液化是指煤與氫氣在一定條件下反響生成甲醇的過程。【變式訓練】以下關于化石燃料及其使用的一些說法中不正確的選項是()A.煤的氣化是指將固態煤粉碎后高溫

13、下變為氣態,以使煤燃燒時能與氧氣充分接觸而完全燃燒B.天然氣除可用作清潔能源外,也可用于合成氨和生產甲醇等C.石油分餾得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同D.化石燃料也是重要的化工原料,乙烯和苯就是分別來自于石油和煤的根本化工原料【解析】選A。煤的氣化是將固態煤轉化為可燃性氣體的過程,主要反響化學方程式為C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),A項錯誤;天然氣、煤和石油都是重要的化工原料,B、D項正確;直餾汽油的成分是烷烴,裂化汽油中含有不飽和烴,C項正確。高溫【變式備選】以下說法正確的選項是()A.石油分餾獲得的汽油是純潔物B.石油的裂化是物理變化C.煤干餾后可以得到粗苯D

14、.石油的裂解可以得到氯乙烯【解析】選C。分餾是利用物質沸點不同來別離液體物質的方法,石油分餾時得到的每一種餾分仍為混合物,A錯誤;石油裂化是指在一定條件下將含碳原子數較多,相對分子質量較大的烴斷裂為含碳原子數較少,相對分子質量較小的烴的過程,屬化學變化,B錯誤;煤干餾可以得到粗苯、煤焦油等物質,C正確;石油是烴類物質的混合物,裂解產物仍然為烴,不會生成氯乙烯,D錯誤。類型 二 環境保護和綠色化學 【典例】(2021海南高考)化學與環境密切相關,以下有關說法正確的選項是()A.CO2屬于大氣污染物B.酸雨是pH小于7的雨水C.CO2、NO2或SO2都會導致酸雨的形成D.大氣中CO2含量的增加會導

15、致溫室效應加劇【解題指南】解答此題要注意以下兩點:(1)二氧化碳不是大氣污染物,但是卻可以引起環境問題。(2)酸雨的成因與NO2或SO2有關。【解析】選D。常見的大氣污染物有:顆粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氫化合物等。二氧化碳不屬于大氣污染物,A項錯誤;酸雨是pH小于5.6的降雨,B項錯誤;酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的,二氧化碳不會引起酸雨,C項錯誤;全球氣溫變暖的溫室效應,城市中的熱島效應,還有海洋中的厄爾尼諾現象和拉尼娜現象等其產生都和二氧化碳的排放有關系,D項正確。【名師點評】講解此題時應強調以下3點:(1)掌握引起常見環境污染的成因。(2)了解正常

16、的雨水實際是碳酸的飽和溶液。(3)掌握常見酸雨的類型。【方法規律】酸雨形成的化學反響(1)酸雨形成多數由于化石燃料的燃燒:含有硫的煤燃燒生成二氧化硫:S+O2 SO2;二氧化硫和水作用生成亞硫酸:SO2+H2O=H2SO3;亞硫酸在空氣中可氧化成硫酸:2H2SO3+O2=2H2SO4。點燃=(2)氮氧化物溶于水形成酸:雷雨閃電時,大氣中常有少量的二氧化氮產生。閃電時氮氣與氧氣化合生成一氧化氮:N2+O2 2NO;一氧化氮不穩定,在空氣中氧化成二氧化氮:2NO+O2=2NO2;二氧化氮和水作用生成硝酸:3NO2+H2O=2HNO3+NO充電=【變式訓練】在“綠色化學工藝中,理想狀態是反響物中的原

17、子全部轉化為欲制得的產物,即原子利用率為100%。以下反響類型能表達“原子經濟性原那么的是()置換反響化合反響分解反響取代反響加成反響加聚反響A. B. C. D.【解析】選B。化合反響、加成反響和加聚反響均只有一種產物,即反響物原子全部轉化為欲制得產物,符合“綠色化學工藝的要求,其他各反響反響物中的原子局部轉化為欲制得的產物。【變式備選】以下做法中不符合“綠色化學思想的是()A.以水性涂料代替油性涂料B.以無磷洗滌劑代替含磷洗滌劑C.實驗后的有毒有害物質應分類收集、統一處理D.在通風櫥中制氯氣時不用NaOH溶液吸收尾氣【解析】選D。油性涂料中含有有機溶劑,其揮發會造成大氣污染。磷元素是營養元

18、素,大量使用含磷洗滌劑會造成赤潮等水污染。有毒有害物質分類收集、統一處理,能夠減少污染。在通風櫥中制取Cl2,尾氣不用NaOH溶液處理,會逸散到大氣中造成大氣污染。1.(雙選)綠色能源是指使用時不會對環境造成污染和破壞的能源,以下屬于綠色能源的是()A.煤、石油 B.太陽能C.木材 D.氫氣【解析】選B、D。木材燃燒會產生煙塵和CO2;煤、石油燃燒不僅產生CO2,還會產生大氣污染物;太陽能屬于可再生能源且無污染;氫氣燃燒時生成水,無污染,應選B、D。2.(2021黃山高一檢測)我國三峽工程所提供的清潔、廉價、大功率可再生的水電,相當于每年燃燒3107噸原煤的火力發電廠產生的電能。因此三峽工程有

19、助于控制()A.溫室效應 B.氮的氧化物的排放C.白色污染 D.碳氫化合物的排放【解析】選A。減少了原煤的燃燒,就減少了CO2的排放,CO2的排放是加劇溫室效應的主要原因。3.煤的氣化所得氣體可用于城市家用燃氣。以下選項中的氣體均屬于家用燃氣有效成分的是()A.CO、H2、N2 B.CO、CH4、H2C.CO、CH4、CO2 D.CH4、H2、O2【解析】選B。CO和H2為煤氣的主要成分;CH4是天然氣的主要成分,應選B。4.關于聚乙烯的說法正確的選項是()A.聚乙烯是通過加聚反響生成的B.聚乙烯具有固定的元素組成,因而有固定的熔、沸點C.聚乙烯塑料袋因有毒,故不能裝食品D.聚乙烯因性質穩定,

20、故不易造成污染【解析】選A。nCH2CH2 屬加聚反響,A正確;因n值不確定,故聚乙烯為混合物,無固定熔、沸點,B錯誤;聚乙烯性質穩定,不會產生有害物質,可以盛裝食品,但因不易降解,而造成“白色污染,故C、D均錯誤。一定條件5.把以下各物質的制取、加工方法或反響類型填寫在各題后的橫線上:(1)煤焦炭 (2)煤焦油苯 (3)石蠟汽油 (4)煤水煤氣 (5)石油汽油、煤油、柴油 【解析】(1)干餾煤可得到焦炭;(2)煤焦油是苯與其他芳香烴組成的混合物,可利用分餾法從中獲取苯;(3)石蠟是由相對分子質量大的固態烴和液態烴組成的混合物,可利用裂化方法制得汽油;(4)將煤氣化可得到水煤氣;(5)將石油分餾可得