AgAlAuCuFeMgCoMn第二節化學與資源綜合利用、環境保護第一課時廢氣、廢水、廢渣

煤、石油和天然氣仍然是人類使用的主要能源，也是三種重要的化石燃料優點:提供能量、化工原料缺點:不可再生、環境污染求知課堂互動一、煤的綜合利用1、煤的組成組成元素:主要是碳元素；（還有少量的H、O、N、P、S、鹵素等）組成成分：是由多種有機物、無機物組成的復雜混合物。煤的結構模型無機物(少量)有機物C

元素—大量H、O、N、S等元素

—少量無機鹽等

污染環境COx、NOx、SO2

煙塵煤的組成1、煤的組成煤的綜合利用煤的干餾煤的氣化煤的液化獲得潔凈的燃料和多種化工原料——物盡其用，保護環境煤直接作燃料——利用率低并污染環境煤的干餾實驗裝置圖實驗裝置1實驗裝置22、煤的綜合利用（1）煤的干餾①煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。表4-2煤干餾的主要產品和用途（2）煤的氣化：

將煤中的有機物及碳轉化為可燃性氣體的過程。C(s)+H2OCO(g)+H2(g)高溫CO(g)+3H2CH4(g)+H2O(l)一定條件中熱值氣高熱值氣2CO(g)+O22CO2(g)；△H=-566KJ/mol2H2(g)+O22H2O(l)；△H=-571KJ/molCH4(g)+2O2CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol

將煤轉化液體燃料的過程。分為直接液化和間接液化。（3）煤的液化：C(s)+H2OCO(g)+H2(g)高溫

CO+2H2CH3OH（甲醇）一定條件如：二、石油的綜合利用1、石油的組成元素:

主要是碳、氫元素是由各種烷烴、環烷烴和芳香烴組成的混合物。（還有水分、鹽分等雜質）石油的主要成分：2、石油的煉制(除水脫鹽后)（1）石油的分餾：利用原油中各組分的沸點不同將復雜的混合物分離成簡單混合物的過程。石油分餾示意圖比較蒸餾、分餾、干餾蒸餾分餾干餾操作過程原理目的加熱和冷凝加熱和冷凝隔絕空氣加強熱物理變化物理變化復雜的物理變化和化學變化分離精煉加工煤3、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：（2）裂化的原理：石油的裂化是

在催化劑的作用下將含碳原子多的重油（烴）斷裂成碳原子較少的烴的過程。提高輕質液體燃料的產量。(3)裂解:

深度的裂化。裂解的目的：獲得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的產量是一個國家石化水平的標志C16H34C8H18+C8H16催化劑加熱、加壓十六烷辛烷辛烯C8H18C4H10+C4H8催化劑加熱、加壓丁烷丁烯辛烷C4H10CH4+C3H6催化劑加熱、加壓甲烷丙烯丁烷C4H10C2H6+C2H4催化劑加熱、加壓乙烷乙烯丁烷25%產量提高三、天然氣的綜合利用天然氣既是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料，作為化工原料，它主要用于合成

和生產

等。天然氣化工以含一個碳原子的甲烷為原料，通過化學變化形成含兩個或多個碳原子的其他有機化合物。實現天然氣的有效轉化是一項具有挑戰性的課題。氨甲醇天然氣灶液化天然氣公交車四、合成材料1、原料：

。2、合成材料基本特征：

3、合成材料的合成原理：

。例如：乙烯合成聚乙烯

，丙烯合成聚丙烯

。石油、煤、天然氣相對分子質量很大，屬于高分子化合物加聚、縮聚4、聚乙烯與高分子化合物（1）聚乙烯的生成CH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2+++……[CH2—CH2

]nnCH2=CH2[CH2—CH2]n聚乙烯（2）高分子化合物及其特征

相對分子質量很大,是混合物,無固定的熔沸點。加聚反應聚合反應：由相對分子質量小的化合物分子互相結合成相對分子質量大的高分子的反應。此反應屬于乙烯的加成反應，所以這種聚合反應又叫加成聚合反應，簡稱加聚反應。塑料、合成橡膠、合成纖維綜合利用的意義：物盡其用、保護資源，創造出更多產品聚丙烯：單體：CH2＝CHCH3聚苯乙烯單體：CH2＝CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）單體：CH2＝CCH3COOCH3酚醛塑料單體：苯酚、甲醛聚四氟乙烯單體：CF2＝CF2思考與交流：2、目前，回收利用廢舊合成材料有很多途徑，請查閱資料了解有哪些途徑？并試著從環境保護和經濟成本等方面作出評價。1、你認為應該限制生產、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，還是回收利用？請用必要資料和數據作為論據。1、回收利用廢舊合成材料主要有三種途徑：一是通過熔融再生重新作成多種有用的材料；二是采用熱裂解或化學處理的方法使其分解，用于制備多種化工原料；三是將廢舊合成材料作為燃料使用。練習石油加工的主要目的是（）將石油按其成分的沸點不同加以分離將石油按飽和與不飽和烴加以分離得到碳原子數多的烴類將石油中烷烴、環烷烴和芳香烴分開A石油加工的主要目的是（）將石油按其成分的沸點不同加以分離將石油按飽和與不飽和烴加以分離得到碳原子數多的烴類將石油中烷烴、環烷烴和芳香烴分開用重油制取丙烯的方法是（）A.減壓分餾B.干餾C.裂化D.裂解D用重油制取丙烯的方法是（）A.減壓分餾B.干餾C.裂化D.裂解石油裂解的目的是（）提高輕質液體燃料的產量主要提高汽油的產量獲得短鏈不飽和烴改善汽油的質量C石油裂解的目的是（）提高輕質液體燃料的產量主要提高汽油的產量獲得短鏈不飽和烴改善汽油的質量第二課時

第二課時背景知識回顧1、通常所說的三廢是指

、

和

。2、綠色食品是指

的食品，白色污染是指

。廢渣廢氣廢水塑料垃圾無污染、無公害求知課堂互動一、環境保護1、在環境問題面前，化學工作者所面臨的重要問題在環境問題日益突出的今天，化學工作者所面臨的重要任務是對

的檢測、

的治理、尋找從源頭上治理

的生產工藝。2、化學在三廢治理過程中的重要作用環境情況三廢環境污染二、環境保護與綠色化學1、環境：主要是指人類的生存環境。2、環境問題：主要是指由于人類不合理開發和利用自然資源而造成生態環境的破壞，以及工農業生產和人類生活所造成的環境污染問題。3、環境污染：人類排放的污染物質超過了環境的自凈能力，引起環境質量發生不良變化從而危害人類健康和生存的現象。因此，要隨時進行環境監測！！！如：水華、赤潮、酸雨、光化學煙霧……環境污染的分類：按環境要素：分大氣污染、水體污染、土壤污染。按人類活動分：工業環境污染、城市環境污染、農業環境污染。按造成污染的性質、來源分：化學污染、生物污染、物理污染（噪聲、放射性、熱、電磁波等）、固體廢物污染、能源污染。

思考與交流:1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物質。工業上常利用它們與一些廉價易得的化學物質發生反應加以控制、消除或回收利用。請舉例說明這些方法的化學反應原理和類型。酸雨是指PH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，屬于嚴重的大氣污染現象，會區域性或隨風漂移形成對土壤肥力、森林、水生動植物和建筑物等的大范圍危害。酸雨主要是由化石燃料的燃燒、金屬礦物的冶煉、生產和使用硫酸、硝酸的工廠等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。

利用化學方法可以控制硫和氮氧化物，進而控制酸雨等危害。例如：針對我國以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點，主要采取燃料預脫煤、爐內脫硫和煙囪排氣除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脫硫。

CaO+SO2====CaSO32CaSO3+O2====2CaSO4SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3800

℃800

℃再如，機動車輛的尾氣排放也同樣需要控制，其中的氮氧化物還是光化學污染的主要成因，它比硫氧化物的消除難度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物還原，轉化為N2、CO2、H2O等無害氣體。CH4+4NO2======4NO+CO2+2H2OCH4+4NO======2N2+CO2+2H2OPt400~500℃Pt400~500℃水華是淡水中的一種自然生態現象，是由于水的富營養化引起藻類（如藍藻、綠藻、硅藻等）的迅猛生長，水一般呈藍色或綠色。淡水中“水華”造成的最大危害是：飲用水源受到威脅，藻毒素通過食物鏈影響人類的健康，藍藻“水華”的次生代謝產物MCRST能損害肝臟，具有促癌效應，直接威脅人類的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻類、原生動物或細菌異常增殖或聚集而引起海水變色的現象。實際上，赤潮并不一定都是紅色的，它可因引發赤潮的生物種類和數量不同而呈現出不同顏色。返回綠色化學理念（防治優于治理）核心：利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境造成的污染。又稱為“環境無害化學”、“環境友好化學”、“清潔化學”。從學科觀點看：是化學基礎內容的更新。（改變反應歷程）從環境觀點看：強調從源頭上消除污染。（從一開始就避免污染物的產生）從經濟觀點看：它提倡合理利用資源和能源，降低生產成本。（盡可能提高原子利用率）熱點：原子經濟性——反應物原子全部轉化為最終的期望產物，原子利用率為100%原子利用率=25.4%原子利用率=100%綠色化學對于化學反應提出了“原子經濟性”（原子節約）的新概念及要求。理想的原子經濟性反應是原料分子中的原子全部轉變成所需產物，不產生副產物，實現零排放。下列幾種生產乙苯的方法中，原子經濟性最好的是（反應均在一定條件下進行）（）A

＋C2H5Cl→＋HClB

＋C2H5OH→＋H2OC

＋CH2＝CH2→→D

＋HBr

→

＋H2→C

某工廠利用銅屑制硝酸銅。你認為可以用哪些方法？哪種最好？利用銅屑制硝酸銅可以采用以下三種方法：銅與濃硝酸反應；銅與稀硝酸反應；銅與氧氣反應后，再與硝酸反應。從原子經濟性的角度考慮，從最大限度地減少廢物的排放的角度考慮，采用銅與氧氣反應后，再與硝酸反應的方法是最好的。汽車尾氣（含有烴類、CO、SO2與NO等物質）是城市空氣的污染源。治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個“催化轉換器”（用鉑、鈀合金作催化劑）。它的特點是使CO與NO反應，生成可參與大氣生態環境循環的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉化。（1）寫出一氧化碳與一氧化氮反應的化學方程式：2CO+2NO2CO2+N2

（2）“催化轉換器”的缺點是在一定程度上提高空氣的酸度，其原因是（）

SO2轉化為SO3，產生硫酸酸霧（3）控制城市空氣污染源的方法可以有

（多選扣分）

a開發氫能源b使用電動車

c植樹造林d戴上呼吸面具

ab1．煤的綜合利用(1)煤的組成煤是由______和少量______組成的復雜混合物，

主要含碳_____,還含有少量_______________等

元素。有機物無機物元素氫、氧、氮、硫自主學案(2)煤的綜合利用2．天然氣的綜合利用(1)組成：天然氣的主要成分是______。(2)綜合應用:①天然氣是一種清潔的化石燃料。②作為一種化工原料,主要用于______和_____

_____等。3．石油的綜合利用(1)石油的組成石油是由多種___________組成的混合物。甲烷合成氨生產甲醇碳氫化合物(2)石油的綜合利用4．以煤、石油和天然氣為原料生產合成材料(1)三大合成材料:_________________________。(2)實例：制取聚乙烯反應的化學方程式為：_____________________________塑料、合成橡膠和合成纖維(3)三個概念干餾蒸餾分餾原理隔絕空氣、高溫下使物質分解根據液態混合物中各組分沸點不同進行分離與蒸餾原理相同產物產物為混合物產物為單一組分的純凈物產物為沸點相近的各組分組成的混合物，稱為餾分反應類型化學變化物理變化物理變化2.直餾汽油與裂化汽油比較獲得方法主要化學成分鑒別方法直餾汽油原油直接分餾，物理變化一般是C5～C11的烷烴及少量的芳香烴等，性質穩定能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油裂化汽油重油裂化，化學變化含有的C5～C11的烷烴和烯烴，性質活潑3.化學“六氣”的主要成分[特別提醒]

焦爐氣及裂解氣中均含有烯烴，若通入溴水或酸性KMnO4溶液，溴水、酸性KMnO4溶液褪色。高爐煤氣水煤氣天然氣液化石油氣焦爐氣裂解氣主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH41．下列關于煤、石油、天然氣等資源的說法正確的是(

)A．石油裂解得到的汽油是純凈物B．石油產品都可用于聚合反應C．天然氣是一種清潔的化石燃料D．水煤氣是通過煤的液化得到的氣體燃料解析：

汽油是C5～C11的各種烴的混合物；石油產品有多種，并非都可用于聚合反應，如烷烴；水煤氣是通過焦炭與水蒸氣反應生成的。答案：

C1．環境保護(1)環境問題的含義指由于人類不合理地開發和利用自然資源而造

成的____________，以及工農業生產和人類生

活所造成的_________。(2)當今化學工作者面臨的重要任務環境情況的監測、三廢的治理、尋找源頭治理

環境污染的生產工藝等。生態環境破壞環境污染(3)三廢①廢氣：大氣污染物主要來自____________和

工業生產過程產生的_____及其____________。

②廢水：含有復雜的成分，任意排放會導致

_____________的污染。③廢渣：對廢渣等固體廢棄物的處理兼有____

__________和_____________兩個重要目的。化石燃料燃燒廢氣攜帶的顆粒物土壤、水源減小環境污染資源回收利用2．綠色化學(1)核心利用化學原理_____________________________

____________。(2)原子經濟的含義原子經濟要求反應物中的原子全部轉化為_____

_________,這時原子利用率達到______。從源頭上減小和消除工業生產對環境的污染期望最終產物100%環境問題主要污染物主要危害溫室效應CO2造成全球氣候變暖，水位上升，陸地面積減小酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蝕等臭氧層破壞氟氯代烷、NOx到達地球表面的紫外線明顯增多，給人類健康及生態環境帶來多方面危害光化學煙霧碳氫化合物、NOx刺激人體器官，特別是人的呼吸系統，使人生病甚至死亡白色污染廢棄塑料制品①在土壤中影響農作物吸收水分和養分，導致農作物減產②混入生活垃圾中難處理、難回收③易被動物當作食物吞入，導致動物死亡赤潮和水華廢水中含N、P的營養物質使水體富營養化，導致水中藻類瘋長，消耗水中溶解的氧，使水體變得渾濁綠色、水質惡化[特別提醒]

(1)空氣質量日報報導的空氣污染物主要有CO、SO2、NOx及可呼入性固體顆粒。(2)酸雨、臭氧層破壞、光化學煙霧均與NOx有關。2．我國古代有“女媧補天”的傳說，今天人類也面臨“補天”的問題，下列采取的措施與今天所說的“補天”無關的是(

)A．研究新型催化劑，消除汽車尾氣的污染B．禁止使用含氟電冰箱C．倡導使用無磷洗衣粉D．嚴格控制硝酸廠的尾氣處理解析：今天所說的“補天”是指彌補臭氧層遭到破壞所造成的臭氧層變薄和臭氧空洞。氮氧化物、氟氯烴等都能破壞臭氧層，能杜絕或減少這些物質排放的措施都可以稱為“補天”。答案：C(2011·臨沂高一檢測)下列說法中不正確的是(

)A．與煤、柴油相比較，天然氣是一種比較清潔的化石燃料B．乙醇是一種可再生能源，作為燃料的優點是完全燃燒的產物不污染環境C．利用太陽能、風能和氫能等能源替代化石能源能有效改善空氣質量D．煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量不會增加，因此煤的氣化毫無意義課堂講義解析：A項，天然氣的主要成分是CH4，完全燃燒生成CO2和H2O，對環境無污染，而煤或柴油燃燒能產生污染環境的SO2、NOx等氣體；B項，C2H5OH完全燃燒生成CO2和H2O，對環境無污染；C項，太陽能、風能和氫能均為綠色能源；D項，煤的氣化能提高煤的燃燒效率。答案：D[規律方法]

(1)煤的干餾、氣化和液化，石油的裂化和裂解均為化學變化，石油的分餾屬于物理變化。(2)煤的氣化、液化的目的是把煤轉變為清潔能源，提高煤的燃燒效率；石油分餾的目的是為了得到汽油、煤油、柴油等輕質油；石油裂化的目的是為了提高輕質油，特別是汽油的產量和質量；石油裂解的目的是為了得到乙烯、丙烯、丁烯等短鏈不飽和烴。1．把下列各物質的制取、加工方法或反應類型填寫在各題后的括號中：(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)將煤氣化可得水煤氣；(5)將石油分餾可得到汽油、煤油、柴油等輕質油。答案：

(1)煤的干餾(2)分餾(3)催化裂化(4)煤的氣化(5)石油的分餾解析：

A項，含磷洗滌劑流入江河、湖泊中能使水體富營養化，導致赤潮和水華，故A正確；B項，天然氣是清潔能源，代替汽油和柴油作發動機燃料，有助于減輕環境污染，B正確；C項，工業廢水中含有有毒物質，生活污水含有營養物質，均能污染水源和土壤，C正確；D項，抑制水中所有動植物的生長，會破壞生態平衡，不符合生態環境要求，D錯。答案：

D[規律方法]

(1)食品添加劑雖能改善食品的色澤、香味及保質時間，但必須按國家規定的用量使用，否則對人體健康有害。(2)汽油有分餾汽油和裂化汽油之分，二者性質上有差異，分餾汽油主要是液態烷烴，不能使溴水及酸性KMnO4溶液褪色，但裂化汽油中存在不飽和烯烴，能使溴水及酸性KMnO4溶液褪色。2．下列說法與“節能減排”不相符的是(

)A．為推廣氫能的使用，工業上可采用電解水法制取大量氫氣B．將石油裂化、裂解，綜合利用石油資源C．有節制地開采煤、石油、天然氣等礦物資源D．倡導“綠色化學”理念，逐步實現化工企業零排放解析：

A項中氫能的使用固然能減排，但用電解水法制取氫氣會消耗大量的能量；B項中將石油進行深加工將更能提高原料的利用率，達到“節能”的目的，資源是有限的，有效合理地開采各種化石原料是目前倡導的節能方式，C項正確；D項中實現工業零排放是原子經濟性的目的，符合“綠色化學”理論。答案：

A熱點實驗石油裂化的實驗探究[探究舉例]某研究性學習小組在實驗室中模擬石油的催化裂化，裝置如圖：實驗過程中可觀察到燒瓶Ⅰ中固體石蠟先熔化，試管Ⅱ中有少量液體凝結，試管Ⅲ中酸性高錳酸鉀溶液褪色，實驗后聞試管Ⅱ中液體氣味，具有汽油的氣味。創新探究(1)該裝置議器連接的順序應遵循的原則為_______________________________，加入藥品之前的操作為________，長導管的作用是________________________________________________________________________；(2)試管Ⅱ中少量液體凝結說明了_______________________________；(3)試管Ⅲ中溶液褪色說明了_______________________________；(4)能否用試管Ⅱ中的液體萃取溴水中的溴，理由是____________________________________________________________________。(5)寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學方程式_____________________________________。(6)石油裂化的重要意義是_______________________________。解析：儀器連接的順序應遵循從下往上、從左到右的原則，裝入藥品之前要檢驗裝置的氣密性。依據石油分餾工業的分餾塔原理，設置了長導管，其作用除導氣外，兼起冷凝氣體的作用；依據催化裂化原理，下列反應皆有可能發生：試管Ⅱ中有液體生成，說明生成5個碳原子數以上的烴，因為常溫常壓下，5個碳原子數以上的烴大都呈液體。試管Ⅲ中KMnO4溶液褪色說明生成常溫常壓下呈氣態的5個碳原子數以下的烯烴；由于裂化產物中有烯烴生成，易與溴發生加成反應，所以不能用來萃取鹵素單質；從以上變化可以看出，石油裂化的主要目的是為了獲得更多的輕質燃油，特別是提高汽油的產量和質量。1．(2010·江蘇高考)化學與能源開發、環境保護、資源利用等密切相關。下列說法正確的是

(

)A．為提高農作物的產量和質量，應大量使用化肥和農藥B．綠色化學的核心是應用化學原理對環境污染進行治理C．實現化石燃料清潔利用，就無需開發新能源D．垃圾是放錯地方的資源，應分類回收利用知能演練解析：

大量使用化肥會破壞土壤結構，大量使用農藥會污染環境，A項錯；綠色化學的核心是從源頭上阻止環境污染，而不是出現污染后去治理，B項錯；化石燃料是有限的，仍需開發新能源以替代化石燃料，C項錯誤。答案：

D解析：電解水制氫要消耗大量的電能，高溫分解水需消耗大量熱能，天然氣制氫要消耗大量化工原料和能量，而利用太陽光催化分解水制氫可節省大量能源且太陽能是用之不竭的，C項正確。答案：

C3．有關聚乙烯的說法，正確的是(

)A．聚乙烯通過加聚反應生成B．聚乙烯具有固定的元素組成，因而有固定的熔、沸點C．聚乙烯塑料袋有毒，故不能裝食品D．聚乙烯性質穩定，故不易造成污染答案：

A4．煤是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費資源又污染環境。最近，某企業利用“煤粉加壓氣化制備合成氣