高三化学一轮创新设计化学和自然资源的开发利用资源综合利用环境保护张PPT课件

1、煤、石油、天然气和绿色化学是当今社会发展备受关注的热点问题，涉及到政治、经济及民生。历年来高考都十分重视对该部分的考查。题目以选择题为主，难度不大，以对常识性内容的记忆和了解为主，复习时多联系焦点问题在资源、能源和环保方面的应用。第1页/共69页 一、煤、石油、天然气的综合利用 1煤的综合利用煤是由 和少量 组成的，主要含有 元素，还含有少量 、 、 、 等元素。(1)煤的干馏原理：把煤使其分解的过程。工业上也叫煤的焦化。煤的干馏是一个复杂的变化过程。有机物无机物复杂混合物碳氢氧氮硫隔绝空气加强热物理、化学第2页/共69页煤的干馏产物a，b.，c. ，d.粗氨水。(2)煤的气化将煤中的转化为的

2、过程，目前主要方法是碳与水蒸气反应制水煤气。化学方程式为。焦炉气煤焦油焦炭有机物可燃性气体第3页/共69页直接间接第4页/共69页 2天然气的综合利用(1)天然气的主要成分是 ，它是一种 的化石燃料，更是一种重要的化工原料。(2)天然气与水蒸气反应制取H2原理：。甲烷清洁第5页/共69页 3石油的综合利用(1)石油的成分石油主要是由多种组成的混合物。所含元素以 、 为主，还有少量N、S、P、O等。(2)石油的分馏利用石油中各种烃的 不同，逐步升温使烃汽化，再经冷凝后将烃分离成不同沸点范围的产物的过程叫做分馏。其主要目的是得到 、煤油、 等轻质油。碳氢化合物碳氢沸点汽油柴油第6页/共69页(3)

3、石油的裂化通过催化剂催化、高温等手段将含碳原子较多、沸点较高的烃分解为含碳原子较少、沸点较低的烃的过程，叫裂化。主要目的是，所得轻质油和直接分馏所得轻质油的区别是前者含有，因此裂化汽油可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色。C8H18C8H16C4H8C4H10提高轻质燃料油的产量不饱和烯烃第7页/共69页CH4C3H6 C2H4C2H6乙烯、丙烯第8页/共69页 4三大合成材料(1)三大合成材料是指。(2)聚合反应：合成聚乙烯的化学方程式： ，单体为 ，链节为 ，聚合度为 。塑料、合成橡胶和合成纤维CH2=CH2CH2CH2n第9页/共69页 煤加工和石油的炼制过程中哪些是化学变化，哪些是物理变化

4、？提示煤的干馏、气化、液化和石油的裂化、裂解都是化学变化，石油的分馏为物理变化。 第10页/共69页 二、环境保护与绿色化学 1环境问题环境问题主要是指由于人类不合理地_而造成的_，以及_和_所造成的环境污染。“三废”的污染主要指：开发和利用自然资源生态环境破坏工农业生产人类生活第11页/共69页(1)大气污染大气污染物主要来自 和 产生的废气及其携带的。(2)水污染工业废水，农田过度施肥，喷洒农药都会对水源造成污染。(3)固体废弃物污染，如白色污染。化石燃料燃烧工业生产过程颗粒物生活污水第12页/共69页 2绿色化学(1)原子经济原子经济要求反应物的原子 ，原子的利用率达到 ，也就是说在化学

5、反应中不产生任何废物。(2)绿色化学绿色化学的核心就是利用化学原理从_ _对环境的污染。全部转化为期望的最终产物100%源头上减少和消除工业生产第13页/共69页 3可持续发展可持续发展是指既满足现代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力的发展，需要 、 、和环境保护协调发展。可持续发展的要点是发展援助、环境保护、清洁水源、能源开发、绿色贸易。经济社会资源第14页/共69页 试举例说明环境保护的常见措施。提示环境保护的措施：(1)工业废气携带颗粒物的回收利用。(2)工业、生活污水经处理达标后排放、限制使用含氮、磷洗涤剂。(3)回收、限制废弃塑料，研制可降解塑料。第15页/共69页第16页/共6

6、9页三大能源 三大能源是指煤、石油、天然气这三种当今世界发展必须依赖的不可再生的资源。第17页/共69页 五种产物 煤的干馏产物及成分产品产品主要成分主要成分焦炉焦炉煤气煤气焦炉气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳粗氨水粗氨水氨、铵盐氨、铵盐粗苯粗苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油煤焦油苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚类、萘酚类、萘沥青沥青焦炭焦炭碳碳第18页/共69页 六种气体 六种工业气体及成分名称名称来源来源主要成分主要成分高炉煤气高炉煤气炼铁高炉炼铁高炉CO2、CO等等水煤气水煤气水煤气炉水煤气炉CO、H2等等炼厂气炼厂气石油炼制厂石油炼制厂低级烷烃低级

7、烷烃裂解气裂解气裂解炉裂解炉“三烯二烷三烯二烷”焦炉气焦炉气炼焦炉炼焦炉H2、CH4、C2H4、CO等等天然气天然气天然气田、油田天然气田、油田甲烷甲烷第19页/共69页 我的总结 “绿色化学”的基本思想第20页/共69页问题征解 当今环境污染存在以下几方面问题(用物质化学式或元素名称填写相关原因)：(1)酸雨形成原因主要是_和_。(2)光化学烟雾主要是_、_造成的。(3)臭氧空洞主要是_、_等的排放引起的。第21页/共69页(4)温室效应主要是由于大气中_等的含量的不断增加造成的。(5)白色污染_等难降解塑料的大量使用。(6)赤潮、水华含_洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。

8、第22页/共69页 提示(1)SO2氮氧化合物 (2)氮氧化合物碳氢化合物 (3)氟氯代烃氮氧化合物 (4)CO2(5)聚乙烯 (6)氮、磷第23页/共69页 必考点78 石油的加工方法及产品 石油的分馏、裂化和裂解比较方法方法原料原料原理原理目的目的石油石油分馏分馏原油原油(常压常压分馏分馏)、重、重油油(减压分减压分馏馏)根据石油各组分沸点高低根据石油各组分沸点高低不同，利用加热汽化、冷不同，利用加热汽化、冷凝、回流，把石油分成不凝、回流，把石油分成不同沸点范围的组分同沸点范围的组分得到不同沸点范围的得到不同沸点范围的分馏产物分馏产物石油气、石油气、汽油、煤油、柴油等汽油、煤油、柴油等石油

9、石油裂化裂化重油、石蜡重油、石蜡在一定条件下，把相对分在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸裂为相对分子质量小、沸点低的烃点低的烃提高轻质液体燃料油提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高的产量，特别是提高汽油的产量汽油的产量石油石油裂解裂解石油分馏产石油分馏产品品(包括石包括石油气油气)在高温下，使具有长链分在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃，获得短链不饱和烃，如乙烯、丙烯、丁二如乙烯、丙烯、丁二烯等烯等第24页/共69页 【典例1】煤和石油是重要的能源，也是化工

10、生产的重要原料。(1)工业上分馏石油的设备是_，通过该设备制备出的液体燃油有_ _。(2)使用催化剂进行石油裂化及裂解获得的主要产品是_。(3)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中，可能导致的环境污染问题是_ _。第25页/共69页(4)下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图。第26页/共69页废气脱硫过程中，主要反应的化学方程式为_ _、_。在煤中直接添加一种物质，可有效减少煤燃烧产生的SO2，该物质是_。石膏在工业生产中的用途是_(写出一种用途即可)。(5)煤经过_(填加工方法)可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油经过_(填加工方法)可得到芳香族化合物。煤也可以用氢化法转化成燃油

11、，氢化法的本质是_。 第27页/共69页解析(1)原油在分馏塔内加热，然后冷却，逐渐分馏出汽油、煤油和柴油等。(2)石油裂化及裂解的主要目的是获得碳原子数较少的烃。(3)煤燃烧产生的废气含有SO2等，会导致酸雨的形成，也会造成粉尘污染。(4)废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO3与O2的反应。煤燃烧时加入CaCO3、CaO、Ca(OH)2，可以减少SO2的产生。石膏可以用于医疗、建筑材料、模型等。(5)煤的干馏可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油分馏可得到芳香族化合物。煤的氢化是为了增加煤中氢元素含量，提高氢原子数与碳原子数的比值。第28页/共69页第29页/共69页 工业流程

12、题的常见设问方式 工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思工业流程题能够以真实的工业生产过程为背景，体现能力立意的命题指导思想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中想，能够综合考查学生各方面的基础知识及将已有知识灵活应用在生产实际中解决问题的能力。所以这类题成为近年来高考的常考题型。解决问题的能力。所以这类题成为近年来高考的常考题型。,其常见的呈现形式其常见的呈现形式有流程图、表格和图像有流程图、表格和图像,这类题常围绕以下几个知识点进行设问：这类题常围绕以下几个知识点进行设问：第30页/共69页(1)反应速率与平衡理论的运用；反应速率与平

13、衡理论的运用；,反应物颗粒大小、浓度、温度和压强对化学反反应物颗粒大小、浓度、温度和压强对化学反应速率和化学平衡的影响，以及温度与物质稳定性、溶解性、物质结晶的关应速率和化学平衡的影响，以及温度与物质稳定性、溶解性、物质结晶的关系。系。(2)氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；氧化还原反应的判断、化学方程式或离子方程式的书写；(3)利用控制利用控制pH分离除杂；分离除杂；(4)化学反应的能量变化；化学反应的能量变化；(5)实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；实验基本操作：除杂、分离、检验、洗涤、干燥等；(6)流程中的物质转化和循环，资源的回收和利用。流程中的物质转化和循

14、环，资源的回收和利用。 第31页/共69页 【应用1】(2013泉州质检)能源和资源是维系人类发展的重要前提之一。目前人类使用的主要能源还是化石燃料。请回答下列问题：(1)化石燃料包括煤、石油、_(写出另外一种化石燃料的名称)。煤炭开采过程中，若采取的措施不当，容易发生瓦斯爆炸事故，导致生命财产损失，用化学方程式解释在煤矿中频频发生瓦斯爆炸的原因：_ _。第32页/共69页第33页/共69页第34页/共69页解析(1)化石燃料包括煤、石油和天然气。瓦斯中的可燃物成分是甲烷，发生瓦斯爆炸的主要原因是甲烷与空气中的氧气发生反应。(2)虽然煤的气化过程消耗能量，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高

15、，而且比较清洁，因此从总体来看，将煤气化后再使用，还是比较合理的。碳和水蒸气在高温的条件下可以生成氢气；碳燃烧消耗空气中的氧气，剩余的就是氮气，通过空气液化的方法也可以得到氮气。(3)根据化学反应前后原子守恒，写出两个反应中的另外一种反应物为H2O。先配平碳元素，再配平氢元素。第35页/共69页答案(1)天然气CH42O2=CO22H2O(2)煤气化后得到的气态燃料燃烧时，热利用率高，能源清洁碳和水蒸气的反应碳在空气中燃烧后剩余的气体空气液化(3)n2n1nH2On2n11nH2O第36页/共69页 必考点79 环境保护与绿色化学 1常见的环境污染与防治措施污染类型污染类型污染物污染物防治措施

16、防治措施大气污染大气污染颗粒物颗粒物(粉尘粉尘)、硫的氧化物、硫的氧化物(SO2和和SO3)、氮氧化合物、氮氧化合物(NO和和NO2)、CO、碳氢化、碳氢化合物，以及氟氯代烷等合物，以及氟氯代烷等合理规划工业发展和城市建合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术；加用各种防治污染的技术；加强大气质量监测；充分利用强大气质量监测；充分利用环境自净能力等环境自净能力等水污染水污染重金属重金属(Ba2、Pb2等等)、酸、碱、盐等无机物，耗氧酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，石油和难降解的有机物质，石油和难降解的有机物，洗涤剂等物，洗涤剂等控制、减少污水的

17、任意排放控制、减少污水的任意排放土壤污染土壤污染城市污水、工业废水、生活城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体物、牲畜排泄物、生物残体控制、减少污染源的排放控制、减少污染源的排放第37页/共69页 2.环境保护与绿色化学评价第38页/共69页 【典例2】“低碳”既是时尚，也是环保要求。“低碳”在工业生产中意义重大，充分利用原材料，不排放或减少排放“三废”，不同工厂今后联合生产等都是很好的“低碳”生产方式。下面是几个工厂利用废气、废渣(液)联合生产化肥硫酸铵的工艺：第39页/共69页请回答下列问

18、题：(1)工艺操作、分别为_、_。(2)工业合成氨的化学方程式为：_ _。(3)写出生成“产品”的离子方程式：_ _。(4)在实验室中检验合成氨厂排出的废气中是否含有氨气的方法是_。(5)副产品的化学式为_。该联合生产工艺中可以循环使用的物质是_。第40页/共69页解析(1)合成氨的原料之一氮气来源于空气，分离方法是将空气液化后蒸馏分离出氧气，获得氮气。(2)工业合成氨的条件是高温、高压和催化剂。(3)“产品”是硫酸铵，反应物是硫酸钙悬浊液、二氧化碳、氨气等，产物除产品硫酸铵外，还有碳酸钙沉淀。(4)氨气溶于水显碱性，实验室中可以用湿润的红色石蕊试纸检验，或利用氨气与氯化氢化合为氯化铵的反应进

19、行检验等。(5)分析框图中各物质的关系可知“副产品”为CaO，能够循环使用的物质是CO2。第41页/共69页第42页/共69页 绿色化学的基本原则 (1)防止污染的产生优于治理产生的污染。防止污染的产生优于治理产生的污染。(2)原子经济性原子经济性(设计的合成方法应将反应过程中所用的材料，尽可能全部转化到设计的合成方法应将反应过程中所用的材料，尽可能全部转化到最终产品中最终产品中)即原子的利用率达到即原子的利用率达到100%。(3)应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源(在常温、常在常温、常压下进行压下进行)。 第43页

20、/共69页 【应用2】绿色化学概念从一提出来，就明确了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。下列化工生产中体现绿色化学内涵的是()。减少“三废”排放量考虑有关原材料的再生利用对出现的污染问题及时治理回收未反应的原料、副产物、助溶剂、稳定剂等非反应试剂第44页/共69页拒绝使用无法替代、无法回收、无法再生和重复使用的有毒副作用、污染明显的原料 A BC D解析对出现的污染问题及时治理属于环境治理的范畴，不能体现绿色化学的内涵。答案C第45页/共69页第46页/共69页第47页/共69页 (2013湖南质检)第48页/共69

21、页 你的评价_第49页/共69页规范答案(1)90(2)11042101FeCu2=Fe2Cu(3)粗铜精铜Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2Cu22e=Cu(4)对贫矿、尾矿的开采更有价值；能大大降低能源消耗，有利于减少污染(任填一点)第50页/共69页 解题指导 1解题要有章法一般无机化学试题的解法是从题干中提取生产目的、生产原理、生产的产品及性质；分析工业生产中的每一步的转化关系，造成原料的流失、造成的污染；注意与有关化学原理相结合；注意常见化学用语的用法。第51页/共69页 2新信息也要结合所学化学知识新情景(本题中“细菌冶金”)试题，一般只是命题背景新颖，所考查的知识也都是教材中的知

22、识点，起点高落脚点低，一般难度也不大，因此解题时还要紧密结合所学化学知识，但还要注意新情景与一般化工生产的区别，尤其是要关注新情景的优点，如本题中“细菌冶金”能减少污染、大大降低能耗。 第52页/共69页 Hold住考向考向考向1煤、石油、天然气的加工利用煤、石油、天然气的加工利用5年年4考考考向考向2环境保护与绿色化学环境保护与绿色化学5年年5考考第53页/共69页名师揭秘 能源危机是当今世界面临的严峻课题，充分利用有限的能源和开发新能源是科学面临的首要任务。环境保护关系到可持续发展的前景，绿色化学担负起艰巨的任务。高考会越来越注重体现社会问题，在备考中要注重学科思想的培养，并应用到解题思维

23、中去。第54页/共69页 1(2012上海，2)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第55页/共69页解析A项，石油裂化是将相对分子质量较大、熔沸点较高的烃转变为相对分子质量较小、熔沸点较低的烃的过程，主要产物是相对分子质量较小的烃的混合物；B项，石油分馏是物理变化，是根据沸点不同，分离出汽油、煤油等；D项，煤制煤气是化学变化。答案C第56页/共69页第57页/共69页 3(2012四川，29)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境

24、问题，将烟气通过装有石灰石浆液的脱硫装置可以除去其中的二氧化硫，最终生成硫酸钙。硫酸钙可在右图所示的循环燃烧装置的燃料反应器中与甲烷反应，气体产物分离出水后得到几乎不含杂质的二氧化碳，从而有利于二氧化碳的回收利用，达到减少碳排放的目的。第58页/共69页请回答下列问题：(1)煤燃烧产生的烟气直接排放到空气中，引发的主要环境问题有_。(填写字母编号)A温室效应 B酸雨C粉尘污染 D水体富营养化(2)在烟气脱硫的过程中，所用的石灰石浆液在进入脱硫装置前，需通一段时间的二氧化碳，以增加其脱硫效率；脱硫时控制浆液的pH值，此时浆液含有的亚硫酸氢钙可以被氧气快速氧化生成硫酸钙。第59页/共69页第60页

25、/共69页第61页/共69页解析(2)CO2通入CaCO3浊液中，发生反应：CO2H2OCaCO3=Ca(HCO3)2。(3)根据题给信息可以写出甲烷在燃料反应器中发生反应的热化学方程式：CaSO4(s)CH4(g)=CaS(s)CO2(g)2H2O(g)H160.1 kJmol1再结合甲烷在空气中燃烧的热化学方程式：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)H802.3 kJmol1根据盖斯定律，得出空气反应器中发生反应的热化学方程式为：CaS(s)2O2(g)=CaSO4(s)H962.4 kJmol1。第62页/共69页(4)采用逆推法，M的结构简式为OHCOONa；符合条件的N的同分异构体有6种，具体如下：第63页