高二化学《资源综合利用环境保护》知识点归纳与典例解析

1、资源综合利用 环境保护【学习目标】1、了解煤的组成及综合利用方法；I2、了解石油的组成及综合利用原理和产品；3、通过乙烯聚合了解常见高分子材料合成|, 了解聚合反应的原理|。【要点梳理】要点一、煤的综合利用1、煤的组成|从组成物质方面来说|,煤是由结构复杂的多种有机物和少量种类不同的无机物组成的复杂混合物|。从组成元素方面来说|,煤中最主要的元素是碳|,其次是氢|,还含有少量的硅、硫、钙、铁、氧、氮、铝等|。2、煤的干储煤的干储是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程|。要点诠释：(1)煤的干储必须隔绝空气|,否则会使分解出来的成分燃烧|。(2)煤的干储能够减少燃煤污染|,提高燃煤的热效率|,且能

2、从煤中提取有价值的化工原料|。(3)煤的干储过程中发生的主要是化学变化|,而蒸储的过程发生的是物理变化|。煤干储的主要产品和用途|,如下表：干储产品主要成分主要用途焦炉气氢气、甲烷、乙烯、-一氧化碳气体燃料、化工原料1出炉煤气粗氨水氨、钱盐化肥、炸药、染料、医药、农药、粗苯苯、甲苯、二甲苯合成材料等J一苯、甲苯、二甲苯煤焦油酚类、蔡医药、染料、农药、合成材料三筑路材料、制碳素电极碳电石、冶金、燃料、合成氨造气3、煤的气化在一定条件下|,将煤转化为可燃性气体的过程就是煤的气化|,主要反应为：C (s)+H2O(g) = CO(g)+H 2(g)4、煤的液化使煤与氢气作用生成液体燃料|,称为煤的直

3、接液化|。也可以先将煤转化为CO和H2|,再在催化剂作用下合成甲醇等|,称为煤的间接液化|。要点诠释：(1)煤的气化和液化过程都是化学变化过程|。(2)水煤气的主要成分是CO和H2|。要点二、石油的综合利用1、石油的组成石油是由多种不同物质组成的混合物|。石油所含的物质里大多数是煌|,其组成元素主要是C、H|,碳和氢在石油中的质量分数之和可达97%98%|,另外|,还含有少量的 S、0、N等元素|。2、石油的分储石油是以多种烧为主的混合物|,无固定的沸点|。加热石油|,低沸点的燃先气化|,其蒸气经冷凝变为液体从混合物里分离出来；随着温度的升高|,较高沸点的烧又气化|,经过冷凝后又分离出来|。这

4、样|,通过不断地加热和冷凝|,把石油分成不同沸点范围产物的方法|,叫做石油的分福|。要点诠释：(1)石油分储主要在分储塔中进行|,通过分储可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油|。(2)由于石油中有些物质的沸点很接近|,所以石油分储的产物仍然是多种煌的混合物|。(3)石油的分储为物理变化过程|。（4）干储、蒸储和分储的比较：蒸储、分储和干储（有人称之为化学实验的“三储”）是用于不同目的的实验操作|。蒸储是将液态物质加热到沸腾（气化）|,并使其冷凝（液化）的连续操作过程|。蒸储的目的是从溶液中分离出某种（或几种）纯液态物质|,它要求溶液中的其他组分是难以挥发的或沸点与微出物相差很大的物质|。分离沸点比

5、较接近的液态混合物|,用蒸储的方法则难以达到分离的目的|,这就需要借助另一种操作一分福|。分储的原理跟蒸储的基本相同|,也是加热使混合液体气化冷凝的连续操作过程|,只是在实验装置中添加一个分储柱（工业上为分储塔盘）|,被加热的混合蒸气进入分储柱|,与内壁上已冷凝（空气冷却）回流的液体发生对流而交换热量|,使其中沸点较高的成分放热被液化|,回流液体中沸点较低白成分吸热又气化|。这种反复液化与气化过程中使沸点较低的蒸气成分上升进入冷凝器（水冷却）液化而分离出来|。干储是将有机物（如煤、干柴等）在密闭装置内（隔绝空气）加强热使之分解的过程|,其装置和原理都与蒸储及分储有很大的区别|,干福属于化学反应

6、|。3、石油的裂化在一定条件下|,把相对分子质量较大、沸点较高的烧断裂为相对分子质量较小、沸点较低的燃的石油加工 方法叫做石油的裂化|。例如：石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量|,特别是提高7油的质量|。要点诠释：（1）石油的裂化为化学变化|。（2）石油分储所得的汽油为直储汽油|,其成分多为饱和煌|。石油裂化所得的汽油叫做裂化汽油|,其成分中含有较多像辛烯这样的不饱和煌|。4、石油的裂解在石油化工生产中|,采用比石油裂化更高的温度（7001000c以上）|,使石油分储产品中长链烧断裂成小分子烧的加工过程|,称为石油的裂解|。例如：要点诠释：（1）石油裂解的主要目的是制取乙烯、丙烯

7、等有机化工原料|。（2）裂解是一种深度裂化|,属于化学变化|。（3）石油裂解是工业上获得乙烯的主要方法|。（4）石油的分储、裂化、裂解比较:炼制方法分储裂化裂解原理利用各成分沸点不同分离 成/、同物质把相对分子质量大、沸点高 的烧断裂为相对分子质量 小、沸点低的燃深度裂化主要原料原油重油、石蜡等石油分储产品主要产品溶剂油、汽油、煤油、航 空煤油等汽油乙烯、丙烯、丁二烯等5、石油的其它加工石油在加热和催化剂的作用下|,可以通过结构的重新调整|,使链状煌转化为环状煌|,获得苯、甲苯等重要化工基本原料|。要点三、天然气的综合利用1、天然气的组成天然气是一种低分子量的煌类化合物|,主要成分是甲烷|,还

8、含有一定量的乙烷、丙烷和丁烷|。2、天然气的综合利用天然气是一种清洁能源|,可以直接用作燃料|。天然气更是一种重要的化工原料|,主要用于合成氨、生产甲醇以及合成分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物|。要点四、高分子化合物和聚合反应1、高分子化合物相对分子质量很大|, 一般从几万到几百万|,甚至高达几千万的一类化合物|,称为高分子或聚合物|。高分子化合物可分为天然高分子化合物（如淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等）和合成高分子化合物（如塑料、合成纤维、合成橡胶等)|。塑料、合成纤维和合成橡胶是三大人工合成的高分子材料|。2、聚合反应(1)定义由低分子(相对分子质量小)生成高分子化合物(相对

9、分子质量巨大)的反应叫做聚合反应|。其中|,由小分子通过加成反应的形式生成高分子的聚合反应叫做加成聚合反应|,简称加聚反应|。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(又称有机玻璃)、合成橡胶等合成高分子化合物都是由加聚反应制得的|。(2)聚乙烯乙烯分子中的双键可断裂其中的一个而与其他物质发生加成反应|。在适当温度、压强和催化剂存在的条件下|,乙烯也可以发生自身加成反应|形成相对分子质量巨大的高分子化合物一一聚乙烯：CH 2=CH 2+ CH 2=CH 2+ CH 2=CH 2+ - CH 2- CH 2- CH 2- CH 2- CH 2- CH 2-这个反应还可以用下式简单表示

10、：聚乙烯要点诠释：在有机高分子化合物中|,重复的结构单元称为链节|,如聚乙烯的链节为-CH2- CH2-；链节重复的次数n 称为聚合度；合成高分子化合物的小分子叫单体|,如聚乙烯的单体为 CH2=CH2|O对单个高分子而言|, n为某一整数|。由高分子组成的物质中含有很多个高分子|,各高分子之间的n值可能不相同|。因此|,高分子化合物组成的物质往往是混合物|,如聚乙烯、淀粉、纤维素等都是混合物|。加聚反应的特点有两个：一是双键断开变单键|,双键两边碳原子相连形成长链；二是反应前的单体和反应后的链中碳、氢原子数目相等|,即没有加入或减少任何原子|。要点五、环境保护和绿色化学1、中学化学涉及的环境

11、保护知识(1)环境污染：主要包括大气污染、水污染、土壤污染等|,还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染|。(2)工业三废：废液、废气、废渣 |。(3)粉尘：指煤、矿石等固体物料在运输、筛选、粉碎、卸料等机械处理过程中产生的或是由风扬起的灰 尘等|。(4) “白色污染”指的是聚乙烯等塑料垃圾引起的污染|。(5)光化学烟雾形成的主要原因是汽车排出的碳氢化合物、氮氧化物等|。(6)引起赤潮的原因：工农业及城市生活污水中含大量的氮、磷|。(7)空气质量检测：空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”、“空气质量级别”、“首要污染"等|。目前计入空气污染指数的项目暂定为：二氧化硫、二氧化氮和可吸

12、入颗粒物等|。2、绿色化学绿色化学是指以绿色意识为指导|,研究和设计没有环境副作用、在技术上和经济上可行的化学制品的过程|,其目标是研究与寻找利用无毒害原料最大限度地节约能源|,在各个生产环节都实现净化为零排放或零污染|,是提高经济效益和环境效益的根本措施|。绿色化学的研究重点有四个：一是设计对人类健康和环境危害小的无毒反应起始物；二是选择最佳的反应条件|,以实现最大限度的节能和零排放；三是研究最佳的转换和良性试剂或催化剂；四是设计生产对人类健康和 环境更安全的产品|。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染|。3、原子利用率期望产物的总质量与生成物的总质量之比|,称

13、为原子利用率|。对于具体的化学反应|,原子利用率等于期望生成物的摩尔质量与生成物的总摩尔质量之比|。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|,这时原子利用率为 100%|。【典型例题】类型一：煤的综合利用例1.下图是实验室模拟煤的干储的实验装置|,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|,可以还原氧化铜第3页/共6页D .液体Y是一种纯净物【思路点拨】本题考查了煤的干储|,解题的关键是明确煤是一种由多种有机物和无机物组成的复杂的混合物|,通过干

14、储可得到各种产品|。答案D【解析】煤的干储是指将煤隔绝空气加强热使其分解|,可得到多种物质|,属于化学变化|, A正确|。所得的产物有焦炉气（含有甲烷、氢气、乙烯、一氧化碳等）、煤焦油（不溶于水的一种多成分混合物）、粗氨水（溶于水）、焦炭等|,焦炉气中的氢气等可以还原氧化铜|,且易燃|, C正 确|。氨水的pH>7|,煤焦油居于水层以下|,苯及二甲苯等居于水层以上|,故B正确|。由于煤焦油中含有多种物质成分|,属于?!合物|, D错误|。【总结升华】煤被誉为“黑色的金子”|,对煤进行干储后得到的一系列产物|,具有十分重要的工业价值|。因此|,应推广对煤进行干储等深加工的综合应用技术|,这

15、对改变我国的能源结构、提高煤的综合利用价值、降低环境污染、获得重要的工业原料、提高能源的利用率等|,均具有十分重要的现实意义|。举一反三：【变式1】下列关于煤的干储的叙述中|,正确的是（）A.煤加强热而分解的过程叫做煤的干储B.煤干储可以得到冶金用的优质焦炭C.煤的干储和石油的分储的本质差别是干储是化学变化而分储是物理变化D.工业上芳香烧原料可由煤干福得到|,其存在于干储所得的焦炉气中【答案】BC【解析】干储要在隔绝空气的条件下进行|, A项不正确|。煤干储的产物主要是焦炭|,同时得到焦炉气、煤焦油等物质|, B项正确|。煤干储时发生了分解反应 |,是化学变化；分储仅仅是利用沸点不同而分开混合

16、物 中的各成分|,是物理变化|, C项正确|。芳香煌主要存在于煤焦油中|, D项不正确|。【变式2】（2019湖南省衡阳四中模拟）下列有关煤的叙述中 |,不正确的是（）A.煤是由有机物组成的复杂混合物B.煤是工业上获得芳香煌的一种重要来源C.煤的干储属于化学变化D.通过煤的干储|,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品【答案】A【解析】A.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物|,故A错误；B.煤干储得到煤焦油中含有芳香煌|,可用分储的方法从煤焦油中获得芳香煌|,所以煤是工业上获得芳香煌的一种重要来源|,故B正确；C.煤的干储是指煤在隔绝空气的条件下加热|,生成煤焦油、焦炭、焦炉煤气等物质

17、|,有新物质生成|,属于化学变化|,故C正确；D.煤的干储是指煤在隔绝空气的条件下加热|,生成煤焦油、焦炭、焦炉煤气等物质 |,故D正确|。类型二：石油的综合利用例2.下列说法错误的是（）A.石油是只含有。Cii的烷煌|,可以通过石油的分储得到汽油B.含Ci8以上烷烧的重油经过催化裂化可以得到汽油C.石油的分储是一个化学过程D.石油裂解得到的裂解气含不饱和的烯煌【思路点拨】本题考查石油的组分和石油的炼制工艺|,利用基础知识采用排除法即可答对本题|。【答案】AC【解析】石油是多种物质组成的混合物|,碳原子数目范围大|,也不仅仅含烷煌|, A错；分储是根据组分物质的沸点不同分离混合物的过程|,属于

18、物理变化|, C错|。【总结升华】石油是多种物质组成的混合物|,根据不同的需求和炼制工艺可从石油中精炼出多种产物 |。举一反三：【变式1关于石油组成的下列叙述|,正确的是（）A.石油只含碳、氢两种元素 |,是多种煌的混合物B.石油主要含碳、氢两种元素 |,还含有少量的硫、氧、氮等元素第4页/共6页C.石油是液态的物质|,只含液态燃D.石油的大部分是液态煌|,其中溶有气态煌和固态燃【答案】BD【解析】石油主要含碳、氢两种元素|,还含有少量的硫、氧、氮等元素 |,大部分以液态烧存在|,同时还溶有气态煌和固态煌|。类型三：高分子化合物和聚合反应例3.维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别

19、好的氟橡胶|。它的结构简式为：一FCHz-CFlCFlCF为合成它的单体为（）A.氟乙烯和全氟异丙烯B. 1|, 1-二氟乙烯和全氟丙烯C. 1-三氟甲基-1|, 3-丁二烯D.全氟异戊二烯【思路点拨】首先根据聚合物的结构特点|,可以初步确定属于加聚产物|。对于加聚产物|,可以依据主链上碳碳键的饱和与否来确定单体结构|。【答案】B【解析】从聚合物的结构来看|,我们知道|,该物质是有机物通过加聚反应合成的|。主链上有4个碳原子|,且均为碳碳单键|,说明由两种单体聚合而来；断键后即得1|, 1-二氟乙烯和全氟丙烯|。【总结升华】加聚反应的特点是：单体结构中的C=C断裂其中的一个键|,形成链节|,若干链节联接起来就是聚合物|。同样将加聚产物断键后恢复原来的双键即可得到单体的结构|。举一反三：【变式1】常用的塑料包扎绳子的化学成分是聚丙烯|,试写出合成它的化学方程式 |。睛纶（人造羊毛）的主要成分是聚丙烯睛（CH2=CH-CN ） |,试写出合成它白化学方程式 |。【答案】A类型四：环境保护和绿色化学例4.下列措施不符合节能减排的是（）A.大力发展火力发电|,解决广东电力紧张问题B.在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水C.尽量少开私家车|,多骑自行车D.用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气|,作家庭燃气【思路点