第七章 学案34 资源综合利用 环境保护

学案34资源综合利用环境保护[考纲要求]1.了解煤、石油、天然气等综合利用的意义。2.了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。3.了解化学在解决能源危机中的重要作用，树立绿色化学的观念。知识点一煤、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①原理：把煤____________________使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的____________变化过程。②煤的干馏产物a．______，b.________，c.________，d.________。(2)煤的气化将煤中的________转化为__________的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)煤的液化①________液化：煤＋氢气eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温、高压))液体燃料②________液化：煤＋水eq\o(→,\s\up7(高温))水煤气eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温))甲醇等问题思考1．水煤气的成分与液化石油气有何区别？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：________________________________________________________________________。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________中各组分________不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的________的过程叫做分馏。分馏是________过程。其主要目的是得到________、________、________等轻质油。(3)石油的裂化①条件：催化剂催化、高温。②过程：含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为__________________的烃，裂化是____________过程。③主要目的：将______转化为________。(4)石油的裂解①定义：石油在更高的________下发生深度裂化，石油中的烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的________。②生产目的：生产________、丙烯、甲烷等重要________________________________________________________________________。问题思考2．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？3．为什么裂化汽油不能用于从溴水中萃取溴？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______。知识点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：(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。当今环境污染存在以下几方面问题：①酸雨——形成原因主要是________和____________。②光化学烟雾——主要是____________、碳氢化合物造成的。③臭氧空洞——主要是氮氧化合物、____________等的排放引起的。④温室效应——主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的。⑤白色污染——________塑料的大量使用。⑥赤潮——含______洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放。2．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____________洗涤剂。(3)回收、限制废弃塑料，研制__________塑料。3．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______，也就是说在化学反应中不产生任何废物。原子的利用率＝eq\f(期望产物的总质量,生成物的总质量)×100%(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。4．可持续发展可持续发展是指__________________________________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。5．可持续发展、环境保护与绿色化学三者的关系环境保护是可持续发展的一个重要方面，绿色化学能从根本上为环境保护和可持续发展提供一步到位、一劳永逸的技术支持。一、石油炼制方法的比较1．石油的分馏、裂化、裂解的比较2.直馏汽油和裂化汽油的区别获得方法主要化学成分鉴别方法直馏汽油一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定裂化汽油含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼典例导悟1如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为____________________________________________________________________________________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________________，装置中较长导管的作用是________________________________________________________________________；(2)试管Ⅲ中溶液褪色说明了______________________________________________________________________________________________；(3)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是________________________________________________________________________。(4)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式________________________________________________________________________。(5)石油裂化的重要意义是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。变式演练1近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是()A．石油属于可再生矿物能源B．石油主要含有碳、氢两种元素C．石油的裂化是物理变化D．石油分馏的各馏分均是纯净物二、环境保护与绿色化学关于“绿色化学”的具体要求见下图：典例导悟2雾霾天气是困扰广州亚运会实现“绿色亚运”目标的一大障碍。为此，广州市政府于2009年12月10日发布了《2010年第16届广州亚运会空气质量保障方案的通知》，以切实保障亚运会期间有一个优质的空气环境。下列措施不可能改善空气质量的是A．在大型燃煤锅炉上安装低氮燃烧器，采用烟气脱硝技术B．加强道路扬尘污染控制，强化路面保洁，洒水防尘C．在炼油厂、钢铁厂、发电厂等，推广和使用脱硫技术，降低硫氧化物的排放D．增加汽油、柴油等能源的供应量，提倡以汽车代步的现代消费与生活理念听课记录：变式演练2(2011·南昌模拟)化学与生活、社会密切相关。下列说法不正确的是()A．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源、保护环境B．凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，不可食用C．为防止电池中的重金属等污染土壤和水体，应积极开发废电池的综合利用技术D．提倡人们购物时不用塑料袋，是为了防止白色污染1．判断正误(1)煤的干馏和石油的分馏均属化学变化()(2011·山东理综－9A)(2)风力发电，让能源更清洁()(2011·重庆理综－6A)(3)环保涂料，让环境更宜居()(2011·重庆理综－6D)(4)用Na2S去除废水中的Hg2＋：Hg2＋＋S2－=HgS↓()(2011·北京理综－9A)(5)用催化法处理汽车尾气中的CO和NO：CO＋NOeq\o(→,\s\up7(催化剂))C＋NO2(2011·北京理综－9B)(6)煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠()(2010·山东理综－12C)(7)石油干馏可得到汽油、煤油等()(2010·福建理综－6B)2．(2011·福建理综，6)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3．(2010·江苏，1)化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。下列说法正确的是()A．为提高农作物的产量和质量，应大量使用化肥和农药B．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理C．实现化石燃料清洁利用，就无需开发新能源D．垃圾是放错地方的资源，应分类回收利用4．(2010·四川理综，6)节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是()A．利用太阳能制氢B．关停小火电企业C．举行“地球一小时”熄灯活动D．推广使用煤液化技术题组一煤、石油、天然气的综合利用1．(2011·济南模拟)根据下图所示把煤隔绝空气加强热，下列叙述错误的是()A．煤发生了化学变化B．液体X的pH＞7；Y是一种黑色黏稠状液体C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色D．横玻璃管中产生浓的白烟2．已知天然气的主要成分——CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述，其中正确的是()①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇A．①②③ B．①②④ C．③④ D．②③3．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．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物C．石油有固定的熔点D．石油分馏得到的汽油是混合物4．用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是()A．乙醚 B．溴水C．NaOH溶液 D．盐酸5．丁烷催化裂化，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后两种烯烃的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合气体中的体积分数为()A．11% B．19% C．40% D．50%6．(2011·杭州质检)用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料，例如由石油得到的乙烯和煤得到的苯制聚苯乙烯。生产过程如下：下列说法不正确的是()A．通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯B．把煤干馏不能直接得到苯的纯净物C．制聚苯乙烯的反应①为加成反应，②为消去反应D．反应①②③的原子利用率都达到了100%7．已知碳原子数≥3的烷烃均可裂化为碳原子数更少的一种烷烃和一种烯烃。含有5个碳原子的烷烃催化裂化可生成的烯烃最多有()A．4种 B．5种 C．3种 D．2种8．有人设计了一套实验，分馏原油的五个步骤：①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。②连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的另一端和水龙头连结，将和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。③把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。④向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原油，塞好带温度计的橡皮塞，把连接器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶中)。⑤检查气密性(利用给固定装置微热的方法)。请完成以下题目：(1)上述实验正确的操作顺序是__________(填序号)。(2)所用的主要仪器有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)冷凝管里水流的方向与蒸汽的流向________(填“相同”或“相反”)。(4)温度计的水银球应放在_____________________________位置，以测量______________的温度。(5)蒸馏烧瓶中放几片碎瓷片的目的是________________________________________________________________________。题组二环境保护和绿色化学9．下列方法不会对环境造成污染的是()A．继续使用氯氟代烷作空调制冷剂B．用焚烧的方法来处理白色垃圾C．用煤代替日渐短缺的石油作燃料D．用氢氧燃料电池来驱动汽车10．(2011·唐山模拟)下列叙述正确的是()①CO2的大量排放会加剧温室效应②正常雨水的pH为5.6，主要是因为溶解了SO2③利用太阳能、风能和氢能替代化石能源可以改善空气的质量④含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，不会导致水体污染⑤为防止电池中的重金属离子污染土壤和水源，废电池要集中处理A．①②③④⑤ B．②③⑤C．①③⑤ D．①②④⑤题号1234567910答案11.已知煤的部分结构模型如图所示：(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得__________烃的重要来源。(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的__________________等气体物质，造成严重的大气污染。(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物苯并[a]芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜于作固硫剂的是________(填字母)。A．氯化钙 B．氧化钙C．硫酸钙 D．氢氧化钙(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程________________________________________________________________________。(5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有____________、________、________等。题组三实验探究12．某些废旧塑料可采用下列方法处理：将废塑料隔绝空气加强热，使其变成有用的物质，实验装置如图。加热聚丙烯废塑料得到的产物如下表：产物氢气甲烷乙烯丙烯苯甲苯碳质量分数(%)1224121620106(1)试管A中残留物有多种用途，如下列转化就可制取高聚物聚乙烯。A中残留物eq\o(→,\s\up7(①))CaC2eq\o(→,\s\up7(②))HC≡CHeq\o(→,\s\up7(③))乙烯eq\o(→,\s\up7(④))聚乙烯写出反应③④的化学方程式：(不必注明反应条件)________________________________________________________________________，________________________________________________________________________。(2)试管B收集到的产品中，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质，其一氯代物有__________种。(3)锥形瓶C中观察到的现象是________________________________________________________________________。经溴水充分吸收，经干燥后剩余气体的平均相对分子质量为________。(4)产物中的苯和甲苯也是煤干馏的产物，若在煤焦油中获取苯或甲苯可用________方法。(5)写出C中逸出的气体在工业上的两种用途________________________________________________________________________、________________________。学案34资源综合利用环境保护【课前准备区】知识点一1．有机物无机物复杂混合物碳氢氧氮硫(1)①隔绝空气加强热物理、化学②a.焦炉气b．煤焦油c．焦炭d．粗氨水(2)有机物可燃性气体C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2(3)①直接②间接2．(1)甲烷清洁(2)CH4＋H2Oeq\o(→,\s\up7(高温),\s\do5(催化剂))CO＋3H23．(1)碳氢化合物碳氢(2)原油沸点混合物物理变化汽油煤油柴油(3)②含碳原子较少、沸点较低化学变化③重油轻质油(4)①温度短链烃②乙烯化工基本原料4．(1)塑料、合成橡胶和合成纤维(2)nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(引发剂))CH2=CH2—CH2—CH2—n知识点二1．开发和利用自然资源生态环境破坏工农业生产人类生活(1)化石燃料燃烧工业生产过程颗粒物(2)生活污水(3)①SO2氮氧化合物②氮氧化合物③氟氯代烃⑤聚乙烯⑥磷2．(2)含氮、磷(3)可降解3．(1)全部转化为期望的最终产物100%(2)源头上减少和消除工业生产4．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经济社会资源问题思考1．水煤气是碳在高温下和水蒸气反应制得，其成分是CO和H2，而液化石油气是含碳原子数较少的烃，主要是丙烷。2．煤的干馏和石油的裂化、裂解都是化学变化，石油的分馏为物理变化。3．直馏汽油与裂化汽油的成分不同，直馏汽油是由石油直接分馏得到，其中不含有烯烃；而裂化汽油是通过裂化得到，其中含有烯烃。因此直馏汽油可作萃取剂，裂化汽油不能作萃取剂。【课堂活动区】一、1.石油炼制的方法分馏催化裂化石油的裂解常压减压原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气)主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林、石蜡、沥青、煤焦油抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、1,3­丁二烯等2.获得方法主要化学成分鉴别方法直馏原油直接分馏，物理变化一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油汽油裂化汽油重油裂化，化学变化含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼典例导悟1．(1)从下往上，从左往右检验装置的气密性导气、冷凝气体(2)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃(3)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应(4)C20H42eq\o(→,\s\up7(Al2O3),\s\do5(△))C10H22＋C10H20(5)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量解析仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左往右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：a．C20H42eq\o(→,\s\up7(Al2O3),\s\do5(△))C10H20＋C10H22b．C10H22eq\o(→,\s\up7(Al2O3),\s\do5(△))C5H12＋C5H10c．C5H12eq\o(→,\s\up7(Al2O3),\s\do5(△))C2H4＋C3H8d．C5H12eq\o(→,\s\up7(△))CH4＋C4H8试管Ⅲ中KMnO4酸性溶液褪色说明生成了常温常压下呈气态的5个碳原子以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是汽油的产量和质量。2．D[影响空气质量且造成雾霾天气的主要污染物为氮、硫氧化物，可吸入颗粒物、挥发性有机物等。A项措施可降低氮氧化物的排放；B项措施可降低空气中固体漂浮物的含量；C项，可降低空气中硫氧化物的含量；D项，增加了化石燃料的消耗量，造成碳氧化物的大量排放，会引发温室效应等。]变式演练1．B[石油、煤均属于化石燃料，是不可再生矿物资源，故A错误；石油的裂化是把长链烃变为短链烃，是化学变化，故C错误；石油分馏是利用各类烃的沸点不同，将石油分为不同的馏分，但是每种馏分是由沸点接近的烃组成，属于混合物，故D错误。]2．B[B项中食品添加剂只要在国家规定允许范围内使用、合理使用对人体是无害的，例如味精等。其余几项都正确。]【课后练习区】高考集训1．(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√(7)×解析石油的分馏应区别于煤的干馏，两者是本质不同的两个概念。2．A[造成温室效应的气体包含CO2和CH4，但不包含N2。]3．D[化肥和农药虽然能提高农作物的产量和质量，但会污染环境、影响人体健康，不能大量使用，A错误；绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除对环境的污染，B错误；化石燃料属于不可再生能源，故仍需开发新能源缓解能源缺乏的问题，C错误；垃圾可分类回收利用，节约能源，D正确。]4．D[化石燃料的使用必然带来大量CO2气体的排放，煤液化技术尽管在一定程度上使煤变得稍清洁，使SO2等的排放量减少和热量的利用率有较大提高，但不能减少CO2气体的排放。]考点集训1．D[煤的干馏是化学变化，A正确；煤的干馏产物X是粗氨水，显碱性，pH＞7，Y是煤焦油，所以是黑色粘稠状液体，B正确；气体Z是焦炉气，其成分为CH4、H2、CO、C2H4，它是易燃气体，而且CO、H2均有还原性，能还原CuO，C2H4可与溴水发生加成反应而使溴水褪色，所以C正确；把煤隔绝空气加强热产生大量棕黄色烟而不会有浓的白烟生成，所以D错。]2．B[①天然气与煤、柴油比较，氢的质量分数高，氢燃烧无污染，是相对清洁的能源；②CH4的摩尔质量为16g·mol－1较小，则等质量时，n(CH4)>n(CO2)，则CH4的温室效应大于CO2；③天然气燃烧不产