资源综合利用环境保护

第27讲资源综合利用环境保护一、煤、石油、天然气的综合利用1．煤的综合利用(1)煤的组成：有机物和少量无机物组成的复

杂________，主要含有___元素，还含有___、

___、___、___等元素。混合物碳氢氧氮硫(2)煤的综合利用①煤的干馏煤的干馏指将煤________________使之分解

的过程，工业上也叫__________。隔绝空气加强热煤的焦化可燃性气体氢气CO、H2甲醇1．分馏和干馏有何区别？提示：分馏是根据沸点不同将溶液分离，是物理变化；干馏是隔绝空气加强热的条件下发生的复杂的物理变化和化学变化。2．石油(1)石油的分馏：利用原油中______________

的不同进行分离的过程。目的：得到汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油。各种烃的沸点(2)石油的裂化：通过一定条件将__________

_____________的烃断裂为________________

__________的过程。目的：__________________。(3)石油的裂解：目的：获得_______________作为化工原料。含碳原子多、沸点高含碳原子少，沸点低的烃提高轻质油的含量乙烯等不饱和烃2．怎样鉴别裂化汽油和直馏汽油？提示：裂化汽油中含有不饱和键可以使溴水、酸性高锰酸钾褪色，而直馏汽油是饱和烃、不与溴水反应。

CH4二、环境保护与绿色化学1．环境保护(1)三废污染指_________________。(2)环保措施：回收利用、达标排放、研制可降解塑料。废水、废气、废渣2．绿色化学(1)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。(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为______。100%石油化工及产品比较1．煤的干馏煤的干馏是将煤隔绝空气，高温下使之分解，获得燃料及多种重要的化工原料。煤干馏的主要产品和用途如表：2.石油的炼制(1)组成：多种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。(2)炼制方法原料原理目的分馏脱水、脱盐后的原油(常压分馏)重油(减压分馏)根据石油各组分沸点高低不同，利用加热汽化、冷凝回流，把石油分成不同沸点范围的组分得到不同沸点范围的分馏产物——汽油、煤油、柴油、重油等裂化重油、石蜡在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量裂解(深度裂化)石油分馏产品(包括石油气)在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃，如乙烯、丙烯、丁二烯等下图是实验室干馏煤的装置图：(1)指出图中仪器名称：c________，d________。(2)仪器d的作用是__________________，c中液体有____________和______________，其中无机物里溶有________________，可用__________________检验出来。有机物可以通过________________的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体主要成分有__________________，火焰的颜色是________。【解析】

本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处放出的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞试剂检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。【答案】

(1)U形管烧杯(2)盛装冷水对蒸气进行冷却粗氨水煤焦油氨酚酞试剂分馏(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO淡蓝色技巧点拨干馏时发生了复杂的物理、化学变化，主要使煤中一些有机物发生了分解。1．对下图所示装置的叙述错误的是(

)A．图示实验中发生了化学变化B．液体X溶液的pH>7，液体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．液体Y是一种纯净物解析：了解煤的干馏过程及其产物的性质特点(如下图所示)，即可解题。煤的干馏是煤在隔绝空气下加强热的过程，它发生了复杂的物理、化学变化。煤的干馏产物中有NH3，易溶于水而呈碱性，pH>7，同时干馏还生成了煤焦油，它的化学成分主要为苯、甲苯、二甲苯等，不是纯净物，是难溶于水的黏稠液体。干馏的气体产物中的H2、CO具有还原性，可以还原CuO，气体产物中的C2H4可使溴水褪色。答案：D常见的环境污染与绿色化学1．常见的环境污染污染类型污染物防治措施大气污染颗粒物(粉尘)、硫的氧化物(SO2和SO3)、氮的氧化物(NO和NO2)、CO、碳氢化合物，以及氟氯代烷等合理规划工业发展和城市建设布局；调整能源结构；运用各种防治污染的技术；加强大气质量监测；充分利用环境自净能力等水污染重金属(Ba2＋、Pb2＋等)、酸、碱、盐等无机物，耗氧物质，石油和难降解的有机物，洗涤剂等控制、减少污水的任意排放土壤污染城市污水、工业废水、生活垃圾、工矿企业固体废弃物、化肥、农药、大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体控制、减少污染源的排放2.绿色化学绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放”过程。其特点是：(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；(2)使用无毒无害的原料；(3)选用无毒无害的催化剂；(4)使用无毒无害的溶剂；(5)发展“绿色工艺”；(6)开发和生产绿色产品。下列有关环境问题的说法正确的是(

)A．燃煤时加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B．臭氧的体积分数超过10－4%的空气有利于人体健康C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染【解析】煤中硫元素经燃烧产生的SO2可以和石灰石分解后的CaO反应而被吸收，A正确；B中臭氧在空气中超过10－4%时，对人体健康有害；C中酸雨的pH＜5.6；D中含磷洗涤剂容易引起水体富营养化。【答案】

A名师指点环境污染的考查主要涉及类型、形成、危害以及防治等方面，要注意结合形成原因分析防治措施。例如酸雨的防治措施有：控制污染源(或治理污染源，达标排放)；寻找洁净能源；改进工艺流程(如烟气脱硫)；大力开展绿化，如适当栽种柳杉；使用无铅汽油，逐步淘汰燃油助力车；微生物脱硫(源头治理)；加强环境管理。2．2010年上海世博会是历史上首届以“城市”为主题的世博会，也是全国人民又一次大的盛会。184天的展期里，各国政府和人民围绕“城市，让生活更美好”这一主题，演绎城市多元文化的融合、城市经济的繁荣、城市的创新、城市社区的重塑和城市与乡村的互动，下列做法与主题不符合的是(

)A．将火力发电厂改建成绿色发电厂，注入地热能、太阳能，生物能等多种元素B．通过生态技术，将污水净化后，再重复使用C．将污染较大的企业，从中心城区搬迁到郊区D．加强环境保护，提高空气质量等级解析：C项中只是将污染大的企业从城市转到郊区，并没有从根本上解决问题。答案：C1．(2010年天津)以节能减排为基础的低碳经济是保持社会可持续发展的战略举措。下列做法违背发展低碳经济的是(

)A．发展氢能和太阳能B．限制塑料制品的使用C．提高原子利用率，发展绿色化学D．尽量用纯液态有机物代替水作溶剂解析：低碳经济是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。发展氢能和太阳能可以减少煤炭、石油等能源消耗，A项正确；限制塑料制品的使用也可减少石油消耗，B项正确；提高原子利用率，发展绿色化学可以减少煤炭、石油的消耗，C项正确；用纯液态有机物代替水作溶剂，加大了有机物的消耗，不符合低碳经济，D项错误。答案：D2．(2010年江苏)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，应分类回收利用解析：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。答案：D3．(2010年天津)二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。请回答下列问题：(1)煤的气化的主要化学反应方程式为：_____________________________。(2)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：__________________________。1．下列做法中不符合“绿色化学”思想的是(

)A．以水性涂料代替油性涂料B．以无磷洗涤剂代替含磷洗涤剂C．实验后的有毒有害物质应分类收集、统一处理D．在通风橱中制取氯气时不用NaOH溶液吸收尾气解析：Cl2有毒，不用NaOH吸收会污染环境。答案：D2．(2010年福建厦门4月)针对节能减排课题。某研究性学习小组提出如下方案，你认为不符合课题要求的是(

)A．利用太阳能制氢燃料B．利用潮汐能发电C．大力建设火电厂D．用节能灯代替白炽灯解析：所谓节能减排一般是指节约一次性能源或者说减少不可再生能源的消耗，减少碳、硫、氮的氧化物的排放，目的是减少对环境的污染。太阳能是可再生能源，将太阳能转化为电能，电解水制取氢气，可以减少一次性能源的消耗，A项正确。潮汐能是可再生能源，利用其发电符合节能减排要求，B项正确。节能灯的光能利用率比白炽灯的高，用节能灯代替白炽灯可以减少能量的消耗，D项正确。火电厂消牦煤炭，煤炭是一次性能源，燃烧时放出碳、硫、氮的氧化物污染环境，不符合节能减排的要求，C项不正确。答案：C3．(2010年浙江)下列说法中，正确的是(

)A．光导纤维、棉花、油脂、ABS树脂都是由高分子化合物组成的物质B．开发核能、太阳能等新能源，推广甲醇汽油，使用无磷洗涤剂都可直接降低碳排放C．红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪都可用于有机化合物结构的分析D．阴极射线、α­粒子散射现象及布朗运动的发现都对原子结构模型的建立作出了贡献解析：光导纤维的主要成分是SiO2，油脂属于酯类化合物，一般相对分子质量不是很大，二者均不属于高分子化合物，故A项错误；使用无磷洗涤剂是为了降低磷元素的排放，防止水体的富营养化，与低碳排放无关，故B项错误；质谱仪可用来测定相对分子质量，红外光谱仪和核磁共振仪可用来鉴定分子结构，都可用于有机化合物结构的分析，故C项正确；布朗运动与原子结构模型的建立无关，故D项错误。答案：C4．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________，装置中较长管的作用是________。(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了________。(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了________。(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是_______________________________。(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式__________________________________。(6)石油裂化的重要意义是________________。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：试管Ⅱ中有液体生成，说明生成5个碳原子数以上的烃，因为常温常压下，5个碳原子数以上的烃大都呈液体，试管Ⅲ中KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃；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，特别是汽油产量和质量。5．将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮的氧化物