1、 第二讲 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，主要含有等元素。(2)煤的综合利用 煤的干馏 煤的干馏指将煤使之分解的过程，工业上也叫。碳、氢、氧、氮、硫隔绝空气加强热煤的焦化混合物 煤的气化 将煤中的有机物转化为的过程，主要反应方程式：煤的液化 直接液化：让煤与作用生成液体燃料。间接液化：先把煤转化为，再在催化剂作用下合成等液体燃料。可燃性气体氢气一氧化碳和氢气甲醇 2石油的综合利用(1)石油的成分 多种组成的混合物，所含元素以为主。(2)石油的分馏 利用原油中各组分不同，将复杂混合物分离成较简单和更有用的混合物的
2、过程。(3)石油的裂化 含碳原子较多、高沸点的烃在催化剂、高温条件下，断裂成，裂化是化学过程。碳氢化合物碳元素沸点碳原子较少，低沸点的烃 十六烷裂化的方程式(4)石油的裂解 在更高温度下的深度裂化，丁烷裂解为甲烷和丙烯的方程式：3天然气的综合利用 主要成分是，是一种清洁的化石燃料的和重要的化工原料。4三大合成材料(1)三大合成材料：(2)加成聚合反应 合成聚乙烯的化学方程式为：，单体为，链节为，聚合度为。甲烷塑料、合成橡胶、合成纤维乙烯CH2CH2n 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。2绿色化学(1)核心是利用化学原理从源头
3、上减少和消除工业对环境的污染。(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。废水、废气、废渣100%考点一 煤、石油、天然气的综合利用 例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 解析石油是不可再生的矿物能源，是烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物，因此石油主要含有碳、氢两种元素。石油的裂化属于化学变化，而石油分馏的各馏分仍为混合物。答案B 石油炼制方法的比较 1石油的分馏、裂化和裂解比较方法原料原理目的分馏原油(常压分馏)、
4、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 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原油直接分馏，物理变化一般是C5C11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裂化汽油重油裂化
5、，化学变化含有的C5C11的烷烃和烯烃，性质活泼 3.各种工业厂气的主要成分名称来源主要成分用途高炉煤气炼铁高炉CO2、CO等燃料水煤气水煤气炉CO、H2等燃料、化工原料炼厂气石油炼制厂低级烷烃燃料、化工原料裂解气裂解炉“三烯二烷”石油化工原料焦炉气炼焦炉H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料天然气天然气田、油田甲烷燃料、化工原料 直馏汽油可用作卤素单质的萃取剂，而裂化汽油易与卤素单质发生加成反应，故不能用作卤素单质的萃取剂。1石油是一种重要能源，人类正面临着石油短缺、油价上涨的困惑。以下解决能源问题的方法不当的是()A用木材做燃料 B用液氢替代汽油 C开发风能 D开发地热 解析如果用木材作燃
6、料代替燃油，就会使大量森林树木被砍伐，造成水土流失，破坏生态环境。答案A 2下列变化属于物理变化的是()A从煤焦油中提取甲苯 B石油的裂化 C煤的气化 D煤的干馏 解析煤焦油的主要成分为苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、蒽、沥青，可用蒸馏法提取甲苯，属于物理变化。答案A 考点二 环境保护与绿色化学 例2下列有关环境、健康、发展的叙述中，不正确的是()A可吸入颗粒(例如硅酸盐粉尘)形成气溶胶，对人类健康危害极大 B开发利用绿色能源(例如太阳能)替代化石燃料是人类可持续发展的必由之路 C装修材料中的苯主要来自胶、漆等，是强致癌物 D氟氯烃含量是空气质量报告的主要项目之一 解析我国城市空气质量报告的主要项
7、目有可吸入颗粒物、二氧化硫、氮氧化物，没有氟氯烃含量这一项。答案D 1环境污染及防治 2绿色化学 绿色化学，其核心就是利用化学原理从源头上减少或消除工业生产对环境的污染。由于化学反应的实质就是原子重新组合的过程，因此，最理想的“原子经济”(绿色化学状况)就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，达到原子利用率为100%。实现绿色化学过程、目标及相应措施，可用如下图所示予以归纳。1我国古代有“女娲补天”的传说，今天人类也面临“补天”的问题，下列所采取的措施与当代所说的“补天”无关的是()A研究新型催化剂，消除汽车尾气的污染 B禁止使用含氟电冰箱 C倡导使用无磷洗衣粉 D严格控制硝酸厂的尾气处理
8、解析当代所说的“补天”是指臭氧层遭到破坏，倡导人类保护臭氧层。氮氧化物、氟氯烃等都能破坏臭氧层，能杜绝或减少这些物质排放的措施都可以算是“补天”。答案C 2为解决污染和能源上的重大问题，有些化学家提出一些反应步骤，如：但这种设想如何进一步操作尚未解决，这种联合反应的目的是为了制备()AHBr BH2 CO2DHgCaBr2H2O750CaO2HBr2HBrHg100HgBr2H2HgBr2CaO250HgOCaBr2 解析用H2作燃料，既可以解决能源问题，又不产生有毒物质，2H2O2 2H2O热量。答案B 3生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。其一直是人类
9、赖以生存的重要能源，下列有关说法不正确的是()A农村通过杂草和动物的粪便发酵制沼气，沼气的主要成分是甲烷 B推广使用乙醇汽油，乙醇可由富含淀粉的谷物发酵产生 C用油料作物生产的生物柴油成分与从石油中提取的柴油成分相同 D开发生物质能有利于环境保护和经济可持续发展 解析用油料作物生产的生物柴油成分主要为植物油，而石油中提取的柴油成分主要为烃类物质，两者成分不同。答案C 石油的分馏实验 蒸馏实验中的注意事项 利用液体混合物中各组分的沸点不同，将混合物分离和提纯的方法叫蒸馏。(1)蒸馏的原理：是利用混合物各组分在沸点上的差异，使它们在不同温度下进行气化而将它们进行分离。(2)适用对象：一般只有互溶的
10、液体混合物才利用蒸馏方法来分离和提纯，若不是互溶的液体则可以采用相对较为简单的方法分液法来加以分离或提纯(分液原理是利用混合液中各组分的密度不同)。(3)分馏：是指同时收集不同温度范围内馏出液的蒸馏过程。(4)实验操作中的注意点：温度计的位置：由于我们测量的是馏出液的沸点，即应测量从蒸馏烧瓶支管口处出来气体的温度，所以温度计的位置(指水银球的位置)在蒸馏烧瓶的支管口处。冷凝管的水流方向：冷凝管的作用是将蒸馏出来的气态物质冷却为液态，因此在其出口处的用于冷却用的水的温度应最低，也就是说，冷凝管中的水应从馏出物的出口处流入，而从馏出物的入口处流出，一般情况下出口处总是位于低位处，因此有时我们也称冷
11、却水从低处流入冷凝管，从高处流出冷凝管。在加热时，应在蒸馏烧瓶中放入少许碎瓷片或沸石，以防暴沸。例1有人设计了一套实验，分馏原油的五个步骤：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。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。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。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管的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶中)。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
12、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气的流向_(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_。答案(1)(2)铁架台(带铁圈、铁夹)、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接液管、锥形瓶(3)相反(4)蒸馏烧瓶支管口下沿 馏出蒸气的沸点(5)防止暴沸 例2某同学设计了如图所示装置进行石油蒸馏的实验，回答下列有关问题：(1)指出实验装置中仪器A、B、C、D的名称。_(2)指出该同学所设计的实验装置中存在的错误，并给予改正。_(3)实验装置改正后，如何进行气密性检查？_ 答案(1)A：蒸
13、馏烧瓶 B：冷凝管 C：牛角管 D：锥形瓶(2)错误：温度计插入烧瓶内液面以下；冷凝水水流方向错误。改正：温度计水银球位置应与蒸馏烧瓶的支管口相平齐；将冷凝水水流方向反过来。(3)连接好装置后，将牛角管的下口浸入水槽中，对烧瓶的底部微热，可看到牛角管的管口有气泡冒出，冷却后，若牛角管内形成一段水柱，说明装置的气密性良好。1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
14、污染 解析食品添加剂用来改善食品品质，延长食品保存期，添加食品营养成分的一类化学合成或天然物质，所以含有食品添加剂的食物对人体健康不一定有害。答案B 2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烃的一种重要来源 C煤的干馏属于化学变化 D通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品 解析煤是由少量无机物和有机物组成的复杂混合物，A项错误；煤的干馏可以获得洁净的燃料和多种化工原料，B项和D项正确，煤的干馏是煤在隔绝空气条件下加强热使其分解的过程，C项正确。答案A 3下列物质中不能用于萃取溴水中溴的是()A直馏汽油 B裂化汽油 C酒精D己烷
15、解析本题主要考查有关萃取剂的选择原则。能从溴水中萃取溴的物质必须满足下列条件：(1)与溴不发生反应；(2)与水互不相溶；(3)溴在萃取剂中比在水中易溶。显然，裂化汽油和酒精不宜用于萃取溴水中的溴。答案BC 4利用天然气或煤与水蒸气生产出的合成气(H2、CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。下列表述正确的是()以天然气生产合成气的反应为置换反应 以合成气为原料的反应都是化合反应 改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物 合成气的转化反应需在适当的温度的压强下通过催化完成 从合成气出发生成液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径 以合成气为原
16、料的反应产物中不可能有烯烃或水 AB CD 解析以天然气生产合成气的反应不是置换反应；以合成气为原料的反应不都是化合反应，如合成氨；以合成气为原料的反应产物中可能生成烯烃或水，如合成气制油，得到某些烯烃的同时还生成水。答案D 5增加汽油中支链烷烃、芳香烃和环烷烃的比例是从根本上提高汽油品质的措施，生产中常用催化重整等方式来实现。例如以下两个在催化重整时发生的反应：下列叙述不正确的是()A石油分馏后得到的汽油远不能满足需求，故常用裂化等方法生产更多的轻质油 B使用含铅抗爆剂，会导致铅污染，故目前已禁止使用 C均为消去反应 D反应过程中有机物碳原子数均没有发生变化 解析为消去反应，反应中，碳原子的
17、结构重新排布，但不饱和键数目没有增加，故不属于消去反应。答案C 6下列符合化学实验“绿色化学”的有()在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水；在铜与浓硫酸反应的实验中，将铜片改为可调节高度的铜丝；将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放 AB CD 解析因为溴易挥发，所以在萃取操作的演示实验中，将CCl4萃取溴水改为CCl4萃取碘水。在铜与浓硫酸反应的实验中为避免生成过量的SO2污染空气，将铜片改为可调节高度的铜丝。将实验室的废酸液与废碱液中和后再排放，可减少水体污染。答案D 7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
18、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 8如何从石油中获得更
19、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获得更多的轻质燃油。资料一：石蜡是含有2030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，试管中有少量液体凝结，试管中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管中液体气味，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)试管中少量液体凝结说明了_；(3)试管中溶液褪色说明了_；(4)能否用试管中的液体萃取溴水中的溴
20、，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，从左到右的原则，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。aC20H42Al2O3 C10H20C10H22bC10H22Al2O3 C5H12C5H10cC5H12Al2O3 C2H4C3H8dC5H12 CH4C4H8。答案(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5个碳原子数以上的烃(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应(6)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量(5)C20H42Al2O3 C10H22C10H20