1、第二节资源综合利用环境保护目标导航1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。2.通过简单实例，了解常见高分子材料的合成，能举例说明高分子材料在生产、生活、科技等领域中的应用及发展。3.认识化学对环境保护的意义。4.了解绿色化学的含义，知道在化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。一、煤、石油和天然气的综合利用1从煤、石油和天然气中获得基本化工原料(1)煤的组成和加工煤的组成煤的加工方法及产品(2)天然气的组成和利用(3)石油的组成和加工警示煤的干馏、气化、液化，石油的裂化、裂解均是化学变化，而石油的分馏是物理变化。2以煤、石油、天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成
2、纤维，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。(2)合成高分子化合物的常见反应类型加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如nCH2=CH2CH2CH2注意：a.单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如CH2=CH2。b链节：高分子化合物中的最小重复单元，如CH2CH2。c聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：【议一议】1判断正误：(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。()(2
3、)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。()(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。()(4)天然气的主要用途就是作燃料。()(5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2问题思考：高分子化合物聚乙烯(CH2CH2)的单体和链节的组成和结构都相同吗？答案高分子化合物的单体是形成高分子化合物的小分子，链节是高分子中的重复的结构单元。聚乙烯的单体是乙烯(CH2=CH2)分子，链节是“CH2CH2”，二者组成相同，结构不同。二、环境保护与绿色化学1环境问题主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
4、根治污染的最有效途径是控制污染源。2“三废”污染“三废”主要指废气、废液和废渣，大气污染物主要来自化石燃料燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中的废水往往含有复杂的成分，任意排放会导致土壤、水源的污染，需要经过多步处理才能达到排放标准；废渣等固体废弃物的处理兼有减少环境污染和资源回收利用两个重要目的。3当今化学工作者面临的重要任务(1)环境监测(2)三废治理(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺等。其中对环境情况的监测，就是对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据。4绿色化学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。“原子经济”就
5、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%。【议一议】3加成反应和加聚反应符合绿色化学的思想，且原子利用率是100%，正确吗？答案正确，加成反应和加聚反应只有目标产物，无副产物，故原子利用率是100%，符合绿色化学的思想。一、煤、石油和天然气的综合利用【例1】下列转化不属于煤或石油的综合利用的是()A将煤干馏制得煤焦油和焦炭B在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C将煤变为煤饼作燃料D将石油裂解制得乙烯等化工原料答案C解析煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用；石油裂解属于石油的综合利用。要点归纳1“三馏”比较干馏蒸馏分
6、馏原理隔绝空气加强热使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点不同的各组分组成的混合物反应类型化学变化物理变化物理变化2.化学“六气”的主要成分高炉煤气水煤气天然气液化石油气焦炉气裂解气主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4变式训练1下列说法中错误的是()A石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物B含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C焦炭是煤的干馏的一种重要产品D煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来答案D解析石
7、油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，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，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。二、环境保护和绿色化学【例2】化学与环境密切相关，下列有关说法正确的是()ACO2属于大气污染物B酸雨是pH小于7的雨水CCO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成D大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧答案D解析常见的大气污染物
8、有：颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物，A项错误；酸雨是pH小于5.6的降雨，B项错误；酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的，二氧化碳不会引起酸雨，C项错误；全球气温变暖的温室效应，城市中的热岛效应，还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等其产生都和二氧化碳的排放有关系，D项正确。要点归纳六大环境问题环境问题主要污染物主要危害温室效应CO2造成全球气候变暖，水位上升，陆地面积减小等酸雨SO2、NOx土壤酸化、水源污染、建筑物被腐蚀等臭氧层破坏氟氯代烷、NOx到达地球表面的紫外线明显增多，给人类健康及生态环境带来多方面危害光化学烟雾碳氢
9、化合物、NOx 刺激人体器官，特别是人的呼吸系统，使人生病甚至死亡白色污染废弃塑料制品在土壤中影响农作物吸收水分和养分，导致农作物减产；混入生活垃圾中难处理、难回收；易被动物当作食物吞入，导致动物死亡赤潮和水华废水中含氮、磷元素的营养物质使水体富营养化，导致水中藻类疯长，消耗水中溶解的氧，使水体变得浑浊、水质恶化变式训练2在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中的原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。下列反应类型能体现“原子经济性”原则的是()置换反应化合反应分解反应取代反应加成反应加聚反应酯化反应A B C只有 D只有答案A解析据四种基本反应类型的定义即判断出只有化合反应产物唯
10、一。在有机反应类型中，取代反应、酯化反应、水解反应的产物均不唯一而加成产物、加聚产物唯一，反应物中的原子全部转化成期望的最终产物，即原子利用率为100%。1下列说法不正确的是()A煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠B煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2C汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物D以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维答案C解析植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物，不属于碳氢化合物。2下列有关环境问题的说法正确的是()A燃煤中加入适量石灰石，可减少废气中SO2的量B臭氧的体积分数超过104%的空气有利于人体健康CpH在5.67
11、.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答案A解析A项石灰石在煤燃烧过程中分解为CaO，CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，可减少SO2污染；B项当空气中臭氧的含量超过105%(体积分数)时，就会对人体、动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项含磷合成洗涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。3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答案D解
12、析所谓低碳经济，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，达到社会经济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、限制塑料的使用和发展绿色化学，都符合低碳经济。4下列说中错误的是()A石油中含有C5C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D煤中的无机物是氨水，故煤干馏时可得到粗氨水答案D解析汽油是C5C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到，也可由C18以上的烷烃经过裂化反应得到，A、B正确；煤是由
13、有机物和无机物所组成的复杂混合物，其干馏产物中有粗氨水，故C正确，D错误。5绿色化学是“预防污染”的根本手段，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，在化工生产各个环节中都实现净化和无污染。(1)下列各项符合“绿色化学”要求的是_。A处理废弃物 B治理污染点C减少有毒物 D杜绝污染源(2)在我国西部大开发中，某地为筹建一大型化工基地，征集到下列方案，其中你认为可行的是_。A建在西部干旱区可以脱贫致富B应建在水资源丰富和交通方便且远离城市的郊区C企业有权自主选择厂址D不宜建在人口稠密的居民区(3)某化工厂排放的污水中含有Mg2、Fe3、Cu2、Hg2四种离子。某同学设计
14、了从该污水中回收纯净的金属铜的方案。在能制得纯铜的方案中，哪一步操作会导致环境污染？_。应增加哪些措施防止污染_。答案(1)D(2)B、D(3)第步增加冷凝回收装置解析(1)根据题干描述：绿色化学是“预防污染”的根本手段，因此应从“源头”上杜绝。(2)化工基地的筹建首先不宜建在人口稠密的居民区，同时要考虑水资源和交通问题。(3)第步由于汞的沸点低、易挥发、有毒，因此会造成环境污染。经典基础题题组1煤、石油、天然气的综合利用1有关煤的叙述中不正确的是()A煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质B煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分C煤除了含有C元素外，还含有少量的N、H、
15、S、O等元素D煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键答案B解析该题主要考查煤的成分及利用，煤是有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的成分，故选B项。2下列石油的炼制和加工过程，属于物理变化的是()A分馏 B重整 C裂化 D裂解答案A3近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列有关说法正确的是()石油裂解得到的汽油可与溴水反应石油的分馏是化学变化石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度石油分馏得到的汽油仍是混合物A B C D答案C解析石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而分离的操作，
16、故为物理变化，错；石油分馏实验中，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处，以测量馏出蒸气的温度，故错。4下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列叙述错误的是()A上图实验中发生了化学变化B液体X的pH7，液体Y是黑色黏稠状的煤焦油C气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色D液体Y是一种纯净物答案D解析煤的干馏产物有NH3，易溶于水而呈碱性，pH7，同时还生成了煤焦油，它的主要化学成分为芳香族化合物，是难溶于水的黏稠液体。煤干馏的气体产物中的氢气、一氧化碳具有还原性，可以还原CuO，气体产物中的C2H4可使溴水褪色。题组2环境保护与绿色化学5环境污染已成为人类社会面临的重大问题，各种污染数不胜数，下
17、列词语与环境污染无关的是()温室效应赤潮酸雨光化学污染臭氧空洞水俣病潮汐大脖子病水华A B C D答案B解析潮汐是由地球自转引起的自然现象，大脖子病是人体缺碘引起的，它们与环境污染无关。6空气是人类生存所必需的重要资源。为改善空气质量而启动的“蓝天工程”得到了全民的支持，下列措施不利于“蓝天工程”建设的是()A推广使用燃煤脱硫技术，防治污染B实施绿化工程，防治扬尘污染C研制开发燃料电池汽车，消除机动车尾气污染D加大石油、煤炭的开采速度，增加化石燃料的供应速度答案D解析以环保为主题，是一道融合多个考点的综合题。联系题给的信息“蓝天工程”，再结合选项中的“污染物质”，很容易得出正确结论。需要注意的
18、是，学生往往忽略“不利于”三个字，而选错答案。7近几年来，冠以“绿色”的新概念不断产生，如绿色食品、绿色材料、绿色能源、绿色化学等，这里的“绿色”是对人类社会可持续发展战略的形象表达。“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此，由单质镁制硝酸镁的下列四个方案中，你认为可行而且符合“绿色化学”要求的方案是()AMgMg(NO3)2BMgMgCl2Mg(OH)2Mg(NO3)2CMgMgOMg(NO3)2DMgMgSO4Mg(NO3)2解析据题意，“绿色化学”要求从经济、环保和技术三个方面设计可行的化学反应。从经济角度考虑，B项最不合算，除Mg外还用了三种试剂；D项不合算，用了两
19、种较贵的试剂浓硫酸和Ba(NO3)2。从环保角度考虑，A、D两项分别产生了污染环境的氮氧化物和SO2，B项也使用了会对环境造成污染的Cl2。从技术角度看，D项中Ba(NO3)2溶液的加入量较难控制。综上所述，可知只有C项符合“绿色化学”的要求。答案C8“绿色化学”是人们最近提出的一个新概念，主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应符合绿色化学概念的是()A制CuSO4：Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OB制CuSO4：2CuO22CuOCuOH2SO4(稀)=CuSO4H2OC制Cu(NO3)2：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3
20、)22NO4H2OD制Cu(NO3)2：Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O答案B解析本题考查有关浓硫酸和硝酸与金属反应的产物特点、制取方案的优化和绿色化学知识。思考时注意反应物和产物的物理、化学性质，考虑其是否会带来污染、是否额外消耗能量、是否有腐蚀性、毒性、爆炸危险以及成本等，注意采用对比的方法。在选项A、C、D的产物中有二氧化硫和氮氧化物，有毒且污染环境，硫酸和硝酸的利用率低。而B选项没有气体产物，无污染物排放，硫酸的利用率高。能力提升题9由于我国煤储藏量相对比石油和天然气丰富，能源消费以煤为主。将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率又不高，因而国家大力提倡煤的综合利
21、用。实施“煤变油”，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气(CO和H2)，再催化合成甲醇或烃类等液态能源。(1)用CO和H2合成甲醇的化学方程式是_ _。(2)用CO和H2合成烃(CnHm)的化学方程式是_ _。(3)气化和液化的优点是_。答案(1)CO2H2CH3OH(2)nCOH2CnHmnH2O(3)使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率解析根据题目中的信息，结合化学反应前后原子守恒写出方程式；优点是清洁和高效。10下图是实验室干馏煤的装置图：(1)指出图中仪器名称：a._，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
22、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_。答案(1)酒精喷灯烧杯(2)盛装冷水对蒸汽进行冷却粗氨水煤焦油氨酚酞溶液分馏(3)H2、CH4、CH2=CH2、CO淡蓝色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处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；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。11为了防治酸雨，减少煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上采用生石灰和含硫的煤混合使用以“固硫”(避免硫的化合物进
23、入大气)，最后生成石膏。试回答：(1)整个“固硫”反应所涉及的反应类型包括：化合反应分解反应置换反应复分解反应氧化还原反应非氧化还原反应离子反应非离子反应(分子反应)。其中正确的是()A BC D(2)第一步“固硫”反应的化学方程式中所需气态物质的化学计量数为()A1 B2 C3 D4(3)比较此法与石灰石粉末与含硫煤混合法哪个更好些_(A.生石灰B石灰石)，原因是_。(4)你认为减少酸雨产生可采取的措施是()少用煤作燃料把工厂的烟囱造高先将燃料煤脱硫在土壤中加石灰防止酸化开发新能源，避免含S、N的氧化物大量排放A B C D答案(1)C(2)A(3)A此法节约煤，成本低(4)C解析(1)在含
24、硫的煤中加生石灰“固硫”的反应是CaOSO2=CaSO3、2CaSO3O2=2CaSO4，可见所涉及到的反应类型有化合反应、氧化还原反应、非氧化还原反应和非离子反应。(2)易错选B。主要是不清楚哪一个反应是第一步“固硫”反应。(3)有的学生误答石灰石粉末与含硫煤混合法更好。忽略了石灰石分解为CaO需消耗很高能量，浪费煤，使生产成本提高。(4)易错选A、B或D。错误的原因是不能正确应用已有知识来全面分析具体问题。把烟囱造高不能减少SO2的排放量；在土壤中施加石灰虽可中和酸雨造成的酸性，但不属于减少酸雨而采取的措施。12.如图是石油分馏塔的示意图。a、b、c三种馏分中_(填字母序号)。Aa的沸点最
25、高Bb的熔点最低Cc的平均相对分子质量最大D每一种馏分都是纯净物.裂化汽油中除含有C5C11的烷烃外，还含有C5C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，实验步骤为(1)先逐滴加入_，振荡，如果看到_，则证明有_存在。(2)继续逐滴加入_至_为止，静置，用分液漏斗分出_(填“上”或“下”)层的裂化汽油样品，再加入_振荡，如果看到_，则证明裂化汽油中有_存在。答案.C.(1)溴水褪色烯烃(2)溴水不褪色上酸性KMnO4溶液溶液褪色苯的同系物解析.由题图可知，a先分馏出来，c较a、b最后分馏出来，故熔沸点高低顺序为abc，熔沸点越高，烃中含碳原子数越多，其相对分子质量越大。.因为烯烃可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液褪色，根据这一性质差异，则先用溴水检验烯烃的存在，再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。(1)向样品中逐滴加入溴水，振荡，如看到溴水褪色，则证明有烯烃存在。(2)继续逐滴加溴水至不再褪色为止，用分液漏斗分出上层的裂化汽油样品，因为加足量溴水后，生成的卤代烷及水的密度均比烷烃和苯的同系物大，所以上层应是烷烃和苯的同系物的混合物。向分出的上层样品中加入酸性KMnO4溶液，如果紫色褪去，则证明有苯的同系物存在。