1、第二节 化学与资源综合利用 环境保护 第四章 化学与可持续发展学习目标：了解化学在资源综合利用及环境保护方面的作用和意义。重点：1、煤、石油、天然气的综合利用，特别是石油的利用。2、通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。难点：石油裂化的原理。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煤的组成无机物有机物C 元素大量H、N、S、O等元素少量Si、Al、Ca、Fe污染环境COx NOx SO2 烟尘煤的组成 煤和石油的形或、组成及主要性质 煤石 油形成古代植物遗体经过非常复杂变化而形成古代植物遗体在地壳中经过复杂变化而形成组成主要含（
2、少量、等）主要含、（含少量、等）分类混合物混合物性质煤干馏后可得到焦炭、煤焦油和焦炉气。粘稠液体、黑色或棕色，不溶于水，密度比水大，没有固定的熔点和沸点我国煤的分布图 上京煤矿 宁夏优质无烟煤 太西煤露天采区煤的干馏 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏 煤干馏的产物有哪些？焦炉煤气、煤焦油、焦炭煤干馏的主要产品和用途 煤的气化 在一定条件下把煤及其干馏物转化为煤气（CO、H2）。C（s）H2O（g）CO（g）H2(g)高温煤的气化：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。C(s)+H2O CO(g)+H2(g)高温 CO(g)+3H2 CH4(g)+H2O(l)一定条件 中热值气
3、 高热值气 2CO(g)+O2 2CO2(g)；H=-566KJ/mol2H2(g)+O2 2H2O(l)；H=-571KJ/molCH4(g)+2O2 CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3KJ/mol煤气储气柜 煤碳煤气化炉 宜昌煤制气厂 等离子体辅助煤汽化装置 煤的液化 在一定条件下将煤转化为液体燃料又称人造石油，可继续精制成汽油、柴油、液化石油气、甲醇。在石油资源日益减少的情况下，煤的液化具有十分诱人的前景。将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。煤的液化：C(s)+H2O CO(g)+H2(g)高温 CO+2H2 CH3OH（甲醇）一定条件 如：直接液化:使煤和氢气作用
4、生成液体燃料 间接液化：将煤先转化为CO和H2，再在 催化剂作用下合成甲醇 煤液化 装置 纳米级煤液化油 煤 液化烘干机 液化氣罐 煤氣灶 石油的综合利用（1）石油的组成元素:主要是碳、氢元素 是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：（2）石油的炼制(除水脱盐后)石油的分馏：利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。石油分馏示意图 石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：（2）裂化的原理：石油的裂化是。在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解:深度的裂化。裂解的目的：获得乙烯
5、、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志 25%产量提高 中海油渤海石油平台 天然气的综合利用 天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成和生产等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。氨 甲醇 柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米 珠海振戎公司已经与伊朗方面签署协议，同意在未来25年向伊朗购买200亿美元的液化天然气 亚洲最大的天然气处理厂 阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图 俄天然气管道通向中国 德国天然气汽车 天然气
6、灶 液化天然气公交车 2.以煤、石油和天然气为原料的生产合成材料 1、原料：。2、合成材料基本特征：。3、合成材料的合成原理：。例如：乙烯合成聚乙烯 丙烯合成聚丙烯 石油、煤、天然气 相对分子质量很大，属于高分子化合物 加聚、缩聚 合成材料概况：随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命人工合成材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料；黏合剂、涂料也属于合成材料。塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料（聚乙烯塑
7、料），可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料（电木），一旦加工成型就不会受热熔化。常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。聚丙烯：单体：CH2CHCH3聚苯乙烯 单体：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2CCH3COOCH3酚醛塑料 单体：苯酚、甲醛 聚四氟乙烯 单体：CF2CF2纤维 天然纤维 化学纤维 棉花 羊毛 木材 草类 合成纤维：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：“六大纶”、碳纤维、光导纤维等）人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等 橡 胶 天然橡胶 合成橡胶
8、 通用橡胶 特种橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 聚硫橡胶 硅橡胶 思考与交流：1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。2、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。1、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。正方观点举例：1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用自然资源；2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便、经济和实用；3、用合成材料
9、替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。反方观点举例：1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。3、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。二、环境保护与绿色化学第二课时 二、环境保护与绿色化学被污染的小河 背景知识回顾 1、通常所说的三废是指、和。2、绿色食品是指的食品，白色污染是指。废渣 废气 废水 塑料垃圾 无污染、无公害 求知课堂互动 一、环境保护 1、在环境问题面前，
10、化学工作者所面临的重要问题 在环境问题日益突出的今天，化学工作者所面临的重要任务是对的检测、的治理、寻找从源头上治理的生产工艺。2、化学在三废治理过程中的重要作用 环境情况 三废 环境污染 环境污染工农业生产和人类活动排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就发生不良变化，危害人类健康和生存。环境污染的分类：1、按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染；2、按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染；3、按造成污染的性质分：化学污染、生物污染、物理污染、固体废弃物污染、能源污染。1.大气污染的来源、危害、治理主要污染物:二氧化物 碳氧化物 氮氧化物 碳 氢化物 飘尘 煤尘 放射性
11、物质等 1.来源:煤 石油的燃烧,矿石冶炼,汽车尾气,工业废气等 2.危害:危害人类健康 影响植物生长 破坏建筑材料 改变地球气候 讨论：“温室效应”与全球变暖治理：调整资源结构，开发新能源（太阳能、氢能、风能、地热等），减少使用煤、石油、天然气等化石燃料，减少工业废气排放，对废气进行回收净化再利用等。大力植树造林严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强监测。2.水污染的来源、危害、治理1.来源：2.危害：污染水源，改变水质，加剧水源危害。造成水体富营养化，破坏海滨风景区。石油炼制、工业废水、生活废水、使用过农药、化肥的农田排水、降水淋洗大气污染物和地面淋洗固体垃圾等。治理：控制污水任意
12、排放，对污水进行净化处理，改善用水制度，研究无污染新工业，合理、科学地施用化肥、农药。3.居室污染的来源、危害及防治措施煤、石油、液化气、天然气等的燃烧，煎、炒、烘、烤等高温烹调加工中产生的烟雾，烟草的燃烧，电器发出的电磁波，地毯中的螨虫，建筑装潢材料产生的甲醛、放射性稀有气体氡，化妆品，日用化学品，家宠等。1.来源：2.危害：引起人体呼吸道、消化道等疾病，导致各种癌症、皮肤病、传染病，影响婴幼儿智力和发育等。CO2COSO2NOXNH3酚类、烟雾、烟尘、放射性稀有气体氡、电磁波、螨虫、细菌、病毒等主要污染物：保持室内清洁通风对电器辐射采取防护措施,并保持距离厨房要有通风换气设施宠物要经常洗浴
13、,养成良好的排便习惯,并注意及时清除.女性朋友要慎用化妆品和日常化学用品建议男士少抽烟或不抽烟3、防治措施:地球人的行动：1、开发“绿色资源”是当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要措施。2、兴建“绿色建筑”是人们崇尚自然、回归自然的一种潮流。3、吃“环境餐”，以间接保护自然环境而且有益于身体健康。增强全球的环境意识，保护和合理利用土地、矿藏、森林、水等自然资源，努力改善生态环境。绿色化学绿色化学的核心就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。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%。乙烯生产环氧乙
14、烷91页 原子经济 性反应 高选择性 反应 无毒无害 原料 可再生资源 环境友好产品（安全、能降解 可再生利用）1、安全的生产工艺 2、应用无毒无害的催化剂 3、应用无毒无害的溶剂 4、提高能源的利用率 原子利用率100%原子利用率=25.4%原子利用率=100%2月02日：国际湿地日 3月22日：世界水日 4月22日：地球日 5月31日：世界无烟日 6月05日：世界环境日 6月17日：世界防治荒漠化和干旱日 7月11日：世界人口日 9月16日：国际保护臭氧层日 10月4日：世界动物日10月16日：世界粮食日12月29日：国际生物多样性日世界环境日把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上
15、越来越多人的共识。请看-练习 1.含有碳元素的混合物是（）二氧化碳，石灰石，甲烷，天然气，一氧化碳，石油，乙醇，煤，醋酸，水煤气。AB CD D 2.下列各组物质中均属于有机物的是（）A乙酸，乙醇，淀粉 B金刚石，水，天然气 C大理石，干冰，一氧化碳 D酒精，煤气，塑料 3.下列燃料燃烧不会造成环境污染的是（）A煤B酒精 C汽油D氢气AB D 4.下列燃料中不属于矿物燃料的是（）A天然气B煤 C石油D酒精 5.下列各气体属于纯净物的是（）A天然气B水煤气 C甲烷D液化石油气 6.关于焦炭的说法正确的是：（）A焦炭就是煤 B焦炭是由煤隔绝空气强热后制得的 C焦炭是由木材隔绝空气强热后制得的 D焦
16、炭可用作毒气的吸附剂DCB 7.下列关于煤的叙述中不正确的是（）A煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源 B煤的干馏过程属于化学变化 C煤是由多种有机物组成的混合物 D煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素。8.在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是（）A液化气B煤油 C煤饼D木柴CA 9.关于裂化和裂解的叙述中，不正确的是（）A裂解与裂化的产物中都含有不饱和烃 B裂解与裂化都是为了得到气态烃 C裂解与裂化的原料都是石油分馏产品 D裂解与裂化都是为了使相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃 10.下列物质中属于高分子化合物的是（）硫化橡胶 蔗糖 油脂 酚醛树酯 蛋白质 AB
17、 CDBD 11.下列对于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是（）A切成碎片，混在垃圾中填埋与土壤中 B焚烧 C倾倒在海洋中 D用化学方法加工生成防水涂料或汽油 12.按照绿色化学原则，下列反应符合最理想原子经济性的是（）A乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷 B乙烷与氯气反应制备氯乙烷 C苯与乙醇在一定条件下生产乙苯 D乙醇与浓硫酸共热制备乙烯DA 13.石油的分馏和煤的干馏两种变化，本质上的不同是（）A加热的温度二者不同 B获得的产品二者不同 C前者是物理变化，后者是化学变化 D前者不需要隔绝空气，后者需隔绝空气 14.下列说法正确的是（）A煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径 B
18、煤的干馏过程属于物理变化，通过干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品 C煤里主要含有碳及少量的其它元素，工业上大量燃烧含硫燃料是形成“酸雨”的主要原因 D煤是由非常复杂的无机物和有机物组成的化合物CA C 15.SO2是常见的大气污染物之一。我国规定空气中其含量不得超过0.02mg/L。下列措施中，能够减少SO2排放量的是（）用天然气代替煤炭作民用燃料 提高热能利用率 硫酸厂采用更好的催化剂使SO2转化为SO3 使用CS2萃取煤炭中的硫 燃煤中加入生石灰后使用 A全部B CDB 16.下列关于乙烯和聚乙烯的叙述不正确的是（）A乙烯常温下是气体，为纯净物；聚乙烯常温下是固体，为混合物 B乙烯的化
19、学性质比聚乙烯活泼 C取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生成的CO2和H2O的质量分别相等 D取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生成的CO2和H2O的物质的量分别相等D 17.下列说法错误的是（）A石油是只含有的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 B含以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C石油的分馏是一个化学过程 D石油裂解得到的裂解气中含不饱和的烯烃 本题主要考查石油的成分和石油的炼制，裂化是将大分子的烃转化为小分子的烃，得到轻质汽油。裂解主要是将长链的烃断裂为短链的，目的得到化工原料。裂化和裂解的产物中都有不饱和烃。C 18.请将石油产品汽油、柴油、煤油、沥青、液化石油气按其组成物质
20、分子中碳原子数递增的顺序排列汽油、柴油、煤油、沥青石油炼制的目的是将混合物进行一定程度分离，通过分离将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，其中混合物的沸点范围越低，则混合物中烃分子所含碳原子数越少。19.下列说法错误的是（）A石油中含有的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B含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石油的分馏和裂化都得到汽油，煤经高温干馏后所得的煤焦油中含有苯和甲苯，而不是煤中含有苯和甲苯。D 20.煤的综合利用可以获得洁净的燃料及多种化工原料。下列不属于煤的综合利用的是（）A煤干馏B煤液
21、化 C煤气化D煤燃烧 21.下列石油的炼制和加工的过程，属于化学变化的是（）A常压分馏B减压分馏 C裂化D裂解DC D 22.下列物质中，有固定熔沸点的是（）A汽油B煤 C苯D煤焦油 23.空气污染下列叙述错误的是：（）A温室效应是CO具有增高地球温度的效应造成的 B破坏臭氧层的主要物质是氟氯烃等物质 CCO能与血红蛋白形成稳定的化合物，降低血液输入氧的能力 D酸雨主要是雨水与SO3或SO2反应，最终形成的H2SO4、还有少量的NO2及CO2和水反应生成的HNO3与H2CO3造成的 解析 A温室效应是CO2浓度增高所致。D中含硫的物质燃烧生成SO2，SO2在一些催化剂作用下生成SO3，SO3被
22、水吸收成H2SO4或SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3再被氧化成H2SO4。空气中NO2（汽车尾气）与H2O反应生成HNO3或NO和O2，水反应生成HNO3。C C 24.为防治酸雨，降低煤燃烧时向大气排放的SO2，工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时，有关“固硫”(不使硫化合物进入大气)反应的化学方程式：CaO+SO2=CaSO3；2CaSO3+O2=CaSO4 二氧化硫是酸性氧化物，高温下能与碱性氧化物CaO反应生成CaSO3。因SO2与亚硫酸盐都具有还原性，生成的CaSO3在加热时被O2氧化为CaSO4。25.现有以下几种措施：对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理，少用原煤做
23、燃料，燃煤时鼓入足量空气，开发清洁能源。其中能减少酸雨产生的措施是（）AB CD 26.下列有关环境保护的说法中错误的是（）A含氮、磷化合物的生活污水大量排放可使水体富营养化 B各国工业大量排放二氧化硫是全球气候变暖的主要原因 C劣质装修材料中的甲醛、苯、氡气等对人体有害 D废旧电池中的汞、镉、铅等重金属盐对土壤和水源会造成污染 解析 A属于水体污染，B中造成温室效应的气体是二氧化碳不是二氧化硫；C属于室内装修污染；D属于土壤污染。C B 27.保护环境是每一个公民的责任，下列做法：推广使用无磷洗涤剂；城市生活垃圾分类处理；推广使用一次性木质筷子；推广使用清洁能源；过量使用化肥、农药；推广使用
24、无氟冰箱。其中有利于保护环境的是（）AB CD 28.绿色化学的目标是（）A减少对环境的污染 B防患于未然，最终杜绝化学污染源 C设计对人类健康和环境更安全的化合物 D研究变换基本原料和起始化合物 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。C B 29.废旧电池集中处理的首要原因是（）A回收电池中的石墨电极 B 回收电池外壳的金属材料 C防止电池中汞、镉等重金属对土壤和水源的污染 D防止电池中的渗出液腐蚀其它物品 重金属的离子有毒，能够对土壤和水体造成污染C 30.“绿色化学”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，不符合绿色化学
25、概念的是（）A消除硫酸厂尾气排放 SO2NH3H2O=(NH4)2SO3 B消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染NO2NONaOH=2NaNO2H2O C制CuSO4Cu2H2SO4（浓）=CuSO4SO22H2O D制CuSO42CuO2=2CuO CuOH2SO4（稀）=CuSO4H2O C中有污染物SO2放出，不符合“绿色化学”的概念C 31.下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是（）A石油分馏B石油裂解 C煤的干馏D煤的气化 煤的干馏是发生了复杂的化学变化，产物有煤焦油、焦炉煤气、焦碳等。32.下列石油分馏产物中，沸点范围最高的是（）A汽油 B煤油 C柴油 D燃料油 石油分馏时沸点低的先分离出来，沸点高的后分离出来。C D 33.下列说法正确的是（）A石油的炼制过程都是化学变化过程 B石油分馏的目的是将含有碳原子数较多的烃先气化，经冷凝而分离出来 C石油经过常、减压分馏及裂化等工序炼制后即能得到纯净物 D石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物D分馏是物理变化，裂化是化学变化，其产物都是混合物。
