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第二节资源综合利用环境保护第1课时煤、石油和天然气的综合利用三维目标,思维激活石油是工业的血液，石油化工是化学工业的主体，可以说，没有石油化工，就没有我们今天的现代化生活。你知道石油炼制的基本原理、产品及其用途吗？自学导引一、煤的组成及其综合利用1煤、石油、天然气是目前人类使用的主要能源(化石燃料)。2煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，主要含有碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。,3煤的综合利用：煤的综合利用的主要途径是煤的干馏、煤的气化和液化，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。(1)煤的干馏：是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，可获得燃料及多种重要的化工原料。煤干馏的主要产品有焦炉煤气(焦炉气、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭。(2)煤的气化：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。主要反应是煤与水蒸气反应生成水煤气等，化学方程式为C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。(3)煤的液化：煤的液化可分为直接液化和间接液化。煤的直接液化就是使煤与氢气作用生成液体燃料；煤的间接液化是先把煤转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂的作用下合成甲醇等液体燃料，其反应的化学方程式为CO2H2CH3OH。,二、天然气的组成及其综合利用1天然气的组成：天然气的主要成分是甲烷。2天然气的综合利用：天然气是一种清洁的化石燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨、生产甲醇等。思考题1我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲的可再生能源水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制()温室效应形成酸雨空气中的固体颗粒浓度白色污染A只有B只有CD答案C,三、石油的组成及其综合利用1石油的组成：石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。2石油的综合利用：(1)石油的分馏是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。石油通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。(2)石油的催化裂化：石油的催化裂化是指在催化剂的存在下将大分子的烃进行分解得到小分子的烃，从而提高轻质油的产量和质量的过程。裂化所用的原料是重油。裂化过程中一分子的烷烃分解为一分子的烷烃和一分子的烯烃，得到的汽油称为裂化汽油。(3)石油裂化的产品再经过进一步的裂解，可以获得很多重要的化工原料。,如以C16H34为例，写出裂化反应的化学方程式(以分子中碳原子平均断裂为例)：C16H34 C8H18C8H16C8H18 C4H10C4H8C4H10 C2H6C2H4或 C4H10 CH4C3H6乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。思考题2石油的分馏、裂化、裂解都是化学变化吗？答案石油的分馏是物理变化，石油的裂化、裂解是化学变化。,四、聚合反应和高分子化合物1nCH2CH2 CH2CH2，该反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。在 CH2CH2 中，CH2CH2称为单体；CH2CH2称为链节；n称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等；塑料、合成橡胶和合成纤维是三大人工合成的高分子材料。,思考题3如果要合成84 kg相对分子质量为28000的聚乙烯，理论上需要乙烯多少千克？答案84 kg 2 nHOCH2CH2OH(2n1)H2O，该反应简称缩聚反应，也是合成高分子化合物的一类重要反应。,名师解惑一、蒸馏、分馏和干馏有何区别1蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或除杂的目的。被蒸馏的混合物中至少有一种组分为液体。各组分沸点相差越大，挥发出的物质越纯。若不同组分之间沸点相差小，或不同组分互溶形成恒沸液体，则馏分不纯。常见的实验有蒸馏水的制取。2分馏：对多组分的混合物在不同温度下先后、连续进行两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂的目的。常见的实验有石油的分馏，要注意的是石油分馏的产品都是混合物。,3干馏：把固体混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使之分解的过程叫做干馏。(1)在煤的干馏过程中所发生的是很复杂的化学变化和物理变化。(2)将煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧；二是要加强热。(3)煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是复杂的化学变化。(4)煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤中并不含小分子有机物苯、萘等。苯、萘等物质是煤的分解产物煤焦油中所含有的，这一点要注意。,特别提醒蒸馏和分馏都是物理变化，而干馏是化学变化。二、直馏汽油和裂化汽油1直馏汽油：石油经常压分馏获得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、环烷烃等。由于它的成分中不含烯烃，所以它不能与溴发生加成反应，因而不能使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，可作为从卤素单质的水溶液中萃取出卤素单质的萃取剂。2裂化汽油：是重油经催化裂化制得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、烯烃等。由于它的成分中含有烯烃，所以能与溴发生加成反应，因而可使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，不能用做提取卤素单质的萃取剂。,三、聚合反应1加聚反应：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。如nCH2CHCH3。2缩聚反应：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的同时生成许多小分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。例如获得聚对苯二甲酸乙二酯：nHOCH2CH2OH(2n1)H2O,特别提醒一般可从以下两个方面区别加聚反应和缩聚反应：高分子的链节中链上不全是碳原子，一般是缩聚反应生成的；如果链上全是碳原子，一般是加聚反应生成的。从反应的形式来看，在反应中只得到高分子的反应是加聚反应，而得到高分子的同时又生成了小分子的反应则是缩聚反应。,3有机加聚产物单体的确定(1)链节的主链中只存在碳碳单键时，以两个碳原子为单元分段断键,可得到“乙烯型”单体。如的单体为CH2CH2、CH2CHCl。(2)链节的主链中存在 的高聚物，则以四个碳原子为单元(在中间)分段进行断键，然后单键变双键，双键变单键，即可得到单体。如的单体为。,典例导析知识点1：煤的干馏实验及产品分析例1观察下图，判断下列叙述中错误的是()A图示实验中发生了化学变化B液体X的pH7，液体Y是一种黑色黏稠状液体C气体Z易燃，可还原CuO D液体Y是一种纯净物,解析煤在隔绝空气加强热条件下，可分解得到多种物质，这个过程叫煤的干馏，属于化学变化，A项正确；所得产物中有气体(焦炉气)、液体(煤焦油)和固体(焦炭)，此外，还有粗氨水，B项正确；焦炉气的主要成分有氢气、甲烷，另有少量的CO、C2H4等气体，C项正确；煤焦油是含有许多芳香族化合物的复杂混合物，D项错误。答案D,跟踪练习1下列说法中错误的是()A煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物B为使煤变成清洁能源，可将煤进行气化和液化C煤的组成以碳元素为主，还含有少量的H、N、S、O等元素D煤中主要含苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把苯和甲苯从煤中分离出来答案D,知识点2：石油的裂化和裂解例2丁烷裂解时有两种断裂方式，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷完全裂解，且裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，相对分子质量最小的气体所占的体积分数为()A20%B25%C36%D40%解析丁烷的两种裂解方式为：C4H10 CH4C3H6(丙烯)；C4H10 C2H6C2H4(乙烯)。设丁烷为1 mol，则反应后混合气体的总物质的量为2 mol。其中相对分子质量最小的烃为CH4，求其物质的量是本题的关键。可设CH4为a mol，C2H6为b mol，则由n(C3H6)n(CH4)，n(C2H6)n(C2H4)，得，则CH4所占体积分数(即物质的量分数)为 100%20%。答案A,跟踪练习2含有4个C原子的烷烃，裂解可生成的烯烃有()A1种B2种C3种D4种答案B知识点3：加聚产物单体的判断例3某工程塑料ABS的结构简式为，它的单体为_。,解析解法一该高聚物主链全是碳，依照规律“见双键，四个碳，无双键，两个碳”划线断开，故断键方式为：，再将单双键互换得单体、CH2CHCHCH2和。,解法二由ABS的结构可知，应为加聚反应形成的高聚物，由加聚反应的特点，可用“弯箭头”法判断其单体。依次从后向前，以主链上两个碳原子为单位“弯箭头”，“箭尾”处减一键，“箭头”处加一键。如上图所示，处键断开，处双键变单键，处单键变双键，即得各单体。答案、CH2=CHCH=CH2和,跟踪练习3高分子化合物的单体是()ABCH2CHCH3CDCH2CH2与答案D,第2课时环境保护和绿色化学三维目标思维激活环保问题越来越受到人们的广泛关注，你知道洛杉矶和伦敦的烟雾事件吗？你了解绿色化学吗？,自学导引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。全球性和区域性环境问题包括：气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等。2工业“三废”问题：“三废”是指废气、废水、废渣。除了自然因素外，大气污染主要来自化石燃料的燃烧和工业生产过程中产生的废气及其携带的颗粒物；工业生产中废水的任意排放会导致土壤、水源的污染；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。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，即原子利用率为100%。,思考题“绿色化学”提倡化工生产应尽可能将反应物的原子全部利用上，从根本上解决环境污染问题。在下列制备环氧乙烷的反应中，最符合“绿色化学”思想的是()ACH2CH2(过氧乙酸)CH3COOHBCH2CH2+Cl2+Ca(OH)2+CaCl2+H2OC2 CH2CH2O2 2D H2O答案C,名师解惑一、三大环境问题,此外，还应了解光化学烟雾主要是由氮氧化物、碳氢化合物等造成的，白色污染即聚乙烯(或聚苯乙烯)塑料的大量使用所造成的污染，赤潮是由含磷洗衣粉的大量使用及废水的任意排放造成的等等。二、中学常见的污染环境的气体及其防治SO2：工业上用浓氨水吸收，实验室用NaOH溶液吸收。NOx：用NaOH溶液吸收。H2S：用NaOH溶液吸收。Cl2、Br2、HCl：用碱液吸收，Cl2、Br2还可用Na2SO3溶液吸收。CO：用燃烧的方法除去。,三、原子经济和绿色化学1原子经济：原子经济要求反应物的原子全部转化为目标产物，原子利用率达到100%，也就是说在化学反应过程中不产生任何废弃物。化学反应的原子经济性好坏是用原子利用率来衡量的。原子利用率 100%其特点是：最大限度地利用原料；最大限度地减少废物排放。,2绿色化学“绿色化学”研究的是对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。其特点是：开发绿色反应，将原子利用率提高到100%；使用无毒无害的原料；选用无毒无害的催化剂；使用无毒无害的溶剂；发展“绿色工艺”；开发和生产绿色产品。,特别提醒无机反应中的化合反应和有机反应中的加成、加聚反应的原子利用率均为100%。,典例导析知识点1：与环境污染有关的常识例1环境污染已成为人类社会所面临的重大威胁，各种污染数不胜数。下列八个名词中与环境污染无关的是()温室效应赤潮酸雨光化学污染臭氧层空洞水俣病潮汐大脖子病ABCD,解析温室效应：人类活动使空气中CO2的含量大幅度提高，造成全球气候变暖，导致一些自然灾害。赤潮和水华：大量含氮、磷肥料的生产和使用以及含磷洗涤剂产生的污水未经处理即进行排放，使海水、湖水中富含N、P等植物所需的营养物质，致使水体生态平衡被破坏，水中的含O2量急剧减少，水生动植物大量死亡。此现象发生在淡水中称作“水华”，发生在海水中称作“赤潮”。酸雨：空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下而形成了酸雨。光化学污染：氮的氧化物(NO、NO2)在光照条件下与氧气发生一系列复杂反应，产生有毒烟雾。,臭氧层空洞：人类大量使用的制冷剂氟利昂及空气中的氮氧化物会破坏臭氧层，使臭氧层变稀薄或局部出现空洞，威胁生物的生命。水俣病：含汞的工业废水污染水体，使鱼中毒，人食毒鱼后会造成人体汞中毒。此病发生于19531956年日本熊本县水俣市。1973年又爆发此病。潮汐：一种自然现象。大脖子病：人类由于摄取碘量太少而得的一种缺碘疾病。答案B,跟踪练习1德国科学家利用卫星数据和先进的仪器，绘制了一幅地球上空二氧化氮的分布图。从图中可以看出欧洲和北美洲的一些大城市上空的二氧化氮密度很高。其主要原因是这些地区的()A硝酸工业发达B雷雨天气较多 C机动车辆过多D燃料以煤炭为主答案C,知识点2：绿色化学理念的考查例2在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%。在用CH3CCH合成CH2C(CH3)COOCH3的过程中，欲使原子利用率达到最高，在催化剂作用下还需要的其他反应物是()ACO和CH3OHBCO2和H2OCH2和CO2DCH3OH和H2解析比较反应前后原子的个数可知，生成物比反应物多2个C原子、2个O原子和4个H原子，答案A符合要求。其他如果能满足COH112的也符合要求，如CO和H2等。答案A,跟踪练习2在“绿色化学”工艺中，理想的状态是反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，即原子利用率为100%。下列反应类型中能体现“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ABCD只有答案B,
