高三化学专题精品课件6

第二节资源综合利用环境保护1．了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。2．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。3．认识化学在环境保护中的作用，树立绿色化学的观念。1．利用好教材中展示的图表，熟悉天然气、煤、石油作为化工原料的重要性。2．结合实际体会环境保护及防治的意义。一、煤、石油、天然气的综合利用1．煤(1)煤的组成：有机物和少量无机物组成的复杂的________，主要含________等元素。(2)煤的综合利用途径有________________________________________________________________________。制水煤气的原理为：________________________________________________________________________。2．石油(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。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(1)主要成分是________，是一种清洁的化石燃料和重要的化工原料。(2)合成NH3和CH3OH：写出以甲烷、水和空气制NH3的方程式：____________________________________________________________________________________________________。4．三大合成材料(1)三大合成材料指________。(2)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________。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：________________________________________________________________________。2．绿色化学(1)核心是利用________从源头上减少和消除________的污染。(2)原子经济性：反应物的原子全部转化为期望的________，即原子利用率为________。答案：二、1.(1)废水、废气、废渣(2)回收利用，达标排放；研制可降解塑料2.(1)化学原理工业对环境(2)最终产物100%1．关于石油组成的下列叙述，正确的是 ()A．石油只含碳、氢两种元素，是多种烃的混合物B．石油主要含碳、氢两种元素，是多种烃的混合物C．石油是液态的物质，只含液态烃D．石油的大部分是液态烃，其中溶有气态烃和固态烃答案：BD2．(2009·西安八校)某同学提出了下列环保建议，其中你认为可以采纳的是 ()①用气态燃料代替液态和固态燃料作为发动机动力来源；②开发生产无汞电池；③提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋；④分类回收垃圾；⑤开发无磷洗涤剂；⑥提倡使用手帕，减少餐巾纸的使用A．①②③④B．②③④⑤C．①②④⑤⑥ D．全部解析：用气态燃料可以减少硫、铅等对环境造成的污染。开发无汞电池可以减少重金属污染。一次性发泡塑料餐具和塑料袋是造成白色污染的主要原因，③错误。分类回收垃圾，一可以废物利用，二可以减少垃圾的污染。含磷洗涤剂的使用是产生赤潮的主要原因。提倡使用手帕，减少餐巾纸的使用可以节省木材。答案：C3．2008年8月，在北京成功举办的第二十九届奥运会，突出了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的理念。其中“绿色奥运”是指 ()A．把环境保护作为奥运设施规划和建设的首要条件B．运动员的食品全部是未加任何添加剂的食品C．奥运场馆建设均使用天然材料建造，不使用人工合成材料D．所有奥运用品全部是绿色的答案：A4．下列说法错误的是 ()A．石油中含有C5～C11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：D5．(2008·江苏高考)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，是为了防止白色污染答案：B6．(2009·汕头模拟)下列关于某些社会热点问题的说法中，错误的是 ()A．禁止使用含铅汽油是为了提高汽油的燃烧效率B．光化学烟雾的产生与人为排放氮氧化物有关C．臭氧空洞的形成与氟氯烃和氮氧化物泄漏到大气中有关D．甲醛是某些劣质装饰板材释放的常见污染物之一答案：A7．如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，可用酚酞溶液检验；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溶液分馏(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO淡蓝色8．有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入CH3OC(CH3)3来生产“无铅汽油”。CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接形式有________(填编号)。(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高，而且管理输送方便，将成为我国西部开发的重点之一。天然气常和石油伴生，其主要的成分是____________。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是________(填编号)。①其一氯取代物不存在同分异构体②其二氯取代物不存在同分异构体③甲烷极难溶于水④它的四个氢原子完全相同(3)新型燃氢汽车已研发多年，它清洁卫生、噪声低、启动快、行驶稳等，但是昂贵的氢气让人买得起车用不起气，看来有效开发利用氢能源，将成为能源领域的新热点，你认为以下可供开发又较经济的制氢方法是________(填编号)。①电解水②锌和稀硫酸反应③光解海水其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是____________________________________________________________(写出其中一个)。解析：(1)根据有机物的排列方式可知分子中均为单键。(2)CH4的二氯取代物无同分异构体可证明其结构为正四面体。(3)法③经济实用，H2的贮存、运输和安全燃烧是需解决的主要问题。答案：(1)③(2)CH4②(3)③贮存、运输和安全燃烧(任选一条即可)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)、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C5～C11的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，化学变化含有的C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼3.各种工业厂气的主要成分特别提醒：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。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、CH4C2H4等燃料、化工原料天然气天然气、油田甲烷燃料、化工原料●案例精析【例1】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Ⅰ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，特别是汽油的产量和质量。

[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(5)(6)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量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：结合石油的成分、加工方法和主要产品的成分和应用逐项分析判断。见下表：答案：B选项内容指向·联系分析结论A石油属于化石能源，属不可再生能源错误B石油主要含C、H两元素，还含有N、S等元素正确C石油的裂化与裂解均生成了新物质，属化学变化错误D石油分馏的各馏分是某段馏程范围内的物质，仍属于混合物错误1.大气污染(1)定义：当大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或大气的自净能力时，就发生了大气污染。(2)污染物：主要有颗粒物、硫化物、氮化物、碳的氧化物、碳氢化合物，以及含卤素化合物和放射性物质等。(3)主要危害：危害人体健康，影响动、植物生长，破坏建筑物和建筑材料，改变世界的气候。(4)防治的方法和措施：立法，综合治理。2．水污染(1)定义：排放的污染物使水和水体的物理、化学性质发生变化，或使生物群落发生变化，从而降低了水体的使用价值。(2)污染物的种类：重金属、酸、碱、盐等无机化合物；耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等。(3)防止和治理：控制污水的任意排放，用物理、化学、生物等方法综合治理。3．土壤污染(1)定义：进入土壤中的污染物的数量超过了土壤的自净能力，就会引起土壤质量下降，这种现象就称为土壤污染。(2)污染物：城市污水、工业废水、生活垃圾及工矿业固体废弃物，化肥、农药、大气沉降物、牲畜的排泄物、生物残体等。(3)防治的措施：控制和减少污染的排放，加强工矿企业固体废弃物及城市垃圾的处理和利用。●案例精析【例2】(2007·全国卷Ⅰ)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]

先考虑各选项的反应原理或污染原因，然后根据基本规律或常识做出正确判断。本题看似考查识记能力，实则考查分析能力和识记运用能力。分析见下表[答案]A选项内容指向·联系分析结论A燃煤时加入石灰石发生如下反应：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SO2===CaSO3及2CaSO3＋O2===2CaSO4(矿渣)，因此能减小废气中SO2的含量正确B空气中臭氧超过10－5%时可加速血液循环令人产生伤害错误CpH越大，碱性越强，酸性越弱，因此只有pH<5.6的雨水才称为酸雨错误D含磷的洗涤剂，会造成水体污染使水体富营养化而起赤潮、水华等现象错误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，防止SO2污染B．实施绿化工程，防止扬尘污染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量解析：本题意在考查学生对环境保护知识的理解和掌握、增强全民的环境保护意识，是高考考查的热点。化石燃料属不可再生资源并且它们的燃烧过程都会生成对大气产生污染的有害气体，如SO2等，因此不符合“蓝天工程”的要求。答案：D1.绿色化学的含义(1)绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。(2)绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。①从科学观点看，绿色化学是化学科学基础内容的更新；②从环境观点看，它强调从源头上消除污染；③从经济观点看，它提倡合理利用资源和能源，降低生成成本，这是符合可持续发展要求的。2．绿色化学的基本原则(1)防治污染的产生优于治理产生的污染；(2)原子经济性(设计的合成方法应将反应过程中所用的材料，尽可能全部转化到最终产品中)；(3)应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源(在常温、常压下进行)。应用指南：实现绿色化学过程、目标及相应措施，可归纳为下图：●案例精析【例3】(2007·广东理科基础)以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是 ()A．乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B．甲烷与氯气制备一氯甲烷C．以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜D．用SiO2制备高纯硅[解析]

先写出各选项的化学方程式再根据原子经济性的要求：反应物的所有原子全部被利用，没有副产物做出判断。[答案]A选项内容指向·联系分析结论A合成聚乙烯的方程式为nCH2===CH2

CH2—CH2，无副产物正确B甲烷与Cl2反应会生成多种氯代物和氯化氢，一氯代物仅是其中一种产物错误CCu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O产生污染性的NO2气体错误DSiO2＋2CSi＋2COSi＋2Cl2===SiCl4SiCl4＋2H2===Si＋4HCl，有副产物错误甲基丙烯酸甲酯是世界上年产量超100万吨的高分子单体，它的旧法合成的化学反应是(CH3)2C===O＋HCN―→(CH3)2C(OH)CN(CH3)2C(OH)CN＋CH3OH＋H2SO4―→CH2===C(CH3)COOCH3＋NH4HSO490年代新创立了合成方法，化学反应是CH3C≡CH＋CO＋CH3COHCH2===C(CH3)COOH与旧法比较，新法的优点是 ()A．原料无爆炸危险B．原料都是无毒物质，符合绿色化学特征C．没有副产物，原料利用率高D．对设备腐蚀性较小答案：CD【例1】(2009·山东东营)已知煤的结构模型如下图所示：(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得________烃的重要来源。(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，煤在提供热量的同时产生大量的________等气体物质，造成严重的大气污染。(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物苯并芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜于作固硫剂的是________。(填字母)A．氯化钙B．氧化钙C．硫酸钙 D．氢氧化钙(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程__________________。(5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________、________、________等。[解析]

(1)煤结构中含有较多的苯环，隔绝空气给煤加强热可以使它分解，从而获得芳香烃。(2)煤结构中含有S和N，所以直接燃烧煤能产生SO2和氮氧化物，污染环境。(3)煤燃烧产生SO2，固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐，所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙。固硫反应为：SO2＋CaOCaSO32CaSO3＋O22CaSO4Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O2CaSO3＋O22CaSO4(4)若利用石灰石作固硫剂，则发生的反应可表示为：CaCO2CaO＋CO2↑2CaO＋2SO2＋O22CaSO4(5)煤的干馏、气化和液化是提高煤的利用价值的