高中化学第4章第2节资源综合利用环境保护必修2

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资源综合利用环境保护
【学习目标】
1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。

2.了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。

3.了解节约能源和防止污染的重要性。

4.了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。

【学习过程】
一、资源综合利用
1.煤的综合利用
我国不仅煤资源、煤产量都名列世界前茅,同时也发现煤和使用煤最早的国家。

早在战国时的《山海经》已有煤的记载,西汉时期已经使用煤来炼铁,而英国人到了16世纪才会用煤炼铁。

当前,我国工业燃料动力的80%依靠煤,化工原料的65%是煤。

(1)煤的组成: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,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。

(2)煤的综合利用:
2.天然气的综合利用
(1)组成:天然气的主要成分是CH4。

(2)应用:作为化工原料,主要应用于合成氨和生产甲醇等。

3.石油的综合利用
(1)组成:石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

(2)综合利用:
4.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、合成纤维。

(2)加聚反应(以乙烯制聚乙烯为例):。

①单体——聚合成高分子化合物的小分子,聚乙烯的单体是CH2===CH2。

②链节——高分子化合物中的最小结构单元,聚乙烯的链节是—CH2—CH2—。

③聚合度——高分子化合物中所含链节的数目,聚乙烯的聚合度为n。

【归纳总结】
(1)“三馏”的比较
干馏蒸馏分馏
原理隔绝空气、高温下使物
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

产物为沸点相近的各组
分组成的混合物
反应
类型
化学变化物理变化物理变化名称定义目的
裂化在一定条件下,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

提高轻质油的产量,特别是提高汽车油产

裂解在高温下,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
二、环境保护与绿色化学
1.环境问题的含义:是指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。

2.保护环境工作者当前的任务:对环境情况的监测;三废(废气、废水、废渣)的治理;寻找源头治理环境污染的生产工艺要较好地完成这些任务,都离不开化学知识。

3.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。

4.六大环境问题:
尽量减少或彻底消除使用和产生有害物质。

它研究对环境没有任何副作用的化学试剂、化学制品和化学工艺。

(1)绿色化学的特点: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、催化剂、溶剂;开发绿色工艺;开发和生产绿色产品。

(2)“原子经济”:“原子经济”要求反应物的原子全部转变成最终产物,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物。

化学反应的“原子经济”好坏用原子利
用率来衡量:原子利用率=期望产物的总质量
生成物的总质量
×100%。

【归纳总结】
(1)煤的干馏必须是在隔绝空气的条件下进行的,原因是煤在高温下与空气中的O2易发生化学反应。

(2)煤的干馏、气化和液化,石油的裂化和裂解均为化学变化,石油的分馏属于物理变化。

(3)煤的气化、液化的目的是把煤转变为清洁能源,提高煤的燃烧效率;石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油;石油裂化的目的是为了提高轻质油特别是汽油的产量和质量;石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯、丁二烯等短链不饱和烃。

(4)绿色化学、白色污染与颜色无关:绿色化学不是被动地治理污染而是主动地防止环境污染,只有从根本上切断污染源,才能真正的做到保护环境;白色污染是指生活、生产中废弃的塑料制品而造成的污染。

【当堂检测】
1. 环境污染已成为人类社会面临的重大威胁,下列各项中与环境污染无关的是( )
①温室效应②赤潮③酸雨④光化学污染⑤臭氧空洞⑥水俣病⑦潮汐现象⑧水华⑨地方性甲状腺肿大
A.⑥⑧B.④⑤ C.①②③ D.⑦⑨
2.下列对有机高分子化合物的认识不正确的是( )
A.有机高分子化合物称为聚合物或高聚物,是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的
B.有机高分子化合物的相对分子质量很大,但其结构是若干链节的重复
C.聚乙烯(CH2—CH2)是由乙烯加聚生成的纯净物
D.高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
3.某混合气体依次通过溴水(使其褪色),通过灼热的氧化铜(使其黑色变红色),通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色),通过澄清石灰水(石灰水由清变浑再变清),最后剩余气体在空气中点燃,火焰呈淡蓝色,下列符合上述条件的混合气体是( )
A.水煤气B.焦炉气 C.石油液化气 D.高炉煤气
4. “绿色化学”要求从技术、经济上设计出可行的化学反应,尽可能减少对环境的副作用。

下列化学反应中,你认为最不符合绿色化学概念的是( )
A.用氨水吸收硫酸厂的尾气:SO2+2NH3+H2O===(NH4)2SO3
B.除去硝酸工业尾气中的氮氧化物:NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O
C制硫酸铜:Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O
D.制硫酸铜:2Cu+O22CuO,CuO+H2SO4(稀)===CuSO4+H2O
5. 为制取硝酸铜,某同学设计了如下四种方法:(Ⅰ)铜与浓硝酸反应制取硝酸铜(Ⅱ)铜与稀硝酸反应制取硝酸铜(Ⅲ)铜先在空气中灼烧生成氧化铜,再跟硝酸反应制取硝酸铜(Ⅳ)铜与硝酸银溶液反应制取硝酸铜
(1)方法(Ⅱ)中被氧化的Cu与被还原的硝酸的物质的量之比是________。

(2)“绿色化学”是当今社会人们提出的一个新概念。

在“绿色化学工艺”中,杜绝污染源,
提高原子利用率是绿色化学的重要衡量指标。

试从“绿色化学”和经济效益角度考虑,大量制取硝酸铜宜采用以上第________种方法,原因是______________________。

答案与解析
5 (2)Ⅲ每生成 1 mol Cu(NO3)2方
法(Ⅰ)、(Ⅱ)中有大气污染物NO2
和NO产生,且原子利用率低;方
法(Ⅲ)无污染物产生,且原子利用
率高,符合绿色化学的要求;方法
(Ⅳ)要消耗较贵的硝酸银,经济效
益差
虑两点:①节约原料;②副产品对环境污染
小。

四种实验方法所发生的反应分别如下
(Ⅰ)Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+
2H2O(Ⅱ)3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑
+4H2O(Ⅲ)2Cu+O22CuO、CuO+
2HNO3===Cu(NO3)2+H2O
(Ⅳ)Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag。