邳州市第二中学高中化学必修2课件4-2资源的综合利用环境保护

第四章化学与自然资源的开发利用第四章第二节资源的综合利用环境保护(1课时)新情境·激趣入题方法警示探究新知识·导学探究新思维·名师讲堂zxxk新提升·达标作业新考题·随堂自测新情境·激趣入题迄今为止，煤仍是人类使用的主要能源之一，同时也是重要的化工原料。煤燃烧时不仅产生我们所需要的能量，同时还会生成大量的二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物。采取哪些措施可以减少煤燃烧对环境造成的污染？物质文明的快速发展给人们的生活水平带来了快速的提高，但是物质文明发展的同时也给人们生产了垃圾，带来了烦恼，同学们对发展生产和保护环境有何看法？新知识·导学探究●新知导学1．煤的综合利用(1)煤的组成煤是由□1________和少量□2________组成的复杂混合物，主要含□3________，还含有少量□4________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□11________。(2)综合应用：①天然气是一种清洁的化石燃料。②作为一种化工原料，主要用于□12________和□13_______等。3．石油的综合利用(1)石油的组成石油是由多种□14________组成的混合物。(2)石油的综合利用4．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料：□18________________________。(2)实例：制取聚乙烯反应的化学方程式为：□19________________________________________(3)四个概念5．环境保护(1)环境问题的含义指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的□26________，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。(2)当今化学工作者面临的重要任务环境情况的监测、三废的治理、寻找源头治理环境污染的生产工艺等。(3)三废①废气：大气污染物主要来自□27________和工业生产过程中产生的□28________及其□29________。②废水：含有复杂的成分，任意排放会导致□30_________________的污染。③废渣：对废渣等固体废弃物的处理兼有□31________和□32________两个重要目的。6．绿色化学(1)核心利用化学原理□33______________________________。(2)原子经济的含义原子经济要求反应物中的原子全部转化为□34_______，这时原子利用率达到□35________________。自我校对：□1有机物□2无机物□3碳元素□4氢、氧、氮、硫□5隔绝空气加强热使之分解□6煤的焦化□7焦炉气□8煤焦油□9可燃性气体□10C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)□11甲烷□12合成氨□13生产甲醇□14碳氢化合物□15原油中各组分沸点的不同□16链状烃□17环状烃□18塑料、合成橡胶和合成纤维□19nCH2===CH2――→催化剂CH2—CH2n□20小分子化合物□21CH2===CH2□22最小重复结构单元□23—CH2—CH2—□24链节的数目□25n□26生态环境破坏□27化石燃料燃烧□28废气□29携带的颗粒物□30土壤、水源□31减少环境污染□32资源回收利用□33从源头上减少和消除工业生产对环境的污染□34期望的最终产物□35100%●自主探究1．(1)煤中含有苯等芳香烃，通过煤的干馏可以得到粗苯，对吗？(2)煤的气化、液化同水的汽化、液化一样，均属于物理变化，对吗？提示：(1)不对，煤中不直接含有苯等芳香烃，而是在干馏时生成了芳香烃。(2)不对，煤的气化和液化均发生了化学变化。2．依据绿色化学的含义，能否指出“绿色化学”的特点？提示：(1)开发绿色反应，将原子利用率提高到100%。(2)使用无毒、无害的原料、催化剂、溶剂。(3)开发绿色工艺。(4)开发和生产绿色产品。3．如何区分直馏汽油和裂化汽油？提示：直馏汽油与裂化汽油的区别：直馏汽油：石油经常压蒸馏制得的。主要含C5～C11的烷烃、环烷烃和芳香烃等。与溴水不反应，可作为溴的萃取剂。裂化汽油：重油经热裂化或催化裂化制得的。主要含C5～C11的烷烃、烯烃、二烯烃等。能使溴水、KMnO4(H＋)溶液褪色。4．我们学过的四种基本反应类型中，最符合绿色化学原则的是哪种？在有机化学反应中有哪种？提示：最理想的“原子经济”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(期望产物总质量与生成物总质量之比)为100%。由此出发，可以结合课本绿色化学示意图思考上述问题。绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除环境污染。我们学过的四种基本反应类型包括：化合反应、分解反应、置换反应和复分解反应，其中只有化合反应产物唯一，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%，其他三种反应的反应产物不唯一，是两种或两种以上，所以他们的原子利用率小于100%。因此，其中最符合绿色化学原则的是化合反应。在有机化学反应中，取代反应、氧化反应、酯化反应、水解反应、裂解反应等产物均不唯一，而加成反应产物唯一。因此，其中只有加成反应原子利用率为100%，最符合绿色化学原则。新思维·名师讲堂知识点1煤、石油和天然气的综合利用●思维导图●教材点拨1．煤的综合利用(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，其组成以碳元素为主，还含有少量的H、O、N、S等元素。(2)煤的综合利用(3)煤的干馏：①定义：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。特别提示：煤的干馏又叫煤的焦化。从干馏产物中可获得燃料及多种化工原料。煤的成分复杂，煤在干馏时发生的变化肯定也复杂啦！可以说发生了复杂的物理变化和化学变化！②干馏实验装置图：③干馏的主要产品和用途：产品主要成分用途焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐粗苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料酚类、萘染料、医药、农药、合成材料出炉煤气煤焦油沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨、电石、燃料(4)煤的气化和液化①气化：煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等，化学方程式为C＋H2O(g)=====高温CO＋H2。②煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料；也可以间接液化，先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等。(5)煤综合利用的重要意义：①减少煤燃烧产生的大量SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。②提高煤燃烧的热效率——煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也得以提高。③提取煤中的化学原料——在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理，做到既消除污染又充分利用资源。2．石油的综合利用(1)石油的组成石油主要是由多种烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成的混合物，无固定熔、沸点。除含C、H元素外，还含有S、O、N等元素。(2)石油的分馏利用原油中各组分沸点不同，将复杂的混合物进行分离的过程。分馏是利用蒸馏的原理。加热石油，沸点低的烃先气化，经冷凝后分离出来；再冷凝出沸点高的烃。最终就可以将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物了。分馏得到的产物(又叫馏分)就不是纯净物而是混合物，同时也要注意石油分馏属于物理变化。(3)石油的裂化和裂解①裂化：概念将含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂成为含碳原子数较少、沸点较低的烃的过程分类热裂化和催化裂化目的提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油)的产量，特别是提高汽油的产量注意事项①裂化属于化学变化②裂化所得轻质油和直接分馏所得轻质油的区别是前者含有不饱和烃，因此裂化汽油可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色②裂解：采用比石油裂化更高的条件，使某些石油加工产品转化为分子内含碳原子数更少、沸点更低的气态化工原料的方法。温馨提示：裂化是为了提高汽油的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物；裂化温度一般不超过500℃，而裂解温度一般是在700℃～1000℃，所以裂解是深度裂化。③石油裂化和裂解的代表反应：在石油裂化和裂解的过程中，烃发生了复杂的化学变化，以下是这些变化的主要代表。C16H34――→催化剂加热、加压C8H18＋C8H16十六烷辛烷辛烯C8H18――→催化剂加热、加压C4H10＋C4H8辛烷丁烷丁烯C4H10――→催化剂加热、加压CH4＋C3H6丁烷甲烷丙烯C4H10――→催化剂加热、加压C2H4＋C2H6丁烷乙烯乙烷由上述反应可知，石油裂化、裂解的末端产物中含有乙烯、丙烯、甲烷等，它们都是重要的基本化工原料。温馨提示：含较多碳原子的烷烃发生裂解反应时，碳、氢原子分为两部分，生成另一种烷烃和一种烯烃；烷烃可继续上述反应，直到碳原子数较小为止。(4)石油的催化重整石油中的链状烃――→加热催化剂结构重新调整――→转化环状烃――→目的获取苯、甲苯等基本化工原料4.以煤、石油和天然气为原料生产合成材料(1)三大合成材料塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料，都主要是以煤、石油和天然气为原料生产的。(2)合成高分子化合物①乙烯合成聚乙烯：乙烯分子中的双键可断裂而与其他物质发生加成反应。在适当温度、压强和有催化剂存在的条件下，乙烯也可以发生自身加成反应，形成相对分子质量巨大的高分子化合物——聚乙烯：CH2===CH2＋CH2===CH2＋CH2===CH2＋……―→—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—CH2—……这个反应可以用下式简单表示为：nCH2===CH2―→CH2—CH2n(3)生产合成材料的四个概念①加聚反应：含有碳碳双键的相对分子质量小的化合物，在一定条件下，相互结合成相对分子质量大的高分子，这样的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。②单体：在形成聚乙烯这种高分子化合物时，反应物为乙烯，乙烯称为单体。③链节：聚乙烯分子中的重复结构单元—CH2—CH2—称为链节。④聚合度：聚乙烯分子中的n称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。(4)高分子化合物的合成：高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉，也有人工合成的聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(又称有机玻璃)、合成橡胶等合成高分子化合物都是由加聚反应制得的。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。高分子化合物的判断方法：一般是看分子式中是否含有n，如果有则是高分子化合物，如果没有则一定不是高分子化合物。5．由加聚反应生成高聚物的单体的判断(1)凡链节中主碳链为两个碳原子，其单体必为一种，将链节中两个单键闭合即为单体。如(2)凡链节中主碳链为4个碳原子，无碳碳双键结构，其单体必为2种，从主键中间断开后，再分别将两个键闭合即得单体。(3)凡链节中主碳链为4个碳原子，含有碳碳双键结构，其单体为一种，属二烯烃。的单体为●典例透析【典例1】下列说法中错误的是()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【解析】汽油中包含C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到，也可由C18以上的烷烃经催化裂化得到，A、B选项正确；煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，其中不含苯和甲苯，但经过干馏后，发生复杂的物理化学变化可以产生苯及甲苯等物质，所以C选项正确，D选项错误。【答案】D【点拨】煤、石油、天然气这部分知识相对简单，考试要求也不高，但是一定要把一些基础知识如化石燃料、煤的干馏、石油的裂解、裂化等概念理解透彻。【典例2】某高分子化合物的部分结构如下，下列说法不正确的是()【解析】—Cl在上、下都是相同的，则其结构简式为【答案】AB【点拨】有机高分子化合物虽然相对分子质量很大，但它们的结构并不复杂，通常是由简单的结构单元重复连接而成的，做题时根据高分子链的结构特点，结合单体间可能发生的反应，找出其链节。书写聚合物的化学式可先写出单