第二节　
资源综合利用　环境保护
一、煤、石油和天然气的综合利用
1.煤、石油和天然气的组成:
有机物
无机物
甲烷
碳氢化合物
2.煤、石油和天然气的加工及利用:
(1)煤的加工及利用。
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
煤焦油
(2)天然气的加工及利用。
①日常生活用作_____。
②化工生产主要用于_______和生产甲醇等。
燃料
合成氨
(3)石油的加工及利用。
沸点
链状
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料:
(1)三大合成材料:①_____;②_________;③_________。
(2)合成高分子的反应——加聚反应。
①定义:在适当温度、压强和催化剂存在的条件下,不饱和化合
物发生自身_____反应形成相对分子质量巨大的高分子化合物的反应。
塑料
合成橡胶
合成纤维
加成
②相关概念。
单体——生成高分子化合物的小分子化合物。
链节——高分子化合物中的最小重复_________。
聚合度——高分子化合物中所含的_____的数目。
例如,聚乙烯的生成
结构单元
链节
单体
链节
聚合度
二、环境保护与绿色化学
1.环境问题: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.环境保护的任务:
(1)环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定,
提供可靠的分析数据。
(2)三废的治理:工业三废是指_____、_____、_____,是主要的
环境污染物。
(3)寻找源头治理环境污染的生产工艺:杜绝_______的排放,能
从根本上解决环境问题。
废水
废气
废渣
污染物
3.绿色化学:
100%
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源,也是新型清洁能源。
(　　)
(2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。(　　)
(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。(　　)
(4)天然气的主要用途就是作燃料。(　　)
(5)石油裂解气可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。(　　)
【答案解析】
1.(1)×。分析:煤、石油和天然气是不可再生能源,是传统能源,煤和石油燃烧时会产生大量污染物,不会是清洁能源。
(2)×。分析:在空气中直接加热煤会燃烧,煤的干馏是在隔绝空气的条件下加强热使之分解的过程。
(3)×。分析:二氧化碳是空气的组成成分,含量过大时会引起温室效应,但不属于大气污染物。
(4)×。分析:天然气在日常生活中主要作燃料,但在工业上主要作化工原料,如合成氨、生成甲醇等。
(5)√。分析:石油裂解气中含有乙烯等不饱和烃,能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。
2.下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(　　)
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可发生加成反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.煤就是碳,属于单质
【解析】选C。石油裂解得到多种烃的混合物,石油产品中的烷烃不能发生加成反应,天然气是一种清洁的化石燃料,煤是由复杂的有机物和无机物组成的混合物,主要元素是碳。
3.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是(　　)
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.将煤变为煤饼作燃料
D.将石油裂解制得乙烯等化工原料
【解析】选C。煤的综合利用包括煤的干馏、气化和液化;石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解、重整等。煤变成煤饼,并未改变其成分及结构,不属于煤的综合利用。
4.下列变化属于化学变化,且产物中有气体、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
【解析】选C。煤干馏的产品中焦炭是固体,煤焦油是液体,焦炉气是气体。
5.石油裂化的主要目的是为了(　　)
A.提高轻质液体燃料的产量
B.便于分馏
C.获得短链不饱和气态烃
D.提高汽油的质量
【解析】选A。石油裂化的目的是为了提高轻质液体燃料的产量和质量,其中以产量为主要目的。
6.下列环境问题与所对应的物质不相关的是(　　)
A.温室效应——二氧化碳
B.光化学污染——二氧化氮
C.酸雨——二氧化碳
D.白色污染——一次性塑料制品的使用
【解析】选C。酸雨主要是硫和氮的氧化物与水反应形成的。
一、化学中的“三馏”和“两裂”
1.化学中“三馏”的比较:
2.化学“两裂”的比较:
【警示】
(1)煤干馏时一定要隔绝空气,目的是防止煤在空气中燃烧。
(2)由于石油中有些物质的沸点很接近,所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。
(3)直馏汽油和裂化汽油的成分不同,性质有明显的区别,直馏汽油的成分为饱和烃,裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物,故裂化汽油可以发生加成反应,可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。
【微思考】
(1)从煤的干馏产物中可以分离出苯或甲苯,煤中含有苯、甲苯等物质吗?
提示:煤是有机物和少量无机物构成的复杂混合物,本身不含有苯、甲苯等物质,在干馏时发生化学变化生成了这些物质。
(2)能否用裂化汽油萃取溴水中的溴单质?
提示:不能。裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物,不饱和烃可以与溴水发生加成反应,无法达到萃取溴的目的。
【过关题组】
1.(2014·唐山高一检测)下图是实验室干馏煤的装置图,结合下图回答问题。

(1)指出图中仪器名称:
a________;b________;c________;d________。
(2)装置c的作用是______,d中的液体有______和________。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体是________,火焰的颜色是________色。
(4)下列叙述错误的是________。
A.煤发生了化学变化
B.d中液体显碱性
C.d中液体不分层
D.e处的气体可以还原氧化铜,可以使溴水褪色
【解题探究】
(1)煤的干馏产物有哪些?
提示:煤的干馏产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。煤焦油又含有苯、甲苯、二甲苯等有机物;出炉煤气包括焦炉气(氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯)、粗氨水、粗苯等。
(2)分离有机物液体混合物的常用方法又有哪些?
提示:分离有机物液体混合物常用蒸馏的方法。
【解析】煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气,出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等,经c装置的降温和冷凝,粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集,则液体显碱性;焦炉气中氢气、一氧化碳都具有还原性,可用于还原氧化铜,H2、CO、CH4燃烧产生蓝色火焰;焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色;煤焦油是有机物的液态混合物,应采用分馏的方法分离。
答案:(1)酒精喷灯　硬质玻璃管　水槽　U形管
(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝　粗氨水　煤焦油
　分馏
(3)焦炉气　蓝　(4)C
2.(双选)(2014·哈尔滨高一检测)下列说法中,正确的是(　　)
A.石油有固定的沸点,所以可进行分馏
B.重油经过催化裂化可以得到汽油
C.在石油加工过程中经过减压蒸馏可得到石蜡油
D.石油分馏和煤的干馏均为化工原料乙烯的主要来源
【解析】选B、C。石油是混合物,没有固定的沸点,A错误;重油经过催化裂化目的是得到汽油,B正确;减压蒸馏可得到石蜡油和机油等,C正确;石油分馏所得的馏分是烷烃的混合物,得不到乙烯,煤的干馏得到的乙烯很少;乙烯的主要来源是石油的裂解,D错误。
【互动探究】
(1)题1中b中剩余的固体是什么?
提示:煤干馏后剩余的固体是焦炭。
(2)题2中重油经过催化裂解得到的物质是什么?
提示:重油经过催化裂解得到乙烯、丙烯、甲烷等重要化工原料。
【变式训练1】 (2014·兰州高一检测)下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是(　　)
A.煤的干馏是将煤在空气中加强热使之分解的过程
B.煤的气化是将其通过物理变化转化为气态的过程
C.天然气除了作燃料之外,还可用于合成氨和生产甲醇
D.石油分馏可获得乙酸、苯及其衍生物
【解析】选C。煤的干馏是在隔绝空气的条件下加强热使之分解的过程,A项错误;煤的气化是碳与水蒸气发生化学反应,生成水煤气的过程,B项错误;石油分馏不可能得到乙酸,D项错误。
【变式训练2】下列说法正确的是(　　)
A.石油分馏获得的汽油是纯净物
B.石油的裂化是物理变化
C.煤干馏后可以得到粗苯
D.石油的裂解可以得到氯乙烯
【解析】选C。分馏是利用物质沸点不同来分离液体物质的方法,石油分馏时得到的每一种馏分仍为混合物,A错误;石油裂化是指在一定条件下将含碳原子数较多,相对分子质量较大的烃断裂为含碳原子数较少,相对分子质量较小的烃的过程,属化学变化,B错误;煤干馏可以得到粗苯、煤焦油等物质,C正确;石油是烃类物质的混合物,裂解产物仍然为烃,不会生成氯乙烯,D错误。
二、六大环境问题
【微思考】
(1)NOx能引起哪些大气污染?
提示:NOx能引起酸雨、臭氧层破坏和光化学烟雾。
(2)防止环境污染,用化学方法处理“工业三废”是一种重要的手段。这种措施是否符合绿色化学的理念?
提示:不符合。绿色化学的核心是利用化学原理从源头上消除或减少对环境的污染,即不产生或少产生污染物,而不是产生污染后再治理。
【过关题组】
1.化学与环境密切相关,下列有关说法正确的是(　　)
A.CO2属于大气污染物
B.酸雨是pH小于7的雨水
C.CO2、NO2或SO2都会导致酸雨的形成
D.大气中CO2含量的增加会导致温室效应加剧
【解题指南】解答本题要注意以下两点:
(1)二氧化碳不是大气污染物,但是却可以引起环境问题。
(2)酸雨的成因与NO2或SO2有关。
【解析】选D。常见的大气污染物有:颗粒物、二氧化硫、三氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、碳氢化合物等。二氧化碳不属于大气污染物,A项错误;酸雨是pH小于5.6的降雨,B项错误;酸雨是由氮的氧化物和硫的氧化物引起的,二氧化碳不会引起酸雨,C项错误;全球气温变暖的温室效应,城市中的热岛效应,还有海洋中的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等其产生都和二氧化碳的排放有关系,D项正确。
2.(2014·邯郸高一检测)酸雨根据污染源的不同,分为硫酸型酸雨和硝酸型酸雨,我国长江流域(如江西、湖南、湖北及四川)以燃烧煤炭为主,其酸雨为硫酸型,广东沿海地区以燃烧石油为主,其酸雨为硝酸型。某研究性学习小组取两份不同地区酸雨(标为1号和2号)进行酸度分析,分析方法是每隔1小时测定其pH,测得结果如下:
根据数据回答下列问题:
(1)用化学方程式表示硫酸型酸雨的形成过程
_____________________________,_____________________,
___________________________________________________。
(2)1号酸雨属于________(填“硫酸”或“硝酸”,下同)型,2号酸雨属于________型。
【解析】以煤炭为燃料的地区主要形成硫酸型酸雨,煤炭中含
有较多的硫。S SO2 H2SO3 H2SO4,由于
H2SO3 H2SO4,从弱酸变为强酸,pH减小。以石油为燃料
的地区主要形成硝酸型酸雨,石油中含氮元素相对较多,燃烧
产生氮氧化物,氮氧化物与水作用形成硝酸,其pH相对稳定。
答案:(1)S+O2 SO2
SO2+H2O====H2SO3
2H2SO3+O2====2H2SO4
(2)硫酸　硝酸
【方法规律】酸雨形成的化学反应
(1)酸雨形成多数由于化石燃料的燃烧。
①含有硫的煤燃烧生成二氧化硫:
S+O2 SO2;
②二氧化硫和水作用生成亚硫酸:
SO2+H2O====H2SO3;
③亚硫酸在空气中可氧化成硫酸:
2H2SO3+O2====2H2SO4。
(2)氮氧化物溶于水形成酸。
雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。
①闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮:
N2+O2 2NO;
②一氧化氮不稳定,在空气中氧化成二氧化氮:
2NO+O2====2NO2;
③二氧化氮和水作用生成硝酸:
3NO2+H2O====2HNO3+NO。
【变式训练】发展“绿色食品”,避免“白色污染”,增强环保意识是保护环境、提高人类生存质量的重要措施。请回答(1)(2)两题。
(1)“绿色食品”是指________。
A.绿颜色的食品
B.有叶绿素的营养食品
C.经济附加值高的食品
D.安全无公害的营养食品
(2)通常所说的“白色污染”是指________。
A.冶炼厂的白色烟尘
B.石灰窑的白色粉尘
C.聚乙烯等白色塑料垃圾
D.白色建筑废料
【解析】根据“绿色食品”的概念可判断(1)中D项正确;“白色污染”指废弃塑料制品对环境造成的污染,这些塑料通常呈白色,故称“白色污染”,因此(2)中C项正确。
答案:(1)D　(2)C