第四章 化学与自然资源的开发利用
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
无机物
有机物
C 元素为主
H 、N、S、O
等元素— 少量
Si Al Ca Fe
污染环境
COx NOx SO2
等烟尘
（1）煤的组成
1、从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
煤渣
（2）煤的干馏
将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏（煤的焦化)
·煤干馏的主要产物:
焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭
（3）煤的气化
在一定条件下把煤及其干馏物转化为可燃性气体过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（CO、H2) 。
（4）煤的液化
在一定条件下将煤转化为液体燃料——又称人造石油，可继续精制成汽油、柴油、液化石油气、甲醇。在石油资源日益减少的情况下，煤的液化具有十分诱人的前景。
（4）煤的液化
①煤的直接液化:
·使煤与氢气作用生成液体燃料。
②煤的间接液化:
·先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作
用下合成甲醇等。
甲醇常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃机的燃料。
（1）天然气的组成及其综合利用
天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。
2 、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
天然气的综合利用
天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成 和生产 等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。
氨
甲醇
（2）石油的组成及其综合利用
①石油的成分：
按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物
石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。
按元素来看：碳、氢含量为97%--98%
②石油炼制：
a、石油的分馏
b、石油的催化裂化
c 、石油裂解（深度裂化）
d、石油催化重整
a、石油的分馏
·利用原油中各组分的沸点不同将复杂的
混合物分离成简单混合物的过程。
b、石油的催化裂化
提高轻质液体燃料的产量。
（1）裂化的目的：
（2）裂化的原理：
在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。
裂解的目的：
获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
c 、石油裂解（深度裂化）
d、石油催化重整
通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。
（3）生产合成材料
①原料:
石油、煤、天然气
②合成材料基本特征：
相对分子质量很大，属于高分子化合物
③合成材料的合成原理：
加聚、缩聚
例如：乙烯合成聚乙烯
丙烯合成聚丙烯
（聚乙烯）
（单体）
（链节）
(n 为聚合度)

丙烯
聚丙烯
·缩合聚合反应（缩聚反应）
单体间（小分子）相互反应而成高分子化合物，同时还生成小分子（如水、氨等分子）的反应。
酚醛树脂
苯酚
甲醛
如：氨基酸以缩聚反应生成蛋白质, 对苯二甲酸和乙二醇以缩聚反应生成涤纶 p98
“神州”五号航天员穿的航天服,是用一种特殊的高强度涤纶制成的（头盔和手套除外）
合成材料概况：
随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命 — 人工合成材料;
合成材料的原料丰富、制造加工简单,性能千变万化;
塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料。 黏合剂、涂料也属于合成材料。
塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料（电木），一旦加工成型就不会受热熔化。
常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。
单体：
CH2＝CHCH3
聚丙烯
聚苯乙烯
单体：
单体：
聚甲基丙烯酸甲酯
酚醛塑料
单体：
苯酚、甲醛
聚四氟乙烯
单体：
CF2＝CF2
二、环境保护与绿色化学
被污染的小河
乱扔导致的污染
传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头减少和消除污染。
·绿色化学又称环境友好化学，
它的主要特点是：
1．充分利用资源和能源，采用无
毒、无害的原料；
2．在无毒、无害的条件下进行反
应,以减少废物向环境排放；
3．提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”
4．生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。
·绿色化学给化学家提出了一项新的挑战，国际上对此很重视。1996年，美国设立了“绿色化学挑战奖”，以表彰那些在绿色化学领域中做出杰出成就的企业和科学家
练 习
1.工业“三废”指的是 、 、 。
2.20世纪80年代开始面临三大全球性环境问
题,下列不属于三大全球性环境问题的是
A 酸雨 B 臭氧空洞
C 气候变暖 D 白色污染
3.我国三峡工程有发电、防洪、环保三大功
能。三峡工程的建成代替火力发电对环境
保护的最大贡献是有助于控制
废渣
废气
废水
D
1)温室效应
2)形成酸雨
3)空气中的固体颗粒浓度
4 . 1986年4月，前苏联乌克兰基辅北部的切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸起火，造成死亡31人，237人受伤，13万居民紧急疏散。这些死伤者主要受到了（ ）
A 毒气伤害 B 噪声污染
C 电磁波伤害 D 放射性污染
D
.大力推广使用无磷洗涤剂，是因
为含磷、氮物质大量使用，会造
成 湖泊的（ ）
A 水生物死亡
B 富营养化，产生“水华”现象
C 金属污染 D 氢化物污染
B
1、大气污染：来自工业废气, 汽车尾气,
生活废气(硫与氮的氧化物,碳氧化物,碳
氢化物;卤素化合物;放射性)
人类保护伞的洞——臭氧层被破坏
空中死神——酸雨
全球变暖——温室效应
光化学烟雾
无形杀手——居室污染
环境污染的类别：
2、水污染：来自工业废水、生活废水(无
机物, 重金属盐类,营养物有机物, 洗
涤剂, 石油)
·水体富营养化（N、P、K、S的化合物）
·（生活污水、农田排水、化肥、合成洗 涤剂、工业废水引起藻类、浮游生物暴发性繁殖——赤潮、水华） p101
重金属污染：
如 汞、镉、铅、铬、砷
猫自杀事件——水俣病（汞污染）
骨骼畸形变脆——骨痛病（镉污染）
智力发展隐性杀手——铅污染
3、土壤污染
来自工业垃圾、生活垃圾、废水、化肥、农药残留(Cl,P,S)、放射物质残留
4、噪声污染 5、辐射污染
6、食品污染：
2月02日：国际湿地日
3月22日：世界水日
4月22日：地球日
5月31日：世界无烟日
6月05日：世界环境日
6月17日：世界防治荒漠化和干旱日
7月11日：世界人口日
9月16日：国际保护臭氧层日
10月4日：世界动物日
10月16日：世界粮食日
12月29日：国际生物多样性日
世界环境日
把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上越来越多人的共识。请看 ---
练 习
1.含有碳元素的混合物是 （ ）
①二氧化碳， ②石灰石， ③甲烷，
④天然气， ⑤一氧化碳， ⑥石油，
⑦乙醇， ⑧煤，⑨醋酸，⑩水煤气。
A．①②③④⑤ B．⑥⑦⑧⑨⑩
C．①③⑤⑦⑨ D．②④⑥⑧⑩
D
2.下列燃料燃烧不会造成环境污染的是
A.煤 B.酒精 C．汽油 D.氢气
BD
4.下列各气体属于纯净物的是 （ ）
A．天然气 B．水煤气
C．甲烷 D．液化石油气
C
3.在相同条件下，对环境污染程度最小的燃
料是（ ）
A.液化气 B.煤油 C.煤饼 D.木柴
A
5.下列关于煤的叙述中不正确的是（ ）
A．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
B．煤的干馏过程属于化学变化
C．煤是由多种有机物组成的混合物
D．煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的
氢、氮、硫、氧等元素。
C
6.下列说法正确的是（ ）
A．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有
效途径
B．煤的干馏过程属于物理变化，通过干馏可
以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品
C．煤里主要含有碳及少量的其它元素，工业
上大量燃烧含硫燃料是形成“酸雨”的主
要原因
D．煤是由非常复杂的无机物和有机物组成的
化合物
AC
7.下列物质中属于高分子化合物的是
①硫化橡胶 ②蔗糖 ③油脂
④酚醛树酯 ⑤蛋白质
A．①②③④⑤ B．①③④⑤
C．①②④⑤ D．①④⑤
D
8.按照绿色化学原则，下列反应符合最
理想原子经济性的是（ ）
A．乙烯与氧气在银催化作用下生成环
氧乙烷
B．乙烷与氯气反应制备氯乙烷
C．苯与乙醇在一定条件下生产乙苯
D．乙醇与浓硫酸共热制备乙烯
A
9.石油的分馏和煤的干馏两种变化，本质
上的不同是（ ）
A．加热的温度二者不同
B．获得的产品二者不同
C．前者是物理变化，后者是化学变化
D．前者不需要隔绝空气，后者需隔绝空气
C
10.下列说法正确的是（ ）
A．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的
有效途径
B．煤的干馏过程属于物理变化，通过干馏
可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品
C．煤里主要含有碳及少量的其它元素，工
业上大量燃烧含硫燃料是形成“酸雨”
的主要原因
D．煤是由非常复杂的无机物和有机物组成
的化合物
A C
11.下列关于乙烯和聚乙烯的叙述不正确的是
D
A．乙烯常温下是气体，为纯净物；聚乙烯常
温下是固体，为混合物
B．乙烯的化学性质比聚乙烯活泼
C．取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，生
成的 CO2 和 H2O 的质量分别相等
D．取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后，
生成的 CO2 和 H2O 的物质的量分别相等
12.下列说法错误的是
A．石油是只含有的烷烃，可以通过石油的分
馏得到汽油
B．含以上烷烃的重油经过催化裂化可以得
到汽油
C．石油的分馏是一个化学过程
D．石油裂解得到的裂解气中含不饱和的烯烃
本题主要考查石油的成分和石油的炼制，裂化是将大分子的烃转化为小分子的烃，得到轻质汽油。裂解主要是将长链的烃断裂为短链的，目的得到化工原料。裂化和裂解的产物中都有不饱和烃。
C
13.请将石油产品汽油、柴油、煤油、沥
青、液化石油气按其组成物质分子中
碳原子数递增的顺序排列
汽油、柴油、煤油、沥青
石油炼制的目的是将混合物进行一定程度分离，通过分离将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，其中混合物的沸点范围越低，则混合物中烃分子所含碳原子数越少。
14.下列说法错误的是（ ）
A．石油中含有的烷烃，可以通过石油的分馏得到
汽油
B．含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
D
石油的分馏和裂化都得到汽油，煤经高温干馏后所得的煤焦油中含有苯和甲苯，而不是煤中含有苯和甲苯。
15.下列物质中，有固定熔沸点的是（ ）
A．汽油 B．煤 C．苯 D．煤焦油
C
16.下列石油的炼制和加工的过程，属于化学
变化的是（ ）
A．常压分馏 B．减压分馏
C．裂化 D．裂解
C D
17.空气污染下列叙述错误的是： （ ）
A．温室效应是CO具有增高地球温度的效应造成的
B．破坏臭氧层的主要物质是氟氯烃等物质
C．CO能与血红蛋白形成稳定的化合物，降低血液
输入氧的能力
D．酸雨主要是雨水与 SO3或 SO2反应，最终形成
的H2SO4、还有少量的 NO2 及 CO2 和水反应生
成的 HNO3与 H2CO3 造成的
C
解析 A温室效应是CO2浓度增高所致。D中含硫的物质燃烧生成SO2，SO2在一些催化剂作用下生成SO3，SO3被水吸收成H2SO4或SO2与水反应生成H2SO3，H2SO3再被氧化成H2SO4。空气中NO2（汽车尾气）与H2O反应生成HNO3或NO和O2，水反应生成HNO3。