多种形式的资源利用
从资源到环境……
1. 煤、石油和天然气的综合利用
2. 环境保护与绿色化学
第二节 资源综合利用 环境保护
1.了解了解煤、石油的提炼方法与产品；
2.理解煤、石油综合利用的原因和意义；
3.以乙烯为例，认识聚合反应，高分子化
合物并了解高分子材料在生活中的应用
及可能带来的环境问题；
4.认识化学在环境保护中的作用，树立绿
色化学观念。
以小组讨论为主，让学生在给出的讨论题目下将知识目标逐个实现。
体会化学在自然资源开发和利用中的意义和作用，加强学生的环保意识，培养学生绿色化学的理念。
煤干馏、石油分馏及裂化的原理。
重点
难点
石油裂化、聚合物单体的判断。
1.1 从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
（1）煤的组成：
1.1.1 煤
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，以C为主，含少量H、O、N、S等。
1. 煤、石油和天然气的综合利用
将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化。可得到焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油和焦炭等。
（2）煤的干馏：
（3）煤的气化：
将煤转化成可燃性气体的过程。
将煤直接与氢气作用生成液体燃料称为直接液化；将煤先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇的过程成为间接液化。
（4）煤的液化：
（1）石油的组成：
1.1.2 石油
石油又称原油，是在地下深处开采的棕黑色粘稠性可燃液体，由各种烷烃、环烷烃和芳香烃等多种碳氢化合物组成的混合物。
主要含C、H，还含少量O、N、S等。
利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。可得到汽油、煤油、柴油和重油等。
（2）石油的分馏：
石油的裂化就是在一定条件下，将相对分子质量较大，沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃过程，又称催化裂化。
（3）石油的裂化和裂解：
例如：
这里的汽油为裂化汽油，含不饱和键；通过石油分馏得到的汽油叫直馏汽油，只含饱和键。
石油的裂解（深度的裂化）是将石油分馏产品在比裂化更高的温度（700℃~800℃甚至更高）下，使烃分子中的化学键发生更大程度的断裂，以获得乙烯丙烯等不饱和小分子烃的过程。
例如：
在催化剂作用下，将链状烃结构重新调整转化为环状烃的过程。
（4）石油的催化重整：
（1）天然气的组成：CH4为主。
1.1.3 天然气
（2）天然气的应用：合成氨，甲醇等。
1.2 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。
（2）合成聚乙烯：
乙烯称为单体，重复结构单元─CH2=CH2─称为链节；n称为聚合度。
聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、合成橡胶等都是通过加聚反应制得的，它们都是混合物。
以煤、石油和天然气为原料，合成多种高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。但是，很多常用塑料在自然环境中降解速率很慢，急剧增加的废弃物也造成了巨大的环境压力。
思考与交流：
1. 你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作论据。
2. 目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。
3. 结合教材中碳循环示意图，举出一些化学反应实例，说明循环过程中碳及其化合物之间的转化，讨论这些过程对人类生存、发展的意义和作用。
2.1 环境问题：
指由于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. 环境保护与绿色化学
又称环境友好化学，环境无害化学，清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或清除有害物质的生产和使用。
利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。
2.3 绿色化学的核心：
2.2 绿色化学：
指反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。
2.4 原子经济：
1.煤、石油和天然气的组成
2.煤干馏原理及其产品
3.石油分馏得到的产品及裂化过程
4.绿色化学的核心及原子经济
1（2009天津卷）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：
（1）请列举海水淡化的两种方法： 、 。
（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到
的产品有H2、 、 、或H2、 。
（3）步骤Ⅰ中已获得Br2，步骤Ⅱ中又将Br2还原
为Br，其目的为 。
（4）步骤Ⅱ用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95％，
有关反应的离子方程式为 ，由此反应可知，
除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题
是 。
（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59℃。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，了如下装置简图：
请你参与分析讨论：
①图中仪器B的名称： 。
②整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡
胶管，其原因是 。
③实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中
如何控制关键条件： 。
④C中液体产生颜色为 。为除去该产物中仍残留的少
量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进
行的分离操作是 。
（1）蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合
理答案中的任意两种
（2）Cl2 NaOH NaClO
（3）富集溴元素
（4）Br2＋SO2＋2H2O=4H＋＋SO42－＋2Br－ 强酸
对设备的严重腐蚀
（5）①冷凝管 ②Br2腐蚀橡胶③控制温度计b的温
度，并收集59℃的馏分④深红棕色分液（或
蒸馏）
答案：
解析：
2（2009广东卷）超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料。
（1）实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料，在一定条件下先反应生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3,该沉淀高温分解即得超Al2O3,NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反应方程式 。
（2）NH4Al(SO4)2·12H2O的相对分子质量为453。欲配制100mlPH为2浓度约为0.1mol-1的NH4Al(SO4)2溶液,配制过程为
①用托盘天平称量NH4Al(SO4)2·12H2O固体 g。
②将上述固体置于烧杯中 。
（3）在0.1mol·l-1NH4Al(SO4)2溶液中，铝各形态的浓度（以Al3＋计）的对数（lgc）随溶液ph变化的关系见下图
①用NaOH溶液调节（2）中溶液pH至7，该过程中发生反应的离子方程式有
②请在答题卡的框图中，画出0.01mol·l-1NH4Al(SO4)2溶液中铝各形态的浓度的对数lgc随溶液pH变化的关系图，并进行必要的标注。
答案：
（3）
作图要点：起始与最终数值为-2；刚开始产生沉淀时PH要增大；完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样；氢氧化铝完全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变，所以线要与原图有所区别。
解析：
（1）解答该题的关键是要判断出反应的产物，由题意NH4AlO(OH)HCO3热分解的产物应该有Al2O3，结合所学知识可知产物还应有NH3、CO2和H2O，配平化学方程式得：
2NH4AlO(OH)HCO3 2NH3↑+Al2O3+3H2O↑+2CO2↑
（2）注意配置一定物质的量浓度溶液的操作步骤地准确性，一般是计算、溶解、转移、洗涤、定容、装瓶。计算时要注意规范，同时要注意托盘天平的精确度是±0.1g，100ml 0.1mol/LNH4Al(SO4)2中，
物质的量为0.01mol,M[NH4Al(SO4)2]=453g/mol ，
所以m（NH4Al(SO4)2）=453g/mol×0.01mol=4.53g=4.5g；
溶解时要注意玻璃棒搅拌，转移时注意用到玻璃棒引流，同时还要注意洗涤操作，定容时距刻度2~3cm处应改用胶头滴管，同时还要注意上下震荡，使之混合均匀，装瓶时要注意贴上标签。
（3）
①从题给图示可以看出，pH至7时铝离子完全转化为氢氧化铝沉淀，没有出现沉淀的溶解，又因为铵根离子水解使溶液显酸性，所以中性溶液中必须是铵根离子和一水合氨的混合物，说明必需有铵根离子与氢氧根的反应。该过程中发生反应的离子方程式为：
Al3+ +3OH-=Al(OH)3↓；NH4+ +OH-=NH3·H2O
②作图时注意NH4Al(SO4)2浓度的变化，由于浓度变为0.01mol·l-1，所以起始与最终数值为-2，又因为Al3+浓度减少减少为0.01mol·l-1，而溶度积常数不变，所以刚开始产生沉淀时pH要增大。而完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样不能改变，但注意氢氧化铝完全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变，所以线要与原图有所区别。
3 (2009海南卷)
工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：
（1）氨催化氧化的化学方程式为 ：
（2）原料气中空气必须过量，其主要原因是 ；
（3）将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是 ；
（4）水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方
程式为 ，为了提高水对二氧化氮的吸收
率，可采取的措施为 （答2项）。
（2）提高氨的转化率和一氧化氮的转化率
（3）增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积
（4）3NO2＋H2O=2HNO3＋NO 加压 降温
答案：
（2）根据平衡原理，增大反应物的浓度，平衡向正
反应方向移动，以提高原料的转化率；
（3）这是为了增大铂铑合金的表面积，使接触面积
增大，提升催化的效果；
（4）为了提高吸收率，可根据溶解过程放热采用降
温处理，且气体的吸收可用加压的方式。
解析：
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.下列各组物质中均属于有机物的是 （ ）

A. 乙酸，乙醇，淀粉
B. 金刚石，水，天然气
C. 大理石，干冰，一氧化碳
D. 酒精，煤气，塑料
A
3.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
D
BD
4.下列燃料中不属于矿物燃料的是（ ）

A. 天然气 B. 煤
C. 石油 D. 酒精
5.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
6.关于裂化和裂解的叙述中，不正确的是（ ）

A. 裂解与裂化的产物中都含有不饱和烃
B. 裂解与裂化都是为了得到气态烃
C. 裂解与裂化的原料都是石油分馏产品
D. 裂解与裂化都是为了使相对分子质量大的烃断
裂成相对分子质量小的烃
B
7.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
8.绿色化学的目标是（ ）

A．减少对环境的污染
B．防患于未然，最终杜绝化学污染源
C．设计对人类健康和环境更安全的化合物
D．研究变换基本原料和起始化合物
B
9. 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验
回答以下问题：
（1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序
号） ；在电化学腐蚀中，负极反应
是 ；正极反应是 。
（2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素
是 。
（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法
是 （答两种方法）。
（1）3、4、5、6 Fe－2e－=Fe2＋（或2Fe－4e－
=2Fe2＋） O2＋4e－＋2H2O=4OH－
（2）湿度、温度、O2的浓度、电解质存在
（3）电镀、发蓝等表面覆盖层，牺牲阳极的阴极
保护法等（其他合理答案也给分）
答案:
1.B 2.B 3.AD 4.B 5.D 6.C

7. (1) SO2,NO2 和可吸入颗粒物(2)污染环境

10.增大空气进入量或减少液化石油气进入量
11. (1)主要从社会和经济等方面考虑，如储量，释能，运输及污染程度
(2)存在问题，煤和天然气：运输不方便，汽车等使用时不方便； 风能、水力能、生物质能、地热能等：受自然因素影响较大，不便于连续利用；核能：长久安全的使用和废弃物的无害化处理等；氢能：开发、运输和利用成本大于使用成本。比较好的方法可能是：因地制宜，调整能源结构；开源节流，保证可持续发展。