化学第二节 资源综合利用，环境保护教学设计

教学过程

一、课堂导入

煤、石油、天然气是当今人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，如乙烯和苯就是从石油和煤中提取出来的。化石燃料是不可再生能源，其综合利用越来越受人们的重视。当前，我国工业燃料动力的80%依靠煤，化工原料的65%是煤。

煤是不是炭？有人说用煤可以制成布、橡胶等，这是怎么回事？

二、复习预习

1、煤的干馏属于化学变化还是物理变化？有哪些主要产品？煤主要含有哪些元素？

2、石油是纯净物还是混合物？用什么事实可以证明？什么叫分馏？什么是裂化？裂化与裂解有什么区别？

三、知识讲解

知识点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，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。

2、煤的干馏、煤的气化、煤的液化。

煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。

煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体的过程。

煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。

知识点2

天然气的综合利用

气体燃料与空气混合充分，容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的利用率。

气体燃料便于运输，使用方便，易点燃，易熄灭，且清洁卫生。

天然气是一种高效、清洁的燃料。石油被称为“工业的血液”，炼制石油可以得到许多有机化合物。石油的分馏、催化裂化、裂解等都是炼制加工石油的重要手段。

知识点3

石油的综合利用

未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体。石油是混合物。它主要是由多种的碳氢化合物组成。

通过石油的分馏可得到汽油和柴油等。

(1)石油的成分：石油是由多种碳氢化合物（烷烃、环烷烃及少量的芳香烃）组成的混合物。 （没有固定的沸点）

原油：未经加工的石油叫原油，是一种棕黑色粘稠液体，不能直接使用。

(2)石油的综合应用

①石油的分馏

a.石油分馏的原理：利用各种烃的沸点不同，将石油不断的加热----汽化----冷凝---液化，把石油分离成不同沸点范围的蒸馏产物（叫做馏分，仍然是混合物）的过程叫做石油的分馏。

②石油的裂化：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的烃的过程。       

主要目的：提高轻质油（汽油、煤油、柴油）的产量，同时得到石油裂化气。

原料：石油分馏产品（重油）

反应：以十六烷的催化裂化反应为例：

③石油的裂解（深度裂化）：采用比裂化更高的温度，使长链的烃断裂成各种短链的烃。  

④催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃（如苯或甲苯等）。

知识点4

以煤、石油、天然气为原料生成合成材料

(1)三大合成材料（合成有机高分子） 

①塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。 

a.塑料的主要成分：合成树脂+添加剂（增塑剂、防老化剂等） 

b.塑料的性能

热塑性塑料：可以反复加工，多次使用（聚乙烯聚氯乙烯等）

热固性塑料：一次加工成型，受热不软化（酚醛塑料）

③合成橡胶： 顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等。 

(2)聚合反应：在一定条件下，由小分子合成高分子的反应。 

①加聚反应：由单体通过加成反应生成高分子的反应。 

②缩聚反应：由单体生成高分子的同时还有小分子生成，

知识点5

环境保护与绿色化学 

1.环境保护： 

（1）环境问题：指不合理的开发和利用自然资源而造成的资源短缺、环境污染和生态破坏。

（2）环境污染：包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染和噪声污染等。

污染 源：主要来自化石燃料燃烧和工业生产的“三废”（废气、废水、废渣）的排放。

（3）环境问题的八大公害： 

①酸雨：pH 小于5.6的雨水叫做酸雨。

主要成因：化石燃料燃烧排放到大气中的SO2 \NOX 。

防治：改变能源结构，硫酸厂的尾气经过处理后再排放。 

②温室效应：大气中的CO2含量增多引起地表面温度升高 。

主要成因：含碳燃料燃烧产生的CO2排放到大气中。

防治：改变能源结构，植树造林。

③臭氧空洞：大气平流层中的臭氧层被破坏引起“臭氧空洞”。

主要成因：氟氯烃（氟里昂）、 NO2、NO在破坏臭氧层中起催化剂作用。

防治：逐步减少、禁止使用氟氯烃。

④白色污染：一些塑料制品废弃物对环境的污染。

主要成因：聚乙烯

等固体废旧塑料随意丢弃引起土壤及水的污染。

治理：①减少使用加强回收塑料制品 

②开发可降解塑料（淀粉塑料、水溶性塑料、光解塑料） 

⑤光化学烟雾：空气中的 NO2在紫外线照射下，发生一系列光化学反应产生一种有毒的烟雾。

主要成因：NO2主要来自石油产品和煤的燃烧产物、汽车尾气及硝酸厂的废气

治理：①硝酸厂的废气经回收处理后再排放②加强对汽车尾气的治理（汽车排气管上安装转化器） 

⑥赤潮（水华）：水体的富营养化污染（水中的藻类超常繁殖，覆盖在水表面）

主要成因：使用含磷洗衣粉的污水的排放。不合理的使用化肥。

治理：禁止生产使用含磷洗衣粉。 

⑦城市大气的铅污染：含铅化合物对大气的污染。

主要成因：使用含铅汽油（汽油中加入抗爆震剂四乙基铅）的汽车排放的尾气。

治理：禁止使用含铅汽油。

⑧环境的新公害：废旧电池对水及土壤的污染。

主要成因：废旧电池中含有酸、碱、重金属盐（Pb2+ 、Hg2＋、Ni2+、cd2+） 

等污染物，废旧电池的随意丢弃引起的污染。

治理：设立废旧电池回收站。 

2.绿色化学：绿色化学的核心就是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。

原子经济：按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物。这时原子的利用率为100%

四、例题精析

【例题1】节能减排，作为我国“十一五”规划中一重要任务，已不仅是政府的一个行动目标，而且还能给企业带来经营上的收入，让城市居民能获得一个较好的生存环境。节能减排更是一个人类解决环境问题的必经之路。下列措施和节能减排无关的是 

A、将白炽灯换成节能灯

B、发展利用新能源，如太阳能、氢能、核能等

C、大力植树造林，增加绿色植被

D、少开汽车，采取骑自行车或做公交车

【答案】C

【解析】A.将白炽灯换成节能灯，可减少电能的消耗，减少化石燃料的使用，可做到节能减排，故A正确；

B.发展利用新能源，如太阳能、氢能、核能等，减少化石燃的使用，可做到节能减排，故B正确；

C.大力植树造林，增加绿色植被，可改善环境，增加绿色面积，但与节能减排无关，故C错误;

D.少开汽车，采取骑自行车或做公交车，可减少污染物的排放，可减少化石燃料的使用，故D正确。

课堂运用

【基础】从节约原料和防止环境污染因素考虑，用铜制取硝酸铜，方法最佳的是

A、Cu  Cu(NO3)2      

B、Cu  Cu(NO3)2

C、Cu CuCl2 Cu(NO3)2    

D、Cu  CuO  Cu(NO3)2

【答案】D

【解析】A、反应过程中生成二氧化氮污染气体，污染环境，故A错误；
B、反应过程生成一氧化氮污染气体，污染环境，故B错误；
C、反应过程中氯气是污染性气体，生成的氯化铜和硝酸不反应，故C错误；
D、原料是空气节约原料，过程中无污染气体，符合节约原料和防止环境污染的要求，故D正确；

【巩固】现代以石油化工为基础的三大合成材料是

①合成氨、②塑料、③合成盐酸、④合成橡胶、⑤合成尿素、⑥合成纤维、⑦合成洗涤剂。

A.②④⑦    B.②④⑥   C.①③⑤    D.④⑤⑥

【答案】B

【解析】现代以石油化工为基础的三大合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维。

【拔高】有关煤的叙述中不正确的是(　 　)

        A．煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质

        B．煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分

        C．煤除了含有C元素外，还含有少量的N、H、S、O等元素

        D．煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键

【答案】B

课程小结

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，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。

2、煤的综合利用：煤的干馏、煤的气化、煤的液化。

煤的干馏是指将煤在隔绝空气的条件下加强使其分解的过程，也叫煤的焦化。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。

煤的气化是将其中的有机物转化为可燃性气体的过程。

煤的液化是将煤转化成液体燃料的过程。

3、石油的组成：石油主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃多种碳氢化合物的混合物，没有固定的沸点。

4、石油的加工：石油的分馏、催化裂化、裂解。

5、环境保护和绿色化学

环境问题主要是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。

课后作业

【基础】

1.煤是工业的粮食，石油是工业的血液．下列关于煤和石油的说法中错误的是（　　 ）

        A．石油裂解主要目的是得到短链的不饱和烃

        B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

        C．煤的气化与液化都是化学变化

        D．煤中含有苯和甲苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来

【答案】D

2.下列做法中，不利于实现“让太原天更蓝，水更清”目标的是（　　 ）

        A．减少汽车尾气排放                  B．推广使用脱硫煤             

        C．推广使用无磷洗涤剂              D．提倡使用含铅汽油

【答案】D

【巩固】

1.“绿色化学”的主要内容之一是指从技术、经济上设计可行的化学反应，使原子充分利用，不产生

污染物。下列化学反应符合“绿色化学”理念的是（　 　）

       A．制CuSO4：Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O  

       B．制CuSO4：2Cu+O2=2CuO；Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O

       C．制Cu(NO3)2：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

       D．制Cu(NO3)2：3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

【答案】B

2.以下反应类型中，能体现“原子经济”原则的是（　 　）

       A．置换反应                           B．化合反应      

       C．分解反应                           D．取代反应

【答案】B

【拔高】

可燃冰是一种天然气水合物，其主要成分为CH4•nH2O，分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，下列

      有关说法正确的是（　　 ）

   A．可燃冰是一种清洁能源

   B．CH4•nH2O是一种离子化合物

   C．可燃冰在常温常压下能稳定存在

   D．可燃冰是天然气冷却后得到的固体

 【答案】A