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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題5.2 資源綜合利用 環(huán)境保護（非金屬綜合）講案（含解析） 復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1、了解煤、石油的綜合開發(fā)與利用。 2、了解環(huán)境保護相關(guān)的常識，能運用化學(xué)知識對環(huán)境保護做出貢獻。 基礎(chǔ)知識回顧： 一、煤、石油、天然氣的綜合利用 1、煤的綜合利用 煤是由有機物和少量無機物組成的復(fù)雜混合物，主要含有C元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。 （1）煤的干餾 ①原理：把煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。煤的干餾是一個復(fù)雜的物理、化學(xué)變化過程。 ②煤的干餾產(chǎn)物 a．焦?fàn)t氣，b．煤焦油，c．焦炭，d．粗氨水。 （2）煤的氣化 將煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，目前主要方法是碳和水蒸氣反應(yīng)制水煤氣?；瘜W(xué)方程式為C＋H2O(g)CO＋H2。 （3）煤的液化 ①直接液化 煤＋氫氣液體燃料 ②間接液化 煤＋水水煤氣甲醇等 2、天然氣的綜合利用 （1）天然氣的主要成分是甲烷，它是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料。 （2）天然氣與水蒸氣反應(yīng)制取H2 原理：CH4＋H2OCO＋3H2。 3、石油的綜合利用 （1）石油的成分 石油主要是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。所含元素以C、H為主，還有少量N、S、P、O等。 （2）石油的分餾 利用原油中各組分沸點不同，將復(fù)雜的混合物分離成較簡單和更有用的混合物的過程叫做分餾。分餾是物理變化過程。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油。 （3）石油的裂化 ①條件：催化劑催化、高溫。 ②過程：含碳原子數(shù)較多、沸點較高的烴斷裂為含碳原子數(shù)少，沸點低的烴，裂化是化學(xué)變化過程。 ③主要目的：將重油轉(zhuǎn)化為輕油。 （4）石油的裂解 ①定義 石油在更高的溫度下發(fā)生深度裂化，石油中的長鏈烴分子斷裂成以乙烯、丙烯為主的短鏈烴。 ②生產(chǎn)目的：生產(chǎn)乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。 【比較】 石油的分餾、裂化、裂解的比較 石油煉制的方法 分餾 催化裂化 石油的裂解 常壓 減壓 原理 用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物 在催化劑存在的條件下，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴 在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴 主要 原料 原油 重油 重油 含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品（含石油氣） 主要產(chǎn)品 溶劑油、汽油、煤油、柴油、重油 潤滑油、凡士林、石蠟、瀝青、煤焦油 抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等 乙烯、丙烯、1,3丁二烯等 直餾汽油和裂化汽油的區(qū)別 獲得方法 主要化學(xué)成分 鑒別方法 直餾汽油 原油直接分餾，物理變化 一般是C5～C11的烷烴及少量的芳香烴等，性質(zhì)穩(wěn)定 能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油 裂化汽油 重油裂化，化學(xué)變化 含有C5～C11的烷烴和烯烴，性質(zhì)活潑 各種工業(yè)廠氣的主要成分 名稱 來源 主要成分 用途 高爐煤氣 煉鐵高爐 CO2、CO等 燃料 水煤氣 水煤氣爐 CO、H2等 燃料、化工原料 煉廠氣 石油煉制廠 低級烴 燃料、化工原料 裂解氣 裂解爐 “三烯二烷” 石油化工原料 焦?fàn)t氣 煉焦?fàn)t CO、H2、CH4、C2H4等 燃料、化工原料 天然氣 天然氣田、油田 甲烷 燃料、化工原料 【典型例題1】近期我國冀東渤海灣發(fā)現(xiàn)儲量達(dá)10億噸的大型油田。下列關(guān)于石油的說法正確的是(　) A．石油屬于可再生礦物能源 B．石油主要含有碳、氫兩種元素 C．石油的裂化是物理變化 D．石油分餾的各餾分均是純凈物 【遷移訓(xùn)練1】如何從石油中獲得更多的輕質(zhì)燃油一直是化學(xué)家探索的課題，將石油分餾得到的重油進行裂 化可以獲得更多的輕質(zhì)燃油。 資料一：石蠟是含有20～30個碳原子的烷烴的混合物，常溫下呈固態(tài)。 資料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化劑。 某研究性學(xué)習(xí)小組在實驗室中模擬石油的催化裂化，裝置如圖：實驗過程中可觀察到燒瓶Ⅰ中固體石蠟先熔化，試管Ⅱ中有少量液體凝結(jié)，試管Ⅲ中酸性高錳酸鉀溶液褪色，實驗后聞試管Ⅱ中液體氣味，具有汽油的氣味。 （1）該裝置儀器連接的順序應(yīng)遵循的原則為__________________________________，為保證實驗成功，實驗前必須進行的操作是__________________________________，裝置中較長導(dǎo)管的作用是______________； （2）試管Ⅱ中有少量液體凝結(jié)說明了_____________； （3）試管Ⅲ中溶液褪色說明了___________________； （4）能否用試管Ⅱ中的液體萃取溴水中的溴，理由是_________________________________________。 （5）寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學(xué)方程式___________________________。 （6）石油裂化的重要意義是__________________。 二、環(huán)境保護與綠色化學(xué) 1、環(huán)境問題 環(huán)境問題主要是指由于人類不合理地開發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活所造成的環(huán)境污染。 “三廢”的污染主要指： （1）大氣污染 大氣污染物主要來自化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。 （2）水污染 工業(yè)廢水，生活污水，農(nóng)田過度施肥，噴灑農(nóng)藥都會對水源造成污染。 （3）固體廢棄物污染，如白色污染。 當(dāng)今環(huán)境污染存在以下幾方面問題： ①酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。 ②光化學(xué)煙霧——主要是氮氧化合物、碳?xì)浠衔镌斐傻摹? ③臭氧空洞——主要是氮氧化合物、氟氯烴等的排放引起的。 ④溫室效應(yīng)——主要是由于大氣中CO2含量的不斷增加造成的。 ⑤白色污染——聚乙烯塑料的大量使用。 ⑥赤潮——含磷洗衣粉的大量使用及其廢水的任意排放。 2、環(huán)境保護的措施 （1）工業(yè)廢氣攜帶顆粒物的回收利用。 （2）工業(yè)、生活污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后排放，限制使用含磷洗滌劑。 （3）回收、限制廢棄塑料，研制可降解塑料。 3、綠色化學(xué) （1）原子經(jīng)濟 原子經(jīng)濟要求反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)為期望的最終產(chǎn)物，原子的利用率達(dá)到100%，也就是說在化學(xué)反應(yīng)中不產(chǎn)生任何廢物。 原子的利用率＝100% （2）綠色化學(xué) 綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染。 綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，與其相對應(yīng)的技術(shù)稱為綠色技術(shù)、環(huán)境友好技術(shù)。理想的綠色技術(shù)應(yīng)采用具有一定轉(zhuǎn)化率的高選擇性化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)目的產(chǎn)品，不生成或很少生成副產(chǎn)品或廢物，實現(xiàn)或接近廢物的“零排放”過程?；瘜W(xué)工藝過程中使用無毒無害原料、溶劑和催化劑。 關(guān)于“綠色化學(xué)”的具體要求見下圖： 4、可持續(xù)發(fā)展 可持續(xù)發(fā)展是指既滿足現(xiàn)代人的需求又不損害后代人滿足其需求的能力的發(fā)展，需要經(jīng)濟、社會、資源和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展?？沙掷m(xù)發(fā)展的要點是發(fā)展援助、環(huán)境保護、清潔水源、能源開發(fā)、綠色貿(mào)易。 可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境保護與綠色化學(xué)三者的關(guān)系： 環(huán)境保護是可持續(xù)發(fā)展的一個重要方面，綠色化學(xué)能從根本上為環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展提供一步到位、一勞永逸的技術(shù)支持。 【典型例題2】【xx江蘇，1】化學(xué)與能源開發(fā)、環(huán)境保護、資源利用等密切相關(guān)。下列說法正確的是(　　) A．為提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，應(yīng)大量使用化肥和農(nóng)藥 B．綠色化學(xué)的核心是應(yīng)用化學(xué)原理對環(huán)境污染進行治理 C．實現(xiàn)化石燃料清潔利用，就無需開發(fā)新能源 D．垃圾是放錯地方的資源，應(yīng)分類回收利用 【遷移訓(xùn)練2】化學(xué)與生活、社會密切相關(guān)。下列說法不正確的是(　　) A．利用太陽能等清潔能源代替化石燃料，有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境 B．凡含有食品添加劑的食物對人體健康均有害，不可食用 C．為防止電池中的重金屬等污染土壤和水體，應(yīng)積極開發(fā)廢電池的綜合利用技術(shù) D．提倡人們購物時不用塑料袋，是為了防止白色污染 考點詳析： 考點：化學(xué)中的STSE 1、化學(xué)與環(huán)境 化學(xué)對環(huán)境具有雙刃劍性，化工生產(chǎn)本身及某些化工產(chǎn)品對環(huán)境有不良影響，但環(huán)境污染的預(yù)防與治理又離不開化工生產(chǎn)與化學(xué)產(chǎn)品。 與化學(xué)相關(guān)的環(huán)境污染問題主要包括如下幾個方面。 一是大氣污染問題：這是指由空氣中的顆粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳?xì)浠衔铩⒎却鸁N等造成的污染(其中SO2、NOx主要來源于化石類燃料的大量使用)。大氣污染的具體表現(xiàn)主要有：形成酸雨、酸霧；臭氧層空洞；光化學(xué)煙霧；室內(nèi)空氣污染(指家用燃料的燃燒、烹調(diào)、吸煙產(chǎn)生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各種建筑材料和裝飾材料釋放出的甲醛、苯等有機物造成的污染等，其中CO與血紅蛋白作用會使血液失去輸氧能力，導(dǎo)致CO中毒)。 二是水體污染：這是指過量有害物質(zhì)進入水中造成的污染。導(dǎo)致水體污染的物質(zhì)主要有兩大類，一類是重金屬污染，如重金屬汞、鎘、鉛、鉻等進入水中形成的污染，這些重金屬主要來自于化工、冶金、電子、電鍍等排放的工業(yè)廢水。另一類是植物營養(yǎng)物質(zhì)污染：水中高濃度的N、P等植物營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化而形成的污染。它主要是由進入水中腐爛的含蛋白質(zhì)的物質(zhì)、含磷洗滌劑及大量使用的磷肥造成的。 三是固體廢棄物造成的污染：主要是指生活垃圾、工業(yè)廢料隨意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及廢舊電池造成的重金屬污染。垃圾污染范圍廣泛，對環(huán)境及生物的不良影響途徑多樣。對垃圾可采取分類回收利用、衛(wèi)生填埋法、堆肥和焚燒法；使用可降解塑料，回收再利用廢舊塑料制品以防止白色污染。 2、化學(xué)與社會 社會活動與化工生產(chǎn)、化學(xué)物質(zhì)密切相關(guān)，規(guī)范的化學(xué)產(chǎn)品、合格的化工產(chǎn)品，有利于提高人類的生活水平，否則就會危害環(huán)境、危及人類生活。因化學(xué)物質(zhì)造成的意外事故發(fā)生后，應(yīng)根據(jù)泄漏物質(zhì)的性質(zhì)，采取相應(yīng)的自救、求助措施；有毒氣體泄漏時，人畜均應(yīng)逆風(fēng)撤離，當(dāng)有毒氣體密度大于空氣時，人員應(yīng)該向高處轉(zhuǎn)移；對于Cl2、HCl等酸性氣體的泄漏，消防、救護人員可采取向空中噴灑堿性溶液的方法來吸收、溶解有毒物質(zhì)。常見的無機有毒氣體有CO、SO2、NOx、Cl2、HX等 3、化學(xué)與生活 化工產(chǎn)品在日常生活中有著廣泛的用途，本題型涉及到常見物質(zhì)有：肥皂、油脂、塑料、酒精、海帶等。另外，人體的健康發(fā)育與生長離不開眾多的元素，其中部分元素在體內(nèi)的含量若有微小變化就會對人體的健康產(chǎn)生較大影響，具體情況如下： （1）氟：人體必需的微量元素，是形成強硬的骨骼、堅硬的牙齒的必要元素。缺氟的人易發(fā)生齲齒；氟過量則易導(dǎo)致“氟骨病”和牙齒的“斑釉病”。 （2）碘：碘在人體中主要存在于甲狀腺內(nèi)，參與甲狀腺素的合成。缺碘會導(dǎo)致甲狀腺腫大等病癥，嚴(yán)重缺碘的孕婦，易生下患有克汀病的嬰兒。補碘的最有效途徑是食用加碘鹽(添加了適量KIO3的食鹽)及海產(chǎn)品。 （3）鈣：主要存在于骨和牙齒中。嬰幼兒缺鈣會導(dǎo)致雞胸、佝僂病等，中老年人缺鈣易導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。 （4）鋁：在人體內(nèi)積累到一定程度后可導(dǎo)致人慢性中毒，引發(fā)老年癡呆癥。 （5）鐵：是構(gòu)成血紅蛋白的主要成分。主要功能是把氧氣輸送到全身細(xì)胞，并將CO2排出體外，缺鐵易導(dǎo)致缺鐵性貧血。 4、化學(xué)與科學(xué) “化學(xué)——人類進步的關(guān)鍵”，本組STSE試題是以化學(xué)科學(xué)發(fā)展在人類生活質(zhì)量提高、身體健康保健等方面的應(yīng)用為素材進行命制的。 【典型例題3】【xx天津理綜，1】以節(jié)能減排為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟是保持社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。下 列做法違背發(fā)展低碳經(jīng)濟的是(　　) A．發(fā)展氫能和太陽能 B．限制塑料制品的使用 C．提高原子利用率，發(fā)展綠色化學(xué) D．盡管用純液態(tài)有機物代替水作溶劑 【遷移訓(xùn)練3】【xx廣東，8】廣州將于xx年承辦第16界亞運會。下列措施有利于節(jié)能減排、改善環(huán) 境質(zhì)量的有(　　) ①在大亞灣核電站已安全運行多年的基礎(chǔ)上，廣東將繼續(xù)發(fā)展核電，以減少火力發(fā)電帶來的二氧化硫和二氧化碳排放問題　②積極推行“限塑令”，加快研發(fā)利用二氧化碳合成的聚碳酸酯類可降解塑料　③加速建設(shè)地鐵、輕軌等軌道交通，促進珠三角城市一體化發(fā)展，減少汽車尾氣排放④發(fā)展低碳經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟，推廣可利用太陽能、風(fēng)能的城市照明系統(tǒng) ⑤使用生物酶降解生活廢水中的有機物，使用填埋法處理未經(jīng)分類的生活垃圾　　　　　 A．①②③④ B．①②⑤ C．①②④⑤ D．③④⑤