2019-2020年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.6 資源綜合利用 環(huán)境保護(hù)教學(xué)設(shè)計.doc

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2019-2020年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 4.6 資源綜合利用 環(huán)境保護(hù)教學(xué)設(shè)計 〖復(fù)習(xí)目標(biāo)〗 （1）了解煤、石油的綜合開發(fā)與利用。 （2）了解常見元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響，能運用化學(xué)知識對環(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。 （3）理解在化工生產(chǎn)中遵照“綠色化學(xué)”思想的重要性。 〖教學(xué)重點〗煤、石油的綜合開發(fā)與利用，常見元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響 〖教學(xué)難點〗煤、石油的綜合開發(fā)以及環(huán)境保護(hù)綜合問題的分析 〖教學(xué)過程〗 【知識精講】 1、煤、石油、天然氣的綜合利用 （1）煤的綜合利用 煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)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 A、原理：把煤隔絕空氣加強(qiáng)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。 B、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(jī)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。 化學(xué)方程式為C＋H2O(g)CO＋H2。 ③煤的液化 A、直接液化 煤＋氫氣液體燃料 B、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 A、條件：催化劑催化、高溫。 B、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。 C、主要目的：將重油轉(zhuǎn)化為輕油。 ④石油的裂解 A、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。 B、生產(chǎn)目的：生產(chǎn)乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。 【總結(jié)】 方法 原料 原理 主要目的 石油的綜合利用 分餾 原油(常壓分餾) 重油(減壓分餾) 根據(jù)石油各組分沸點不同，利用加熱汽化、冷凝、回流，把石油分成不同沸點范圍的組分 得到不同沸點范圍的分餾產(chǎn)物——汽油、煤油、柴油、重油等 裂化 重油、石蠟 在一定條件下，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 提高輕質(zhì)液體燃料油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量 裂解(深度裂化) 石油分餾產(chǎn)品(包括石油氣) 在高溫下，使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴 獲得短鏈不飽和烴，如乙烯、丙烯、丁二烯等 煤的綜合利用 干餾 煤 隔絕空氣 強(qiáng)熱分解 制取芳香族化合物 氣化 煤 水蒸氣 高溫 制取水煤氣 清潔化處理 液化 煤和氫氣或煤和水蒸氣 催化劑 高溫合成 制取液體燃料、化工原料 2、環(huán)境保護(hù)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：大氣污染、水污染、土壤污染 主要污染物及來源 主要危害 防法措施 大氣污染 ①污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳?xì)浠衔铩⒐腆w顆粒 ②化石燃料的燃燒，工業(yè)煙塵 ①危害人體健康 ②破壞建筑物 ③影響動、植物生長 ④改變氣候 ①開發(fā)新能源，減少化石燃料的燃燒 ②對工業(yè)尾氣進(jìn)行處理 ③立法管理 水污染 ①污染物：重金屬鹽、耗氧有機(jī)物，氮、磷化合物等 ②工業(yè)廢水、生活廢水、實驗室和醫(yī)院廢水 ①污染飲用水、影響人畜健康 ②影響植物生長 ③形成水華、赤潮，影響水中生物生長 ①對廢水進(jìn)行無害化處理后排放 ②立法管理 土壤污染 ①污染物：重金屬鹽、廢塑料、工業(yè)廢料、建筑垃圾 ②生活垃圾、工廠、建筑、化肥、農(nóng)藥、各種廢水 ①使土壤板結(jié)、硬化 ②水肥流失 ①對垃圾回收和分類處理，綜合利用 ②控制各種污水排放 【注意】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水華、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(hù)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(jì) 原子經(jīng)濟(jì)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。化學(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(jì)、社會、資源和環(huán)境保護(hù)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(hù)、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(hù)與綠色化學(xué)三者的關(guān)系： 環(huán)境保護(hù)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(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供一步到位、一勞永逸的技術(shù)支持。 【方法精講】 1、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?、氟氯代烴等造成的污染(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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(hù)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(jī)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(qiáng)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(bǔ)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(jìn)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(jìn)行命制的。 2、煤、石油綜合利用的比較 （1）3種煤的綜合利用方法： 煤的干餾、煤的氣化、煤的液化(均屬于化學(xué)變化)。 （2）3種石油綜合利用方法： 石油的分餾——物理變化。 石油的裂化——化學(xué)變化，提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是汽油的產(chǎn)量。 石油的裂解——化學(xué)變化，獲得含碳原子數(shù)較少的氣態(tài)烴 （3）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 （4）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 （5）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 【典例精講】 【例1】PM2．5是指大氣中直徑小于或等于2．5微米的顆粒物，也叫可入肺顆粒物，與肺癌、哮喘等疾病的發(fā)生密切相關(guān)，是灰霾天氣的主要原因，它主要來自化石燃料的燃燒（如機(jī)動車尾氣、燃煤）等，下列與PM2．5相關(guān)的說法不正確的是 （ ） A．大力發(fā)展電動車，減少燃油汽車的尾氣排放量 B．開發(fā)利用各種新能源，減少對化石燃料的依賴 C．多環(huán)芳烴是強(qiáng)致癌物，能吸附在PM2．5的表面進(jìn)入人體 D．PM2．5含有的鉛、鎘、鉻、釩、砷等對人體有害的元素均是金屬元素 【答案】D 【解析】A、大力發(fā)展電動車，減少燃油汽車的尾氣排放量，則不會產(chǎn)生固體顆粒物，減少霧霾的產(chǎn)生，正確；B、開發(fā)利用各種新能源，減少對化石燃料的依賴，減少霧霾的產(chǎn)生，正確；C、由于霧霾的出現(xiàn)，使多環(huán)芳烴能吸附在PM2．5的表面進(jìn)入人體，從而致癌，正確；D、砷對人體有害，但屬于非金屬元素，錯誤，答案選D。 【例2】化學(xué)與人類生活、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)。下列有關(guān)說法正確的是 （ ） ①凡含有食品添加劑的食物對人體健康均有害，均不可食用；②明礬水解產(chǎn)生具有吸附性的膠體粒子，可以用于飲用水的殺菌消毒；③目前我國市場的汽油標(biāo)準(zhǔn)已由“國Ⅲ”提到“國Ⅳ”，這意味著汽車不再排放氮氧化物；④開發(fā)高效氫能、太陽能等新型電動汽車，以解決城市機(jī)動車尾氣排放問題；⑤高空臭氧層吸收太陽紫外線，保護(hù)地球生物；低空過量臭氧是污染氣體，對人體有危害；⑥PM2.5表示每立方米空氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物的含量，PM2.5值越高，大氣污染越嚴(yán)重；⑦棉、麻、羊毛及合成纖維完全燃燒都只生成CO2和H2O，故對環(huán)境不造成污染 A．②⑤⑦ B．①③⑥ C．①③⑦ D．④⑤⑥ 【答案】D 【解析】食品添加劑可合理使用，對人體無害，①錯誤，排除B、C；明礬水解產(chǎn)生的氫氧化鋁膠體具有吸附作用，可起到凈化作用，但不能殺菌消毒，②錯誤，排除A；③目前我國市場的汽油標(biāo)準(zhǔn)已由“國Ⅲ”提到“國Ⅳ”，但燃燒后仍會排放氮氧化物，③錯誤；⑦羊毛的成分是蛋白質(zhì)，不只含有C、H、O元素還含有N元素等，所以完全燃燒不只生成CO2和H2O，錯誤，所以答案選D。 【考題精練】 1．化學(xué)與人類生產(chǎn)、生活環(huán)境密切相關(guān)。下列說法正確的是 （ ） A．石油分餾、煤的氣化、煤的干餾、海水制鹽等都屬于化學(xué)變化過程 B．在牙膏中添加Na2PO3F、NaF能防治齲齒，當(dāng)提供的F－濃度相等時，它們防治齲齒的作用是相同的 C．NO2、SO2、CO2、PM2.5都是空氣質(zhì)量日報必須報道的大氣污染物 D．家用天然氣含有特殊氣味的主要原因是開采的天然氣未經(jīng)處理就直接轉(zhuǎn)為民用燃?xì)? 【答案】B 【解析】A．石油分餾、海水制鹽等屬于物理變化過程，A項錯誤；B．氟離子會與羥基磷灰石反應(yīng)生成氟磷灰石，氟離子被吸收后，通過吸附或離子交換的過程，在組織和牙齒中取代羥基磷灰石的羥基，使之轉(zhuǎn)化為氟磷灰石，在牙齒的表面形成堅硬的保護(hù)層，使硬度增高，抗酸腐蝕性增強(qiáng)，抑制嗜酸菌的活性，當(dāng)提供的氟離子的濃度相等時，所有這些氟化物防治齲齒的作用是相同的，B項正確； C．CO2不是大氣污染物，C項錯誤；D.天然氣本身是沒有顏色，沒有氣味的，家用管道天然氣添加難聞的物質(zhì)，是為了便于及時發(fā)現(xiàn)燃?xì)庑孤?，以免造成重大傷害，D項錯誤；答案選B。 2．下列轉(zhuǎn)化不屬于煤或石油的綜合利用的是 （ ） A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭 B．在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料 C．將煤變?yōu)槊猴炞魅剂? D．將石油裂解制得乙烯等化工原料 【答案】D 【解析】A、將煤干餾制得煤焦油和焦炭，A正確；B、在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料是煤的液化，B正確；C、將石油裂解制得乙烯等化工原料是石油的裂解，C正確；D、將煤變?yōu)槊猴灢皇敲旱木C合利用，D錯誤。答案選D。