资源描述
,欢迎进入化学课堂,第二节资源综合利用环境保护(共2课时),你能设想如何以煤为原料，来制造“人造石油”吗？煤的主要成分是碳，如果把煤中的含氢量增加，变成碳氢化合物，不就得到了类似石油的液体了吗？科学家们把煤磨成粉末，同某些物质混合制得煤浆，压进反应塔，同时压进氢气，在高温高压的条件下，煤里的碳原子同氢原子连结成许多链条，形成人造石油。这也是煤的综合利用。,人类利用煤炭的历史悠久，在煤的利用方面，人们最关心的是如何提高煤燃烧效率，减少煤燃烧引起的污染，如何从煤中提取出更多宝贵的化学原料等问题。请问：煤和碳是同一种物质吗？(提示：不是；因煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，主要含有碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。),梳理导引1煤的组成煤是由_和少量_组成的复杂混合物，主要含_元素，还含有少量_等元素。2煤的综合利用通过_、_和_而获得洁净的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。,(1)煤的干馏概念：将煤_使之_的过程，叫煤的干馏，也称_。,煤干馏的主要产品及用途,(2)煤的气化与液化煤的气化是将煤中的有机物转化为_的过程，主要反应是_与_反应生成水煤气等。化学方程式：_。煤可以直接液化，也可以间接液化。煤的直接液化是使煤与氢气作用生成_；煤的间接液化是先将煤转化为_和_，再在催化剂作用下合成_等。,3(1)天然气的组成天然气主要是气态烃，其中最主要的是_。(2)天然气的综合利用天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成_、生产以及合成分子内含两个或多个碳原子的其他有机化合物。,4石油的组成石油是由_组成的混合物，所含元素以_为主。5石油的分馏利用_的不同，将复杂的混合物进行分离的过程叫做石油的分馏。6石油裂化和裂解的代表反应在石油裂化和裂解的过程中，烃发生了复杂的化学变化，以下是这些变化的主要代表。,由上述反应知：石油裂化、裂解的末端产品中含有_、_、_等，它们都是重要的基本化工原料。,7三大合成材料我们熟悉的_、_和_这三大合成材料，都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。8加聚反应：乙烯通过加成反应合成聚乙烯，像这一类合成高分子化合物的反应称为_反应，简称_反应。_、_、_、_、_(又称_)、_等合成高分子化合物都是由_反应制得的。,答案：1.有机物无机物碳氢、氧、氮、硫2煤的干馏煤的气化煤的液化(1)隔绝空气加热分解煤的焦化(2)可燃气体碳水蒸气液体燃料COH2CH3OH,3(1)CH4(2)NH3CH3OH4多种碳氢化合物CH5原油中各组分沸点7塑料合成橡胶合成纤维8加成聚合加聚聚乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃合成橡胶加聚,问题探究1煤是人类生产和生活中使用的主要燃料之一，但在我国很多城市里却禁止直接使用散煤，你知道这是为什么吗？提示：直接烧煤可得到我们所需要的能量，但同时会带来大量的污染物，如碳的氧化物、氮的氧化物、硫的氧化物、烟尘等。如何解决燃煤污染、提高燃煤的热效率，尤其是怎样从煤中提取有关物质并将其转化成有价值的化工原料，成为化学家们一直致力研究的问题。,2如何区分直馏汽油和裂化汽油？提示：直馏汽油与裂化汽油的区别：直馏汽油：石油经常压蒸馏制得的。主要含C5C11的烷烃、环烷烃和芳香烃等。与溴水不反应，可作为溴的萃取剂。裂化汽油：重油经热裂化或催化裂化制得的。主要含C5C11的烷烃、烯烃、二烯烃等。能使溴水、KMnO4(H)溶液褪色。,细品教材1化石燃料：古代动植物遗体埋在地层下，经过一系列非常复杂的变化而逐渐形成的能源，称为化石燃料。如煤、石油、天然气等。化石燃料是不可再生资源。,2煤的组成及其综合利用(1)煤的组成,(2)煤的干馏：将煤隔绝空气加高温使其分解的过程，叫做煤的干馏，又叫煤的焦化。干馏是化学变化。煤的干馏实验装置：,煤的干馏产物,(3)煤的气化：把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。其主要反应是：(4)煤的液化：把煤转化为液体燃料的过程。得到的物质不是原来就有的，故该过程也是一化学变化过程。气化和液化的作用：把煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率。,(5)煤综合利用的重要意义减少了煤燃烧产生的大量的SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放；提高了煤燃烧的热效率煤的气化、液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率等也得以提高；提取了煤中的化学原料在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用，做到既消除污染又保护环境。,典例精析【例1】煤、石油、天然气、水能以及生物能等是多年来大规模使用的能源，通常称为_能源。而核能、地热、海洋能、沼气以及现在又有新的使用方式的太阳能、风能等被称为_能源。煤、石油、天然气等能源通过燃烧以热的形式供给人们需要的能量。若它们的主要成分分别以C、CnH2n2、CH4表示，试分别写出它们燃烧过程的化学方程式：_，_，并指出燃烧相同质量的三种能源物质，对环境造成的温室效应最小的是_。,【温馨提示】质量相同的物质完全燃烧时，碳的含量越高的物质，生成的CO2越多，产生的温室效应越大。,【例2】下图是实验室干馏煤的装置图：,(1)指出图中仪器名称：c_，d_。(2)仪器d的作用是_，c中液体有_和_，其中无机物里溶有_，可用_检验出来。有机物可以通过_的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体主要成分有_，火焰的颜色是_。,【解析】煤的干馏是将煤隔绝空气加强热，使煤发生复杂的物理、化学变化，解答本题时，要结合干馏原理和煤的组成，分析干馏装置和产物。根据图示，作出答案。本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处放出的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用蒸馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。,【答案】(1)U形管烧杯(2)盛装冷水对蒸气进行冷却粗氨水煤焦油氨酚酞溶液分馏(3)H2、CH4、CH2CH2、CO淡蓝色,(2010年福州市高一第二学段模块考试，2)温家宝总理在2010年政府工作报告中提出：“要大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源。”下列有关做法与此不相符的是()A大力开发丰富的煤炭资源，减少对石油的依赖B回收废弃饮料包装纸，制作成公园内的休闲长椅C在西部和沿海地区兴建风力发电站，解决能源问题D鼓励购买小排量汽车，推广与发展电动、混合动力汽车,【答案】A,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,【解析】该题主要考查煤的成分及利用，煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的化学成分，故B不正确。【答案】B,细品教材1天然气天然气是一种低分子量的烃类化合物，主要成分是甲烷，另外还含有一定量的乙烷、丙烷和丁烷。应用时必须除去其中含有的硫、氮杂质，使其成为清洁的燃料和通用化工原料。几种气体的主要成分及其用途,2.石油的组成及综合利用(1)石油的成分石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。没有固定的熔点和沸点，只是在一定温度范围内熔化和汽化。(2)石油的分馏概念：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程叫做分馏。,装置：,【温馨提示】a.蒸馏烧瓶中加入碎瓷片，防止暴沸。b温度计水银球的位置在蒸馏烧瓶的支管口处，测量蒸气的温度。c冷凝水的流向是下口进，上口出。,石油的分馏产品,温馨提示：a.石油分馏中物质变化类型为物理变化；b.由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分一般为混合物。对石油进行分馏，是石油炼制的主要方法之一，如果在常压下进行分馏，叫做常压分馏，如果在减压下进行分馏。叫做减压分馏。,(3)石油的裂化与裂解石油的裂化：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，沸点较低的烃的过程。石油裂化的目的：提高轻质油，特别是汽油的质量。石油的裂解：采用比石油裂化更高的条件，使某些石油加工产品转化为含碳原子数更少，沸点更低的气态化工原料(如乙烯、丙烯等)，在石油裂化、裂解的过程中，烃发生了复杂的化学变化。如：,(4)石油的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，如生成苯或甲苯等，苯、甲苯等也是重要的化工原料。,典例精析【例3】下列说法中错误的是()A石油中含有C5C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B含C18以上的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,【解析】煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质，煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物。煤焦油在170以下蒸馏出来的馏出物里主要含有甲苯、二甲苯等，所以并不是煤中含有苯和甲苯。【答案】D【点拨】本题主要涉及石油及煤的加工、主要产品等知识。要求常识性了解石油及煤的加工以及产品的产生方法。,【例4】下列关于裂解与裂化的叙述中，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裂解与裂化都是使相对分子质量大的烃断裂为相对分子质量小的烃的过程,【解析】裂解和裂化都是在高温下使相对分子质量大的长链烃断裂为相对分子质量小的短链烃的过程，断裂时一定会有不饱和烃产生，所用的原料都是石油分馏产品。不同的是裂解比裂化的温度更高，分子中碳链断裂的程度更大，目的不同，裂化是为了得到更多的汽油，裂解是为了得到以小分子为主的气态烃。可见，B项的叙述是不正确的。【答案】B,下列说法不正确的是()A天然气是气体，它不属于化石燃料B反应物的总能量就是反应物的总热量C化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体D煤转化为煤气后燃烧，可以提高燃烧效率,【解析】煤、石油、天然气等都是古代动植物遗体埋于地下深处，并在地壳中经过一系列非常复杂的变化，亿万年才形成的非再生资源，它们都是化石燃料，所以A错。反应物的总能量是无法测得其绝对值的，只有变化过程中才会有相对地增加或减少，而热量就是指在变化过程中的相对改变量，所以B错。化石燃料的主要组成元素是C和H，另外也有少量N、S等，所以在燃烧过程中除了主要生成CO2和H2O外，还有一定量的污染环境的CO、SO2、NO等有害气体产生，所以C正确。煤经过液化或气化后，增大了与空气的接触面积，可充分燃烧，提高燃烧效率。所以D正确。,【答案】A、B【点拨】该题属于常识和概念性问题，要想解答好该类问题就必须明确概念，掌握实质，扩大知识面，对常识性问题有较好的了解。,一定量的石油分馏产品C8H18受热完全裂化为CH4、C2H4、C2H6、C3H6和C4H8五种气体组成的混合物，求该混合气体的平均相对分子质量。,在(1)式中1体积C8H18变为原体积的2倍，C4H10、C4H8各占1体积。,(2)式中1体积C4H10又变成原体积的2倍，所以完全裂化后总体积变为原体积的3倍。【答案】38【点拨】解答该问题时首先要写出该烃的裂化方式，然后通过分析裂化方程式，找出反应前后的体积变化，根据质量守恒求出混合气体的平均相对分子质量。,细品教材1低分子：相对分子质量小的化合物分子叫做小分子，或叫低分子。如：乙烯(CH2CH2)、丙烯(CH3CHCH2)等。2高分子：相对分子质量大的化合物分子叫做高分子，又叫高聚物。如淀粉(C6H10O5)m、纤维素(C6H10O5)n等，其相对分子质量为几万到几十万。其特征是相对分子质量很大。,3聚合反应：由低分子化合物生成高分子化合物的反应叫做聚合反应。聚合反应又分为加聚反应和缩聚反应。4加聚反应(1)定义：由不饱和的低分子化合物通过加成反应生成高分子化合物的聚合反应又叫加聚反应。(2)反应实例。如：,5缩聚反应：聚酯纤维,6单体、链节和聚合度以聚乙烯为例,(1)单体：合成高分子的低分子又叫单体。(2)高分子中重复的部分叫做结构单元，又叫链节。(3)高分子中重复的结构单元数目，叫做聚合度。用n表示。,典例精析【例5】某高分子化合物的部分结构如下，下列说法不正确的是(),B聚合物的分子式为(C3H3Cl3)nC聚合物的单体是CHClCHClD若n为聚合度，则其相对分子质量为97n【解析】Cl在上、下都是相同的，则其结构简式为【答案】A、B,【点拨】有机高分子化合物虽然相对分子质量很大，但它们的结构并不复杂，通常是由简单的结构单元重复连接而成的，做题时根据高分子链的结构特点，结合单体间可能发生的反应，找出其链节。,【例6】下列对有机高分子化合物的认识不正确的是()A有机高分子化合物称为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的B有机高分子化合物的相对分子质量很大，但通常结构并不复杂C对于一块高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类,【解析】高分子化合物是由许多n值不同的分子集团组成的。实质上是混合物。【答案】C,下列不属于高分子化合物的是()A蛋白质B淀粉C硝化纤维D油脂【解析】蛋白质、淀粉都是天然高分子化合物，硝化纤维是天然高分子化合物与硝酸发生酯化反应的产物，在与硝酸反应中，纤维素的高分子链未被破坏，因而仍是高分子化合物。油脂是高级脂肪酸甘油酯，分子量相对较小，且在其结构中没有出现重复的结构单元和聚合度，故不是高分子化合物。【答案】D,完成下列反应的化学方程式：由氯乙烯制取聚氯乙烯：_由苯乙烯()制取聚苯乙烯；_由丙烯制取聚丙烯：_,【答案】,资料备选1蒸馏、分馏、干馏的比较归纳,2.石油裂化的有关计算烷烃裂化(裂解)时，产物是较小的烷烃和烯烃：CmnH2m2n2=CmH2mCnH2n2其中m、n可能相等，也可能不相等，如,3烷烃裂化有以下规律(1)烷烃裂化后得到烷烃和烯烃(2)不论以哪种形式裂化，都遵循质量定恒定律,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,同学们,来学校和回家的路上要注意安全,
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