高考化学一轮复习 专题5_2 资源综合利用环境保护（非金属综合）（讲）（含解析）1

专题5.2 资源综合利用 环境保护（非金属综合）1、了解煤、石油的综合开发与利用。2、了解常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响，能运用化学知识对环境保护做出贡献。3、理解在化工生产中遵照“绿色化学”思想的重要性。一、煤、石油、天然气的综合利用1、煤的综合利用煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。（1）煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程。煤的干馏产物a焦炉气，b煤焦油，c焦炭，d粗氨水。（2）煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为CH2O(g)COH2。（3）煤的液化直接液化煤氢气液体燃料间接液化煤水水煤气甲醇等2、天然气的综合利用（1）天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料。（2）天然气与水蒸气反应制取H2 原理：CH4H2OCO3H2。3、石油的综合利用（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。所含元素以C、H为主，还有少量N、S、P、O等。（2）石油的分馏利用原油中各组分沸点不同，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。分馏是物理变化过程。其主要目的是得到汽油、煤油、柴油等轻质油。（3）石油的裂化条件：催化剂催化、高温。过程：含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子数少，沸点低的烃，裂化是化学变化过程。主要目的：将重油转化为轻油。（4）石油的裂解定义石油在更高的温度下发生深度裂化，石油中的长链烃分子断裂成以乙烯、丙烯为主的短链烃。生产目的：生产乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。【总结】方法原料原理主要目的石油的综合利用分馏原油(常压分馏) 重油(减压分馏)根据石油各组分沸点不同，利用加热汽化、冷凝、回流，把石油分成不同沸点范围的组分得到不同沸点范围的分馏产物汽油、煤油、柴油、重油等裂化重油、石蜡在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量裂解(深度裂化)石油分馏产品(包括石油气)在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃，如乙烯、丙烯、丁二烯等煤的综合利用干馏煤隔绝空气强热分解制取芳香族化合物气化煤水蒸气高温制取水煤气清洁化处理液化煤和氢气或煤和水蒸气催化剂高温合成制取液体燃料、化工原料【典型例题1】【2016届黑龙江牡丹江一中高三上第二次月考】下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是 （ ）A、石油裂解得到的汽油是纯净物B、煤的气化就是将煤在高温条件由固态转化为气态，是物理变化过程C、天然气是一种清洁的化石燃料D、煤就是碳，属于单质【答案】C考点：考查煤、石油、天然气的综合利用等知识。【点评】掌握有关煤和石油化工的五个“目的”：(1)煤的气化、液化的目的是把煤转变为清洁能源，提高煤的燃烧效率， 得到化工原料。(2)石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油。(3)石油裂化的目的是为了提高轻质油，特别是汽油的产量和质量。(4)石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯等短链不饱和烃作为化工原料。(5)石油催化重整的目的是为了得到苯、甲苯等。【迁移训练1】如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料一：石蜡是含有2030个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化，试管中有少量液体凝结，试管中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管中液体气味，具有汽油的气味。（1）该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为_，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是_，装置中较长导管的作用是_；（2）试管中有少量液体凝结说明了_；（3）试管中溶液褪色说明了_；（4）能否用试管中的液体萃取溴水中的溴，理由是_。（5）写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式_。（6）石油裂化的重要意义是_。【答案】（1）从下往上，从左往右检验装置的气密性导气、冷凝气体（2）裂化生成了含有5个碳原子以上的烃（3）裂化生成了碳原子数小于5的烯烃（4）不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应（5）C20H42C10H22C10H20（6）可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量二、环境保护与绿色化学1、环境问题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。“三废”的污染主要指：大气污染、水污染、土壤污染主要污染物及来源主要危害防法措施大气污染污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物、固体颗粒来源：化石燃料的燃烧，工业烟尘危害人体健康破坏建筑物影响动、植物生长改变气候开发新能源，减少化石燃料的燃烧对工业尾气进行处理立法管理水污染污染物：重金属盐、耗氧有机物，氮、磷化合物等来源：工业废水、生活废水、实验室和医院废水污染饮用水、影响人畜健康影响植物生长形成水华、赤潮，影响水中生物生长对废水进行无害化处理后排放立法管理土壤污染污染物：重金属盐、废塑料、工业废料、建筑垃圾来源：生活垃圾、工厂、建筑、化肥、农药、各种废水使土壤板结、硬化水肥流失对垃圾回收和分类处理，综合利用控制各种污水排放【注意】当今环境污染存在以下几方面问题：酸雨形成原因主要是SO2和氮氧化合物。光化学烟雾主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。臭氧空洞主要是氮氧化合物、氟氯烃等的排放引起的。温室效应主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的。白色污染聚乙烯塑料的大量使用。水华、赤潮含磷洗衣粉的大量使用及其废水的任意排放。2、环境保护的措施（1）工业废气携带颗粒物的回收利用。（2）工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。（3）回收、限制废弃塑料，研制可降解塑料。3、绿色化学（1）原子经济原子经济要求反应物的原子全部转为期望的最终产物，原子的利用率达到100%，也就是说在化学反应中不产生任何废物。原子的利用率100%（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。绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的“零排放”过程。化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。关于“绿色化学”的具体要求见下图：4、可持续发展可持续发展是指既满足现代人的需求又不损害后代人满足其需求的能力的发展，需要经济、社会、资源和环境保护协调发展。可持续发展的要点是发展援助、环境保护、清洁水源、能源开发、绿色贸易。可持续发展、环境保护与绿色化学三者的关系：环境保护是可持续发展的一个重要方面，绿色化学能从根本上为环境保护和可持续发展提供一步到位、一劳永逸的技术支持。【典型例题2】【2016届河北省武邑中学下学期第一次月考】环境污染已经成为人类社会面临的重大威胁，下列对应关系不正确的是 （ ）环境问题造成环境问题的主要物质A酸雨二氧化硫、氮氧化物B臭氧空洞二氧化碳C白色污染塑料垃圾D光化学烟雾氮氧化物、碳氢化合物 【答案】B考点：考查引发环境污染的物质的判断的知识。【点评】近几年的高考题中时常会出现有关环境污染、环境保护及绿色化学方面的考题。这就要求我们在备考时，要多关注近期发生的有关环境问题的报道，并注意与化学知识间的内在联系，应关注化学在社会生活中的应用，正确地处理人与自然之间的关系，高效地、文明地实现对自然资源的永续利用，减少化石能源的利用，开发新能源，减少污染源等。【迁移训练2】【2016届山东省潍坊市高三上学期期末】2015年11月29日至30日，国家主席习近平出席了气候变化巴黎大会，各国就如何应对气候变化、提升经济绿色水平，实现人类可持续发展进行商讨。为达成“同呼吸，共奋斗”全国各地为治理雾霾广泛开展了一系列活动。下列活动不符合这一主题的是 （ ）A机动车实行限行措施是减少雾霾的途径之一B积极推广风能、太阳能、氢能等新型能源的使用C通过吸收空气中CO2并利用廉价能源合成汽油可推广“绿色自由”计划D将秸秆焚烧可得富含钾肥的草木灰，焚烧是一种较为理想的秸秆处理办法【答案】D考点：考查绿色化学考点一：化学中的STSE1、化学与环境化学对环境具有双刃剑性，化工生产本身及某些化工产品对环境有不良影响，但环境污染的预防与治理又离不开化工生产与化学产品。与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问题：这是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NOx主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等，其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。二是水体污染：这是指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属汞、镉、铅、铬等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。三是固体废弃物造成的污染：主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。对垃圾可采取分类回收利用、卫生填埋法、堆肥和焚烧法；使用可降解塑料，回收再利用废旧塑料制品以防止白色污染。2、化学与社会社会活动与化工生产、化学物质密切相关，规范的化学产品、合格的化工产品，有利于提高人类的生活水平，否则就会危害环境、危及人类生活。因化学物质造成的意外事故发生后，应根据泄漏物质的性质，采取相应的自救、求助措施；有毒气体泄漏时，人畜均应逆风撤离，当有毒气体密度大于空气时，人员应该向高处转移；对于Cl2、HCl等酸性气体的泄漏，消防、救护人员可采取向空中喷洒碱性溶液的方法来吸收、溶解有毒物质。常见的无机有毒气体有CO、SO2、NOx、Cl2、HX等3、化学与生活化工产品在日常生活中有着广泛的用途，本题型涉及到常见物质有：肥皂、油脂、塑料、酒精、海带等。另外，人体的健康发育与生长离不开众多的元素，其中部分元素在体内的含量若有微小变化就会对人体的健康产生较大影响，具体情况如下：（1）氟：人体必需的微量元素，是形成强硬的骨骼、坚硬的牙齿的必要元素。缺氟的人易发生龋齿；氟过量则易导致“氟骨病”和牙齿的“斑釉病”。（2）碘：碘在人体中主要存在于甲状腺内，参与甲状腺素的合成。缺碘会导致甲状腺肿大等病症，严重缺碘的孕妇，易生下患有克汀病的婴儿。补碘的最有效途径是食用加碘盐(添加了适量KIO3的食盐)及海产品。（3）钙：主要存在于骨和牙齿中。婴幼儿缺钙会导致鸡胸、佝偻病等，中老年人缺钙易导致骨质疏松。（4）铝：在人体内积累到一定程度后可导致人慢性中毒，引发老年痴呆症。（5）铁：是构成血红蛋白的主要成分。主要功能是把氧气输送到全身细胞，并将CO2排出体外，缺铁易导致缺铁性贫血。4、化学与科学“化学人类进步的关键”，本组STSE试题是以化学科学发展在人类生活质量提高、身体健康保健等方面的应用为素材进行命制的。【典型例题3】【山东实验中学2016届第二次模拟】化学与生活、生产密切相关，下列说法正确的是 （ ） A煤的气化和液化都是化学变化 BBaSO4在医学上用作钡餐，Ba2+对人体无毒 C铁、铝、铜在空气中长期放置表面都会生成氧化物 D二氧化硫可广泛用于食品的增白【答案】A考点：STSE与新情境试题【点评】本题是STSE与新情境试题。STSE教育是以科学、技术、社会、环境的相互关系为侧重点的教育，反映了当今世界教育改革的浪潮。随着科学、技术、社会、环境四者互动关系的增强以及素质教育的实施，STSE教育成为高考化学考查的重要内容。近几年高考试卷中有关STSE的试题很多，主要是环保类、医药类、生活类、能源类、资源类、科技类。【迁移训练3】【陕西镇安中学2016届第三次月考】化学与生产，生活息息相关，下叙述错误的是（ ）A大量化石燃料的燃烧是造成雾霾天气的一种重要因素B含重金属离子的电镀液不能随意排放C煤经过汽化和液化两个物理变化过程后变为清洁能源，这是煤的综合利用的方法D改进汽车尾气净化技术，减少大气污染物的排放【答案】C【解析】试题分析：A大量化石燃料的燃烧会导致产生的大量的固体小颗粒悬浮在空气中，因此造成雾霾天气，是形成雾霾天气的一种重要因素，正确；B含重金属离子的电镀液若随意排放，会造成水污染，土壤污染，因此不能随意排放，正确；C煤经过汽化和液化两个化学变化过程后变为清洁能源，这是煤的综合利用的方法，错误；D改进汽车尾气净化技术，可以使产生的尾气中的NO、CO发生转化为N2、CO2，因此可减少大气污染物的排放，正确。考点：考查化学在生产、生活中的应用的知识。考点二：煤、石油综合利用的比较1、3种煤的综合利用方法：煤的干馏、煤的气化、煤的液化(均属于化学变化)。2、3种石油综合利用方法：石油的分馏物理变化。石油的裂化化学变化，提高轻质油的产量，特别是汽油的产量。石油的裂解化学变化，获得含碳原子数较少的气态烃3、石油的分馏、裂化、裂解的比较石油炼制的方法分馏催化裂化石油的裂解常压减压原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品（含石油气）主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林、石蜡、沥青、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、直馏汽油和裂化汽油的区别获得方法主要化学成分鉴别方法直馏汽油原油直接分馏，物理变化一般是C5C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳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，化学变化含有C5C11的烷烃和烯烃，性质活泼5、各种工业厂气的主要成分名称来源主要成分用途高炉煤气炼铁高炉CO2、CO等燃料水煤气水煤气炉CO、H2等燃料、化工原料炼厂气石油炼制厂低级烃燃料、化工原料裂解气裂解炉“三烯二烷”石油化工原料焦炉气炼焦炉CO、H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料天然气天然气田、油田甲烷燃料、化工原料【典型例题4】【2016届年辽宁省沈阳市东北育才学校上期中】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B含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C石油裂解主要目的是得到短链的不饱和烃D煤的气化与液化都是化学变化【答案】A【迁移训练4】【2016届广东省佛山市高明一中上期末】下列关于煤、石油和天然气及其相关产品的叙述错误的是 （ ）A液化天然气（LNG）和罐装液化石油气（LPG）主要成分都属于烃类 B煤经过干馏可以得到焦炭和煤焦油等产品，分馏煤焦油可以获得多种芳香烃C石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量 D石油的分馏、煤的液化、煤的气化属于物理变化【答案】D【解析】试题分析：A液化天然气（LNG）和罐装液化石油气（LPG）主要成分都属于烃类，A正确；B煤经过干馏可以得到焦炭和煤焦油等产品，分馏煤焦油可以获得多种芳香烃，B正确；C石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量，C正确；D石油的分馏属于物理变化，煤的液化、煤的气化所以化学变化，D错误，答案选D。考点：考查煤、石油和天然气的有关判断