高三化学一轮复习4.6资源综合利用环境保护教学设计

第四章 非金属及其化合物 第五课时 资源综合利用 环境保护

〖复习目标〗

（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。

〖教学重点〗煤、石油的综合开发与利用，常见元素单质及其重要化合物对环境质量的影响 〖教学难点〗煤、石油的综合开发以及环境保护综合问题的分析 〖教学过程〗

【知识精讲】

1、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

A、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。

B、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。 高温

化学方程式为C＋H2O(g)=====CO＋H2。 ③煤的液化 A、直接液化

高温、高压

煤＋氢气——————→液体燃料

催化剂B、间接液化

高温高温

煤＋水————→水煤气————→甲醇等

催化剂

（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

高温

原理：CH4＋H2O————→CO＋3H2。

催化剂（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

A、条件：催化剂催化、高温。

B、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。

C、主要目的：将重油转化为轻油。 ④石油的裂解 A、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。

B、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 原油(常压分分馏 石油在一定条件下，把相对分子质量的综裂化 合利质量小、沸点低的烃 用 裂解(深度裂化) 干馏 煤的综合气化 利用 液化 水蒸气 煤和氢气或催化剂 煤 高温 清洁化处理 制取液体燃料、化工原石油分馏产品(包括石油气) 煤 强热分解 制取水煤气 在高温下，使具有长链分子的烃获得短链不饱和烃，如断裂成各种短链的气态烃和少乙烯、丙烯、丁二烯等 量液态烃 隔绝空气 制取芳香族化合物 油的产量 重油、石蜡 大、沸点高的烃断裂为相对分子的产量，特别是提高汽提高轻质液体燃料油馏) 重油(减压分馏) 原理 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 主要目的 得到不同沸点范围的分馏产物——汽油、煤油、柴油、重油等

煤和水蒸气

2、环境保护与绿色化学 （1）环境问题

高温合成 料 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 ①污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氢化合物、固体颗粒 ②化石燃料的燃烧，工业烟尘 主要危害 ①危害人体健康 ②破坏建筑物 防法措施 ①开发新能源，减少化石燃料的燃烧 大气污染 ③影响动、植物生长 ②对工业尾气进行处理 ④改变气候 ①污染饮用水、影响人畜健康 ②影响植物生长 ③形成水华、赤潮，影响水中生物生长 ①对垃圾回收和分类处理，综合利用 ②控制各种污水排放 ①对废水进行无害化处理后排放 ②立法管理 ③立法管理 ①污染物：重金属盐、耗氧有机水污染 物，氮、磷化合物等 ②工业废水、生活废水、实验室和医院废水 ①污染物：重金属盐、废塑料、土壤污染 工业废料、建筑垃圾 ①使土壤板结、硬化 ②生活垃圾、工厂、建筑、化肥、②水肥流失 农药、各种废水

【注意】当今环境污染存在以下几方面问题：

①酸雨——形成原因主要是SO2和氮氧化合物。

②光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。 ③臭氧空洞——主要是氮氧化合物、氟氯烃等的排放引起的。 ④温室效应——主要是由于大气中CO2含量的不断增加造成的。 ⑤白色污染——聚乙烯塑料的大量使用。

⑥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。

期望产物的总质量

原子的利用率＝×100%

生成物的总质量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。 【方法精讲】 1、化学中的STSE （1）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。 2、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 常压 分馏 催化裂化 减压 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 重油 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 含直链烷烃的石油分馏产品（含石油气） 石油的裂解 用蒸发冷凝的方法把石原理 油分成不同沸点范围的蒸馏产物 主要 原料 原油 溶剂油、重油 润滑油、凡士林、石主要产品 汽油、煤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 油、柴油、蜡、沥青、重油 煤焦油

（4）直馏汽油和裂化汽油的区别 直馏汽油 获得方法 原油直接分馏，物理变化 主要化学成分 一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定 含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼 鉴别方法 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 （5）各种工业厂气的主要成分

名称 高炉煤气 水煤气 炼厂气 裂解气 焦炉气 天然气 【典例精讲】

【例1】PM2．5是指大气中直径小于或等于2．5微米的颗粒物，也叫可入肺颗粒物，与肺癌、

哮喘等疾病的发生密切相关，是灰霾天气的主要原因，它主要来自化石燃料的燃烧（如机动车尾气、燃煤）等，下列与PM2．5相关的说法不正确的是 （ ）

A．大力发展电动车，减少燃油汽车的尾气排放量 B．开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖

C．多环芳烃是强致癌物，能吸附在PM2．5的表面进入人体

来源 炼铁高炉 水煤气炉 石油炼制厂 裂解炉 炼焦炉 天然气田、油田 主要成分 CO2、CO等 CO、H2等 低级烃 “三烯二烷” CO、H2、CH4、C2H4等 甲烷 用途 燃料 燃料、化工原料 燃料、化工原料 石油化工原料 燃料、化工原料 燃料、化工原料

D．PM2．5含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素

【答案】D

【解析】A、大力发展电动车，减少燃油汽车的尾气排放量，则不会产生固体颗粒物，减少雾霾

的产生，正确；B、开发利用各种新能源，减少对化石燃料的依赖，减少雾霾的产生，正确；C、由于雾霾的出现，使多环芳烃能吸附在PM2．5的表面进入人体，从而致癌，正确；D、砷对人体有害，但属于非金属元素，错误，答案选D。

【例2】化学与人类生活、社会可持续发展密切相关。下列有关说法正确的是 （ ）

①凡含有食品添加剂的食物对人体健康均有害，均不可食用；②明矾水解产生具有吸附性的胶体粒子，可以用于饮用水的杀菌消毒；③目前我国市场的汽油标准已由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”，这意味着汽车不再排放氮氧化物；④开发高效氢能、太阳能等新型电动汽车，以解决城市机动车尾气排放问题；⑤高空臭氧层吸收太阳紫外线，保护地球生物；低空过量臭氧是污染气体，对人体有危害；⑥PM2.5表示每立方米空气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物的含量，PM2.5值越高，大气污染越严重；⑦棉、麻、羊毛及合成纤维完全燃烧都只生成CO2和H2O，故对环境不造成污染 A．②⑤⑦ B．①③⑥ C．①③⑦

【答案】D

【解析】食品添加剂可合理使用，对人体无害，①错误，排除B、C；明矾水解产生的氢氧化铝

胶体具有吸附作用，可起到净化作用，但不能杀菌消毒，②错误，排除A；③目前我国市场的汽油标准已由“国Ⅲ”提到“国Ⅳ”，但燃烧后仍会排放氮氧化物，③错误；⑦羊毛的成分是蛋白质，不只含有C、H、O元素还含有N元素等，所以完全燃烧不只生成CO2和H2O，错误，所以答案选D。 【考题精练】

1．化学与人类生产、生活环境密切相关。下列说法正确的是 （ ） A．石油分馏、煤的气化、煤的干馏、海水制盐等都属于化学变化过程

B．在牙膏中添加Na2PO3F、NaF能防治龋齿，当提供的F浓度相等时，它们防治龋齿的作用

是相同的

C．NO2、SO2、CO2、PM2.5都是空气质量日报必须报道的大气污染物

D．家用天然气含有特殊气味的主要原因是开采的天然气未经处理就直接转为民用燃气 【答案】B

【解析】A．石油分馏、海水制盐等属于物理变化过程，A项错误；B．氟离子会与羟基磷灰石

反应生成氟磷灰石，氟离子被吸收后，通过吸附或离子交换的过程，在组织和牙齿中取代羟基磷灰石的羟基，使之转化为氟磷灰石，在牙齿的表面形成坚硬的保护层，使硬度增高，

－

D．④⑤⑥

抗酸腐蚀性增强，抑制嗜酸菌的活性，当提供的氟离子的浓度相等时，所有这些氟化物防治龋齿的作用是相同的，B项正确； C．CO2不是大气污染物，C项错误；D.天然气本身是没有颜色，没有气味的，家用管道天然气添加难闻的物质，是为了便于及时发现燃气泄露，以免造成重大伤害，D项错误；答案选B。

2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是 （ ）

A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料 C．将煤变为煤饼作燃料 D．将石油裂解制得乙烯等化工原料 【答案】D

【解析】A、将煤干馏制得煤焦油和焦炭，A正确；B、在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃

料是煤的液化，B正确；C、将石油裂解制得乙烯等化工原料是石油的裂解，C正确；D、将煤变为煤饼不是煤的综合利用，D错误。答案选D。

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