第二节化学与资源综合利用环境保护用.ppt

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1、第二节第二节 化学与资源综合利用、环境保护化学与资源综合利用、环境保护一、煤、石油和天然气的综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用研究目的：研究目的：提高利用率；同时获得洁净的燃料，提高利用率；同时获得洁净的燃料，获得基本化工原料用以生产更多的获得基本化工原料用以生产更多的合成材料。合成材料。（一）煤的综合利用（一）煤的综合利用无烟煤无烟煤泥煤泥煤褐煤褐煤煤与炭煤与炭有何关系？有何关系？1 1、木炭、焦炭等是碳的不纯单质，而、木炭、焦炭等是碳的不纯单质，而煤是有机物和无机物组成的复杂混合煤是有机物和无机物组成的复杂混合物。物。2 2、煤除了主要含碳外还含有少量的、煤除了主要含碳外还含有少量的S

2、 S、P P、N N、H H、O O等元素以及无机矿物质等元素以及无机矿物质（主要有硅、铝、钙、铁等元素）（主要有硅、铝、钙、铁等元素）(1)(1)组成元素组成元素 煤主要是（煤主要是（），还有少量的（），还有少量的（）元素。）元素。1 1、煤的组成、煤的组成 碳碳 氢、氮、氧、硫氢、氮、氧、硫 等等有机物和无机物有机物和无机物(2)(2)化学组成化学组成 煤是由（煤是由（）组成的复杂混和物。组成的复杂混和物。(1)(1)煤的干馏煤的干馏把煤隔绝空气加强热使它分解把煤隔绝空气加强热使它分解的过程的过程叫煤的干馏。是一个叫煤的干馏。是一个化学变化化学变化过程。过程。2.2.煤的综合利用煤的综合利

3、用干干馏馏产产品品主主要要成成分分主主要要用用途途出出炉炉煤煤气气焦炉气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳一氧化碳气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨水粗氨水氨、铵盐氨、铵盐氮肥氮肥粗苯粗苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、炸药、染料、医药、农药、合成材料合成材料煤煤焦焦油油苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚类、萘类酚类、萘类染料、医药、农药、染料、医药、农药、合成材料合成材料沥青沥青筑路材料、制碳素电极筑路材料、制碳素电极焦焦炭炭炭炭冶金、合成氨造气、电石、冶金、合成氨造气、电石、燃料燃料煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途（2 2）煤的气化

4、）煤的气化将其转化成可燃的气体将其转化成可燃的气体C(sC(s)+H)+H2 2O O CO(gCO(g)+H)+H2 2(g)(g)高温C(sC(s)+H)+H2 2O O CO(gCO(g)+H)+H2 2(g)(g)CO(gCO(g)+3H)+3H2 2 CH CH4 4(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)一定条件CO(gCO(g)+3H)+3H2 2 CH CH4 4(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)（3 3）煤的液化）煤的液化 直接液化：直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。使煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化：间接液化：先将煤转化为先将煤转化为COCO和和H H2 2

5、，再，再在催化剂在催化剂 作用下合成甲醇等。作用下合成甲醇等。一定条件CO(gCO(g)+2H)+2H2 2 CH CH3 3OH(l)OH(l)石油石油形成：古代动植物遗体经过非常复杂的形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。变化而形成的。组成：组成：C C、H H、S S等等物质：烷烃、环烷、芳香烃等物质：烷烃、环烷、芳香烃等从所含成分的状态看，大部分是液态烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃。在液态烃里溶有气态烃和固体烃。石油石油思考：石油是纯净物还是混合物？有无思考：石油是纯净物还是混合物？有无固定的沸点？固定的沸点？物理性质：物理性质：黑色或深

6、棕色粘稠状液体，有特殊黑色或深棕色粘稠状液体，有特殊气味，比水轻，不溶于水。气味，比水轻，不溶于水。混合物。无固定的沸点。混合物。无固定的沸点。（二）石油的综合利用（二）石油的综合利用1.1.石油的分馏石油的分馏2.2.石油的催化裂化和裂解石油的催化裂化和裂解3.3.其它的石油加工其它的石油加工1.1.石油的分馏石油的分馏石油分馏石油分馏是利用原油中是利用原油中各组分沸点的不同，各组分沸点的不同，将将复杂的混合物分离成较复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物简单和更有用的混合物的过程。的过程。石油分馏主要在石油分馏主要在分馏分馏塔塔中进行，通过分馏中进行，通过分馏可可以获得汽油、煤油、以获得

7、汽油、煤油、柴油等柴油等轻质油。轻质油。分馏分馏是分离提纯沸点相近的混合液是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。馏。如石油的分馏。干馏干馏是固态物质隔绝空气加强热发生是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。煤的干馏。蒸馏蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。属物理变化。过程。属物理变化。干馏、蒸馏、分馏有什么区别？干馏、蒸馏、分馏有什么区别？石油的催化裂化是将含碳原子较

8、多、石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等的过程。沸点较低的汽油等的过程。石油裂化的产品再进一步石油裂化的产品再进一步裂解裂解，可以，可以获得很多重要的化工原料。获得很多重要的化工原料。2 2、石油的催化裂化和裂解、石油的催化裂化和裂解乙烯、丙烯、甲烷乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。化和裂解得到的重要化工原料。催化裂化：催化裂化：裂解裂解C16H34C8H18+C8H16催化剂催化剂加热、加压加热、加压催化剂催化剂加热、加压加热、加压C8H18C4H10+C4H8 催化剂催化剂

9、加热、加压加热、加压CH+CH CHCH催化剂催化剂加热、加压加热、加压CH+CH 3 3其它的石油加工其它的石油加工石油经过催化重整，可以使链状烃转化石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。本原料。4 4聚合反应和高分子化合物聚合反应和高分子化合物由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应聚合反应。单体单体链节链节聚合度聚合度例例1、试写出下列单体的聚合产物试写出下列单体的聚合产物丙烯丙烯CH2CHCH3氯乙烯氯乙

10、烯CH2=CHCl丙烯酸丙烯酸CH2=CHCOOH醋酸乙烯酯醋酸乙烯酯CH3COOCH=CH2丁二烯丁二烯CH2=CH-CH=CH2乙炔乙炔CHCH例例2、试写出聚合产物对应的单体试写出聚合产物对应的单体天然橡胶天然橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶课堂练习课堂练习丁腈橡胶丁腈橡胶具有具有优良的耐油、耐高温性能。合成丁腈橡胶的原料是优良的耐油、耐高温性能。合成丁腈橡胶的原料是CH2=CHCH=CH2CH3CCCH3CH2=CHCNCH3CH=CHCNCH3CH=CH2CH3CH=CHCH3（A）（B）（C）（D）方法：单键变双键，双键变单键，在碳原子不满足四价的地方断键。C缩聚：如涤纶、酚醛树脂缩聚：如涤纶

11、、酚醛树脂（三）天然气的综合利用（三）天然气的综合利用天然气的组成：主要是气态烃，其中最天然气的组成：主要是气态烃，其中最重要的是重要的是甲烷甲烷天然气天然气清洁的化石燃料清洁的化石燃料用作化工原料，合成氨、用作化工原料，合成氨、生产甲醇以及其他有机物生产甲醇以及其他有机物1.1.下列物质属于纯净物的是（下列物质属于纯净物的是（）医用酒精医用酒精 乙醇乙醇 煤焦油煤焦油 聚乙聚乙烯烯 天然气天然气 石油石油 冰醋酸冰醋酸 焦炉焦炉气气 乙酸乙酯乙酸乙酯 A.B.A.B.C.D.C.D.B形成性练习2.2.下列关于化石燃料的综合利用，错误的是下列关于化石燃料的综合利用，错误的是A A.煤的气化和

12、液化使煤变成清洁能源，同时煤的气化和液化使煤变成清洁能源，同时 煤的燃烧效率等也得到提高煤的燃烧效率等也得到提高B B.石油分馏的目的是获得乙烯、丙烯等化工石油分馏的目的是获得乙烯、丙烯等化工原料原料C C.天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料目前主要用于合成氨和生产甲醇等原料目前主要用于合成氨和生产甲醇等 D D.煤的干馏主要目的是获得冶金工业需要的煤的干馏主要目的是获得冶金工业需要的焦炭焦炭BD3.3.下列说法正确的是下列说法正确的是 A.A.石油分馏获得的是含有烯烃的碳原子石油分馏获得的是含有烯烃的碳原子数较少的混合物数较少的混合物 B.B.煤的干

13、馏和石油的分馏都是化学变化煤的干馏和石油的分馏都是化学变化 C.C.裂化汽油中含有饱和烃和烯烃，不能裂化汽油中含有饱和烃和烯烃，不能做萃取剂萃取溴水中的溴做萃取剂萃取溴水中的溴 D.D.石油裂化是将重油再分解，主要获得石油裂化是将重油再分解，主要获得生活生产需要较多的汽油。生活生产需要较多的汽油。CD白色污染白色污染1.1.由于合成材料的广泛应用和发展，一些由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制品带来的环境污染就是塑料制品带来的环境污染就是“白色污染白色污染”。2.2.白色污染的危害；白色污染的危害；3.3.白色污染的治理：白色污染的治理：（1 1）废弃塑料的再利用（如直接作为材料）废弃塑料

14、的再利用（如直接作为材料、制作单体和燃料油、制作气体等）；、制作单体和燃料油、制作气体等）；（2 2）制造易降解材料；）制造易降解材料；（3 3）超市塑料袋有偿使用。）超市塑料袋有偿使用。背景知识回顾背景知识回顾1 1、通常所说的三废是指、通常所说的三废是指 、和和 。2 2、绿色食品是指、绿色食品是指 的食品，的食品，白色污染是指白色污染是指 。废渣废渣废气废气废水废水塑料垃圾塑料垃圾无污染、无公害无污染、无公害环境保护环境保护1 1、在环境问题面前，化学工作者所面临、在环境问题面前，化学工作者所面临的重要问题的重要问题在环境问题日益突出的今天，化学工作者在环境问题日益突出的今天，化学工作者

15、所面临的重要任务是对所面临的重要任务是对 的的检测、检测、的治理、寻找从源头上的治理、寻找从源头上治理治理 的生产工艺。的生产工艺。2 2、化学在三废治理过程中的重要作用、化学在三废治理过程中的重要作用环境情况环境情况三废三废环境污染环境污染二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学1 1、环境：主要是指人类的生存环境。、环境：主要是指人类的生存环境。3 3、环境污染：人类排放的污染物质超过了、环境污染：人类排放的污染物质超过了环境的自净能力，引起环境质量发生不良环境的自净能力，引起环境质量发生不良变化从而危害人类健康和生存的现象。变化从而危害人类健康和生存的现象。2 2、环境问题：主要是指

16、由于人类不合理、环境问题：主要是指由于人类不合理开发和利用自然资源而造成生态环境的开发和利用自然资源而造成生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染问题。成的环境污染问题。因此，要随时进行环境监测！因此，要随时进行环境监测！如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾水华水华 目前目前,全球有三大块酸雨地区：全球有三大块酸雨地区：西欧西欧,北美和东南亚。我国长江以南也存北美和东南亚。我国长江以南也存在连片的酸雨区域。在酸雨区域内在连片的酸雨区域。在酸雨区域内,湖泊湖泊酸化酸化,渔业减产渔业减产,森林衰退森林衰退,土壤贫脊土壤贫

17、脊,粮菜减产粮菜减产,建筑物腐蚀建筑物腐蚀,文物面目皆非。文物面目皆非。光化学烟雾光化学烟雾大气污染物大气污染物一氧化氮、二氧化氮和某一氧化氮、二氧化氮和某些碳氢化合物在太阳光紫外线的照射下，些碳氢化合物在太阳光紫外线的照射下，在低空大气中发生复杂的光化学反应（大在低空大气中发生复杂的光化学反应（大气中的氧气也参加了反应），气中的氧气也参加了反应），形成白色或形成白色或浅兰色有特殊气味的光化学烟雾。浅兰色有特殊气味的光化学烟雾。光化学烟雾中主要含二次污染物如醛光化学烟雾中主要含二次污染物如醛类、酮类、臭氧、过氧硝酸、乙酰酯等。类、酮类、臭氧、过氧硝酸、乙酰酯等。光化学烟雾严重危害人体健康，损害

18、植物光化学烟雾严重危害人体健康，损害植物及橡胶制品等。及橡胶制品等。环境污染的分类：环境污染的分类：按环境要素按环境要素：分大气污染、水体污染、土分大气污染、水体污染、土壤污染。壤污染。按人类活动分按人类活动分：工业环境污染、城市环境：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。污染、农业环境污染。按造成污染的性质、来源分按造成污染的性质、来源分：化学污染、：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。污染。思考与交流思考与交流:1 1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要、硫氧化物和氮氧化

19、物是形成酸雨的主要物质物质 。工业上常利用它们与一些廉价易得的化。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。酸雨是指酸雨是指PH5.6PH5.6的酸性降水，其主要成分是硫的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃

20、烧、金属矿物的冶炼、生产和使化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。化物所造成的。利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制酸雨等危害。例如：针对我国以煤炭为主、酸雨类型酸雨等危害。例如：针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。水等吸收脱硫。CaO+SO2=CaSO3 2CaS

21、O3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原，等催化作用下是氮氧化物还原，转化为转化为N2、CO2、H2O等无害气体。等无害气体。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt4005002 2、含氮、磷的大

22、量污水任意排向湖泊、水库和近海、含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。工业废水和污水的不适当排放、化肥的不合理工业废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以及生活污水的任意排放会造成严重水体和使用以及生活污水的任意排放会造成严重水体和水源污染。例如，含有大量氮、磷的污水排向湖水源污染。例如，含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水库和近海海域，造成了

23、水体的富营养化，泊、水库和近海海域，造成了水体的富营养化，出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问出现藻类大量繁殖形成赤潮、水华等严重污染问题。我们日常使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐题。我们日常使用的合成洗涤剂常用多聚磷酸盐作为助洗剂，在水体中经藻类的微生物催化后，作为助洗剂，在水体中经藻类的微生物催化后，容易水解为磷酸盐，成为引起水体富营养化的污容易水解为磷酸盐，成为引起水体富营养化的污染物。染物。绿色化学理念绿色化学理念（防治优于治理）（防治优于治理）核心：核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为产对环境造成的污染。又称为“

24、环境无害化学环境无害化学”、“环境友好化学环境友好化学”、“清洁化学清洁化学”。从学科观点看：从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变是化学基础内容的更新。（改变反应历程）反应历程）从环境观点看：从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）开始就避免污染物的产生）从经济观点看：从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）低生产成本。（尽可能提高原子利用率）热点：热点：原子经济性原子经济性反应物原子全部转化为最反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为终的期望产物，原子利用率为

25、100%100%91页原子经济原子经济性反应性反应高选择性高选择性反应反应无毒无害无毒无害原料原料可再生资源可再生资源环境友好产品环境友好产品（安全、能降解（安全、能降解可再生利用）可再生利用）1、安全的生产工艺2、应用无毒无害的催化剂3、应用无毒无害的溶剂4、提高能源的利用率原子利用原子利用率率100%原子利用率原子利用率25.4%原子利用率原子利用率100%化合反应的原子利用率化合反应的原子利用率100%原子利用率和产率原子利用率和产率原子利用率原子利用率=期望产物的总质量期望产物的总质量生成物的总质量生成物的总质量100%产率产率=期望产物的实际质量期望产物的实际质量期望产物的理论质量期望产物的理论质量100%