化學與自然資源的開發(fā)利用

2023/1/11第四章化學與自然資源的開發(fā)利用AgAlAuCuFeMgCoMn2023/1/11第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護第一課時2023/1/11三廢:廢氣、廢水、廢渣

煤、石油和天然氣仍然是人類使用的主要能源，也是三種重要的化石燃料優(yōu)點:提供能量、化工原料缺點:不可再生、環(huán)境污染2023/1/11求知課堂互動一、煤的綜合利用1、煤的組成組成元素:主要是碳元素；（還有少量的H、O、N、P、S、鹵素等）組成成分：是由多種有機物、無機物組成的復雜混合物。煤的結構模型2023/1/11無機物(少量)有機物C

元素—大量H、O、N、S等元素

—少量無機鹽等

污染環(huán)境COx、NOx、SO2

煙塵煤的組成1、煤的組成2023/1/11煤的綜合利用煤的干餾煤的氣化煤的液化獲得潔凈的燃料和多種化工原料——物盡其用，保護環(huán)境煤直接作燃料——利用率低并污染環(huán)境2023/1/11煤的干餾實驗裝置圖實驗裝置1實驗裝置22、煤的綜合利用（1）煤的干餾①煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。2023/1/11表4-2煤干餾的主要產品和用途2023/1/11（2）煤的氣化：

將煤中的有機物及碳轉化為可燃性氣體的過程。C(s)+H2OCO(g)+H2(g)高溫CO(g)+3H2CH4(g)+H2O(l)一定條件中熱值氣高熱值氣2CO(g)+O22CO2(g)；△H=-566KJ/mol2H2(g)+O22H2O(l)；△H=-571KJ/molCH4(g)+2O2CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3KJ/mol2023/1/11

將煤轉化液體燃料的過程。分為直接液化和間接液化。（3）煤的液化：C(s)+H2OCO(g)+H2(g)高溫

CO+2H2CH3OH（甲醇）一定條件如：2023/1/112023/1/11二、石油的綜合利用1、石油的組成元素:

主要是碳、氫元素是由各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物。（還有水分、鹽分等雜質）石油的主要成分：2、石油的煉制(除水脫鹽后)（1）石油的分餾：利用原油中各組分的沸點不同將復雜的混合物分離成簡單混合物的過程。2023/1/11石油分餾示意圖2023/1/11比較蒸餾、分餾、干餾蒸餾分餾干餾操作過程原理目的加熱和冷凝加熱和冷凝隔絕空氣加強熱物理變化物理變化復雜的物理變化和化學變化分離精煉加工煤2023/1/113、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：（2）裂化的原理：石油的裂化是

。

在催化劑的作用下將含碳原子多的重油（烴）斷裂成碳原子較少的烴的過程。提高輕質液體燃料的產量。(3)裂解:

深度的裂化。裂解的目的：獲得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的產量是一個國家石化水平的標志2023/1/11C16H34C8H18+C8H16催化劑加熱、加壓十六烷辛烷辛烯C8H18C4H10+C4H8催化劑加熱、加壓丁烷丁烯辛烷C4H10CH4+C3H6催化劑加熱、加壓甲烷丙烯丁烷C4H10C2H6+C2H4催化劑加熱、加壓乙烷乙烯丁烷2023/1/1125%產量提高2023/1/112023/1/11三、天然氣的綜合利用天然氣既是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料，作為化工原料，它主要用于合成

和生產

等。天然氣化工以含一個碳原子的甲烷為原料，通過化學變化形成含兩個或多個碳原子的其他有機化合物。實現天然氣的有效轉化是一項具有挑戰(zhàn)性的課題。氨甲醇2023/1/11天然氣灶液化天然氣公交車2023/1/11四、合成材料1、原料：

。2、合成材料基本特征：

。3、合成材料的合成原理：

。例如：乙烯合成聚乙烯

，丙烯合成聚丙烯

。石油、煤、天然氣相對分子質量很大，屬于高分子化合物加聚、縮聚2023/1/114、聚乙烯與高分子化合物（1）聚乙烯的生成CH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2+++……[CH2—CH2]nnCH2=CH2[CH2—CH2]n聚乙烯（2）高分子化合物及其特征

相對分子質量很大,是混合物,無固定的熔沸點。2023/1/11加聚反應聚合反應：由相對分子質量小的化合物分子互相結合成相對分子質量大的高分子的反應。此反應屬于乙烯的加成反應，所以這種聚合反應又叫加成聚合反應，簡稱加聚反應。三大合成材料:塑料、合成橡膠、合成纖維綜合利用的意義：物盡其用、保護資源，創(chuàng)造出更多產品2023/1/11聚丙烯：單體：CH2＝CHCH32023/1/11聚苯乙烯單體：CH2＝CHC6H52023/1/11聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）單體：CH2＝CCH3COOCH32023/1/11酚醛塑料單體：苯酚、甲醛2023/1/11聚四氟乙烯單體：CF2＝CF22023/1/11思考與交流：1、目前，回收利用廢舊合成材料有很多途徑，請查閱資料了解有哪些途徑？并試著從環(huán)境保護和經濟成本等方面作出評價。2、你認為應該限制生產、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，還是回收利用？請用必要資料和數據作為論據。2023/1/111、回收利用廢舊合成材料主要有三種途徑：一是通過熔融再生重新作成多種有用的材料；二是采用熱裂解或化學處理的方法使其分解，用于制備多種化工原料；三是將廢舊合成材料作為燃料使用。2023/1/11練習A石油加工的主要目的是（）將石油按其成分的沸點不同加以分離將石油按飽和與不飽和烴加以分離得到碳原子數多的烴類將石油中烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴分開2023/1/11用重油制取丙烯的方法是（）A.減壓分餾B.干餾C.裂化D.裂解D石油裂解的目的是（）提高輕質液體燃料的產量主要提高汽油的產量獲得短鏈不飽和烴改善汽油的質量C第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護第二課時

背景知識回顧1、通常所說的三廢是指

、

和

。2、綠色食品是指

的食品，白色污染是指

。廢渣廢氣廢水塑料垃圾無污染、無公害求知課堂互動一、環(huán)境保護1、在環(huán)境問題面前，化學工作者所面臨的重要問題在環(huán)境問題日益突出的今天，化學工作者所面臨的重要任務是對

的檢測、

的治理、尋找從源頭上治理

的生產工藝。2、化學在三廢治理過程中的重要作用環(huán)境情況三廢環(huán)境污染二、環(huán)境保護與綠色化學1、環(huán)境：主要是指人類的生存環(huán)境。2、環(huán)境問題：主要是指由于人類不合理開發(fā)和利用自然資源而造成生態(tài)環(huán)境的破壞，以及工農業(yè)生產和人類生活所造成的環(huán)境污染問題。3、環(huán)境污染：人類排放的污染物質超過了環(huán)境的自凈能力，引起環(huán)境質量發(fā)生不良變化從而危害人類健康和生存的現象。因此，要隨時進行環(huán)境監(jiān)測?。?！如：水華、赤潮、酸雨、光化學煙霧……環(huán)境污染的分類：按環(huán)境要素：分大氣污染、水體污染、土壤污染。按人類活動分：工業(yè)環(huán)境污染、城市環(huán)境污染、農業(yè)環(huán)境污染。按造成污染的性質、來源分：化學污染、生物污染、物理污染（噪聲、放射性、熱、電磁波等）、固體廢物污染、能源污染。

思考與交流:1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物質。工業(yè)上常利用它們與一些廉價易得的化學物質發(fā)生反應加以控制、消除或回收利用。請舉例說明這些方法的化學反應原理和類型。酸雨是指PH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，屬于嚴重的大氣污染現象，會區(qū)域性或隨風漂移形成對土壤肥力、森林、水生動植物和建筑物等的大范圍危害。酸雨主要是由化石燃料的燃燒、金屬礦物的冶煉、生產和使用硫酸、硝酸的工廠等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。

利用化學方法可以控制硫和氮氧化物，進而控制酸雨等危害。例如：針對我國以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點，主要采取燃料預脫煤、爐內脫硫和煙囪排氣除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脫硫。

CaO+SO2====CaSO32CaSO3+O2====2CaSO4SO2+2NH3+H2O====(NH4)2SO3800

℃800

℃再如，機動車輛的尾氣排放也同樣需要控制，其中的氮氧化物還是光化學污染的主要成因，它比硫氧化物的消除難度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物還原，轉化為N2、CO2、H2O等無害氣體。CH4+4NO2======4NO+CO2+2H2OCH4+4NO======2N2+CO2+2H2OPt400~500℃Pt400~500℃水華是淡水中的一種自然生態(tài)現象，是由于水的富營養(yǎng)化引起藻類（如藍藻、綠藻、硅藻等）的迅猛生長，水一般呈藍色或綠色。淡水中“水華”造成的最大危害是：飲用水源受到威脅，藻毒素通過食物鏈影響人類的健康，藍藻“水華”的次生代謝產物MCRST能損害肝臟，具有促癌效應，直接威脅人類的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻類、原生動物或細菌異常增殖或聚集而引起海水變色的現象。實際上，赤潮并不一定都是紅色的，它可因引發(fā)赤潮的生物種類和數量不同而呈現出不同顏色。返回綠色化學理念（防治優(yōu)于治理）核心：利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境造成的污染。又稱為“環(huán)境無害化學”、“環(huán)境友好化學”、“清潔化學”。從學科觀點看：是化學基礎內容的更新。（改變反應歷程）從環(huán)境觀點看：強調從源頭上消除污染。（從一開始就避免污染物的產生）從經濟觀點看：它提倡合理利用資源和能源，降低生產成本。（盡可能提高原子利用率）熱點：原子經濟性——反應物原子全部轉化為最終的期望產物，原子利用率為100%原子利用率=25.4%原子利用率=100%綠色化學對于化學反應提出了“原子經濟性”（原子節(jié)約）的新概念及要求。理想的原子經濟性反應是原料分子中的原子全部轉變成所需產物，不產生副產物，實現零排放。下列幾種生產乙苯的方法中，原子經濟性最好的是（反應均在一定條件下進行）（）A

＋C2H5Cl→＋HClB

＋C2H5OH→＋H2OC

＋CH2＝CH