第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用

當(dāng)前地球正面臨的嚴(yán)重問(wèn)題：化石能源越來(lái)越少環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重保護(hù)環(huán)境已成為實(shí)現(xiàn)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要課題1思考１：何為化石燃料？請(qǐng)例舉化石燃料的種類(lèi).思考２：化石燃料是如何形成的？2思考３：化石燃料的優(yōu)點(diǎn)是什么?

物品熱值（ＭJ/kg）焦炭25.12-29.308褐煤8.38-16.76原油41.03-45.22汽油43.11物品熱值（ＭJ/m3）天然氣36.22水煤氣10.05-10.87１×１０６3思考４：化石燃料的缺點(diǎn)是什么?

解決方法：１．提高燃料使用率達(dá)到節(jié)約的目的２．開(kāi)發(fā)新能源缺點(diǎn)２：污染環(huán)境

解決方法：１．利用新技術(shù)，盡量減低對(duì)環(huán)境的污染２．積極開(kāi)發(fā)潔凈的新能源缺點(diǎn)１：不可再生4廢氣、廢水、廢渣

煤、石油和天然氣仍然是人類(lèi)使用的主要能源，也是三種重要的化石燃料優(yōu)點(diǎn):提供能量、化工原料缺點(diǎn):不可再生、環(huán)境污染5在工業(yè)生產(chǎn)中需要大量的原料，消耗大量的能源，在得到所需產(chǎn)品的同時(shí)產(chǎn)生了大量廢氣、廢水和廢渣，處理不當(dāng)就會(huì)污染環(huán)境。氣候變暖臭氧層破壞酸雨赤潮等6一、煤、石油和天然氣的綜合利用(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(jī)物、無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物。煤的結(jié)構(gòu)模型7無(wú)機(jī)物(少量)有機(jī)物C

元素—大量H、O、N、S等元素

—少量無(wú)機(jī)鹽等

污染環(huán)境COx、NOx、SO2

煙塵煤的組成8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(hù)環(huán)境煤直接作燃料——利用率低并污染環(huán)境9煤煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物2.煤的干餾：將煤隔絕空氣加高溫使之分解，得到焦碳、煤焦油、煤氣。產(chǎn)品主要成分用途焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳?xì)怏w燃料、化工原料粗氨水氨、銨鹽炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類(lèi)、萘染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料瀝青筑路材料、制碳素電極焦碳碳冶金、合成氨造氣、電石、燃料煤的氣化和液化：煤的氣化是將其中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高溫煤的液化：使煤和氫氣作用生成液體燃料10煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)裝置1實(shí)驗(yàn)裝置2煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過(guò)程。113.煤的氣化：

將煤中的有機(jī)物及碳轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)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/mol12

將煤轉(zhuǎn)化液體燃料的過(guò)程。分為直接液化和間接液化。4.煤的液化：C(s)+H2OCO(g)+H2(g)高溫

CO+2H2CH3OH（甲醇）一定條件如：135.煤的種類(lèi):無(wú)煙煤泥煤褐煤1415一、煤、石油和天然氣的綜合利用（二）天然氣的綜合利用主要成分是甲烷，是一種清潔的化石燃料用途：燃料、化工原料（主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等）16

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(chǎn)

等。天然氣化工以含一個(gè)碳原子的甲烷為原料，通過(guò)化學(xué)變化形成含兩個(gè)或多個(gè)碳原子的其他有機(jī)化合物。實(shí)現(xiàn)天然氣的有效轉(zhuǎn)化是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的課題。氨甲醇17天然氣灶液化天然氣公交車(chē)18一、煤、石油和天然氣的綜合利用（三）、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(zhì)）石油的主要成分：2、石油的煉制(除水脫鹽后)19多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物按元素來(lái)看：碳、氫含量為97%～98%按物質(zhì)來(lái)看：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物

石油的成分20分餾出來(lái)的汽油稱(chēng)直溜汽油，主要含飽和烴。主要是由碳?xì)浠衔锝M成的混合物（主要是飽和烴）石油分餾：不斷地加熱汽化和冷凝液化，使石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物。石油的分餾可以得到汽油、煤油和柴油等石油的裂化：在一定條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、

沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、

沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。石油的催化裂化可以得到很多化工原料C16H34C8H18+C8H16十六烷辛烷辛烯C8H18C4H10+C4H8

辛烷丁烷丁烯C4H10CH4+C3H6丁烷甲烷丙烯C4H10C2H6+C2H4丁烷乙烷乙烯催化劑加熱、加壓催化劑加熱、加壓催化劑加熱、加壓催化劑加熱、加壓石油的催化裂化可以得到汽油，稱(chēng)裂化汽油，主要含有烷烴和烯烴。2122石油的常壓蒸餾產(chǎn)品：重油的減壓蒸餾產(chǎn)品：石油氣C4以下汽油C5－C8煤油C11－C16柴油C15－C18重油C20以上輕質(zhì)油燃料油、柴油、潤(rùn)滑油、石蠟、瀝青23石油分餾示意圖2425%產(chǎn)量提高2526重油經(jīng)裂化、裂解可獲得很多化工原料在加熱和催化劑作用下，石油可通過(guò)結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴目前，絕大部分石油作為燃料使用27過(guò)程原理原料產(chǎn)品及用途脫水脫鹽分餾裂化催化裂化裂解除去原油中的鹽和水，減少對(duì)設(shè)備的腐蝕。利用加熱和冷凝，把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的產(chǎn)物。石油氣，汽油，煤油，柴油，石蠟油、潤(rùn)滑油、重油。輕質(zhì)液體燃料（裂化汽油）在一定條件下加熱，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴。輕質(zhì)液體燃料（裂化汽油）在一定條件下使用催化劑并加熱，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴。采用比裂化更高的溫度，使其中的長(zhǎng)鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等小分子乙烯、丙烯、丁二烯等（有機(jī)化工的原料）重油原油原油重油直鏈烷烴石油氣石油煉制28一、煤、石油和天然氣的綜合利用工業(yè)煉油常壓分餾減壓分餾石油氣汽油煤油柴油重油柴油燃料油潤(rùn)滑油石蠟瀝青直餾石油和裂化石油有什么不同，怎么區(qū)分？直餾石油不含烯烴，而裂化石油含有烯烴，可以用酸性KMnO4溶液或溴水來(lái)區(qū)分。29比較蒸餾、分餾、干餾蒸餾分餾干餾操作過(guò)程原理目的加熱和冷凝加熱和冷凝隔絕空氣加強(qiáng)熱物理變化物理變化復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化分離精煉加工煤30干餾、分餾、蒸餾的區(qū)別:蒸餾:把液體加熱到沸騰變?yōu)檎魵?再使蒸氣冷卻凝結(jié)成液體的操作.使混合物中沸點(diǎn)較低的組分揮發(fā)而達(dá)到混合物分離除雜的目地.分餾:對(duì)多組分混合物在控溫下先后,連續(xù)進(jìn)行的兩次或多次蒸餾.可使多組分混合物在一個(gè)完整的操作過(guò)程中分離為兩種或多種餾分而達(dá)到混合物分離或除雜的目的31干餾:把固態(tài)混合物(如煤、木材)隔絕空氣加熱使它分解的過(guò)程.蒸餾分餾物理變化干餾:物理變化與化學(xué)變化323、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(guò)程。提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)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(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家石化水平的標(biāo)志33

石油的催化裂化在催化劑作用下，將含碳原子較多、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為含碳原子較少、沸點(diǎn)較低的汽油等。C16H34

C8H18+C8H16

催化劑加熱、加壓催化劑加熱、加壓

C8H18C4H10+C4H8

34

石油的裂解用比裂化更高的溫度使長(zhǎng)鏈的烴分子斷裂成碳原子數(shù)較少的氣態(tài)烴分子和少量的液態(tài)，獲取有機(jī)化工原料，如乙烯等催化劑加熱、加壓CH４+C３H６

C４H１０C４H１０催化劑加熱、加壓C２H４+C２H６

35裂化與裂解的區(qū)別:裂化:在一定條件下,使相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴的過(guò)程.裂解:比裂化更高的溫度(700～800℃),使石油分餾產(chǎn)物中的長(zhǎng)鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等短鏈烴的加工過(guò)程.裂解是一種深度的裂化36

石油的催化重整：在加熱和催化劑的作用下，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯3738二.化學(xué)工業(yè)的三大合成材料：1、塑料2、合成橡膠3、合成纖維都是石油、煤、天然氣為原料生產(chǎn)的39三大合成材料：塑料、合成橡膠和合成纖維。

聚乙烯的生成原理：（聚合反應(yīng)）

在適當(dāng)溫度、壓強(qiáng)和有催化劑存在的情況下，乙烯雙鍵里的一個(gè)鍵會(huì)斷裂，分子里的碳原子能互相結(jié)合成為很長(zhǎng)的鏈。

nCH2=CH2[CH2—CH2]n催化劑單體高分子聚合物40乙烯的工業(yè)用途nCH2=CH2[CH2-CH2]n催化劑加熱、加壓利用乙烯的聚合反應(yīng)制高分子材料—聚乙烯聚乙烯高分子材料：指的是相對(duì)分子質(zhì)量很大的物質(zhì)例如：聚乙烯、塑料、橡膠、合成纖維、涂料、膠黏劑等。41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(duì)分子質(zhì)量很大,是混合物,無(wú)固定的熔沸點(diǎn)。42聚合反應(yīng)：由相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)。又因此反應(yīng)屬于乙烯的加成反應(yīng)，所以這種聚合反應(yīng)又叫加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱(chēng)加聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)（2）高分子化合物及其特征相對(duì)分子質(zhì)量很大,是混合物,無(wú)固定的熔沸點(diǎn)。43聚乙烯顆粒

思考５：如何處理高分子材料帶來(lái)的環(huán)境污染？44原油煤炭天然氣水電核能全世界36.8%27.2%23.7%6.2%6.1%中國(guó)22.3%69.0%2.5%5.4%0.8%2005年世界及我國(guó)能源利用情況表

結(jié)論：我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)不合理，對(duì)煤炭能源的依賴(lài)過(guò)大,新能源的開(kāi)發(fā)和利用不夠.思考6：據(jù)下表，你能得出什么結(jié)論?

451、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