資源綜合利用環(huán)境保護(hù)-1（完整版）5

第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護(hù)1.掌握煤、石油、天然氣的組成及綜合利用，特別是石油的利用。2.了解以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)合成材料。3.了解化學(xué)在資源綜合利用及環(huán)境保護(hù)方面的作用和意義。4.通過(guò)環(huán)境保護(hù)和綠色化學(xué)的有關(guān)知識(shí)，使學(xué)生加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)并培養(yǎng)綠色化學(xué)的理念。一、煤、石油和天然氣的綜合利用1.煤的組成及其綜合利用

煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。煤的干餾煤的氣化煤的液化煤的綜合利用（1）煤的干餾

將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程，叫做煤的干餾（也稱(chēng)為煤的焦化)。冶金、合成氨造氣、電石、燃料

碳

焦炭

筑路材料、制碳素電極

瀝青染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料

酚類(lèi)、萘

苯、甲苯、二甲苯

煤焦油化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料

苯、甲苯、二甲苯粗苯

氨、銨鹽粗氨水

氣體燃料、化工原料

氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳焦?fàn)t氣出爐煤氣

主要用途

主要成分

干餾產(chǎn)品（2）煤的氣化

將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程，主要反應(yīng)是碳與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣（CO、H2)。（3）煤的液化C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

高溫直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料。間接液化：煤→CO+H2→甲醇。2.天然氣的組成及其綜合利用

天然氣主要成分是甲烷。天然氣是一種清潔燃料，可以直接用作燃料。天然氣更是一種重要的化工原料，主要用于合成分子內(nèi)含兩個(gè)或兩個(gè)以上碳原子的其他有機(jī)化合物。天然氣燃燒3.石油的組成及其綜合利用石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。石油的分餾石油的催化裂化石油裂解（深度裂化）石油催化重整石油的綜合利用（1）石油的分餾

利用原油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過(guò)程叫做分餾。石油經(jīng)分餾后獲得的汽油為飽和烴，可做萃取劑。（2）石油的催化裂化提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量。裂化的目的：裂化的原理：

在催化劑的作用下將含碳原子多的重油（烴）斷裂成含碳原子較少的烴的過(guò)程。例如：C16H34C8H18+C8H16催化劑加熱、加壓裂化汽油，含有烯烴裂解的目的：（3）石油裂解（深度裂化）C4H10CH4+C3H6催化劑加熱、加壓例如：C4H10C2H4+C2H6催化劑加熱、加壓獲得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。（4）石油催化重整通過(guò)結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。

怎樣鑒別直餾汽油和裂化汽油？用溴水或酸性高錳酸鉀溶液；直餾汽油是飽和烴，不能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色；裂化汽油含有不飽和烴，能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色。二、以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料合成材料的基本特征：相對(duì)分子質(zhì)量很大，屬于高分子化合物。合成材料的原理：加聚反應(yīng)、縮聚反應(yīng)。例如：乙烯合成聚乙烯對(duì)苯二甲酸與乙二醇縮聚生成聚酯纖維三大合成材料:塑料、合成纖維、合成橡膠。聚乙烯的生成聚乙烯nCH2＝CH2

[CH2－CH2]n

催化劑乙烯為單體；重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)為鏈節(jié)；n稱(chēng)為聚合度。CH2－CH2nCH2＝CHCH3

催化劑[CH2—CH]nCH3（聚丙烯）（丙烯）試寫(xiě)出丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)生成聚丙烯的反應(yīng)方程式。

以石油、煤和天然氣為原料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)獲得許多性能優(yōu)異的合成高分子材料，使人類(lèi)在利用自然資源的進(jìn)程中前進(jìn)了一大步。但是很多常用塑料在自然環(huán)境中降解速率很慢，因此，隨著合成材料的大量生產(chǎn)和使用，急劇增加的廢棄物也會(huì)造成巨大的環(huán)境壓力。被污染的河流亂扔垃圾導(dǎo)致的污染焚燒垃圾環(huán)境問(wèn)題：主要是指由于人類(lèi)不合理地開(kāi)發(fā)和利用自然資源而造成的生態(tài)環(huán)境的破壞，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類(lèi)生活所造成的環(huán)境污染。三、環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)要較好地完成這些任務(wù)，都離不開(kāi)化學(xué)知識(shí)。環(huán)境保護(hù)工作者當(dāng)前的任務(wù)：（1）對(duì)環(huán)境情況的監(jiān)測(cè)；（2）三廢的治理；（3）尋找源頭治理環(huán)境污染。三廢：廢水、廢氣、廢渣。硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物質(zhì)。工業(yè)上常利用它們與一些廉價(jià)易得的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并加以控制、消除或回收利用。請(qǐng)舉例說(shuō)明這些方法的化學(xué)反應(yīng)原理和類(lèi)型。

利用化學(xué)方法可以控制硫氧化物和氮氧化物的排放，進(jìn)而控制酸雨等危害的發(fā)生。例如：針對(duì)我國(guó)以煤炭為主、酸雨類(lèi)型屬于硫酸型的特點(diǎn)，主要采取燃料預(yù)脫硫、爐內(nèi)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)2SO3再如，機(jī)動(dòng)車(chē)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(xué)污染的主要原因，它比硫氧化物的消除難度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下使氮氧化物還原，轉(zhuǎn)化為N2、CO2、H2O等無(wú)害氣體。CH4+4NO2============4NO+CO2+2H2OCH4+4NO============2N2+CO2+2H2OPt400℃～500℃400℃～500℃Pt綠色化學(xué)傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來(lái)的污染已十分嚴(yán)重，目前世界每年產(chǎn)生的有害廢物達(dá)3～4億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類(lèi)的生存。有識(shí)之士提出了綠色化學(xué)的概念，并立即得到了全世界的積極響應(yīng)。綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。原子經(jīng)濟(jì)：反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，也就是原子利用率為100%。綠色化學(xué)示意圖以乙烯為原料生產(chǎn)環(huán)氧乙烷，經(jīng)典的方法是氯代乙醇法，包括以下兩步反應(yīng)：①CH2＝CH2+Cl2+H2OClCH2CH2OH+HCl②ClCH2CH2OH+Ca(OH)2+CaCl2+H2O總的反應(yīng)式可表示為：CH2＝CH2+Cl2+Ca(OH)2+CaCl2+H2O綠色化學(xué)實(shí)例原子利用率＝（預(yù)期產(chǎn)物的分子量／全部生成物的分子量總和）×100％=25%H2C—CH2OH2C—CH2O原子利用率=100%現(xiàn)代石油化工采用銀作催化劑，可以實(shí)現(xiàn)一步完成2CH2＝CH2+O2Ag2H2C—CH2O保護(hù)環(huán)境倡導(dǎo)綠色化學(xué)

要從我做起

需要大家共同努力石油干餾分餾催化重整化石燃料煤天然氣氣化液化裂化裂解合成材料環(huán)境污染環(huán)境保護(hù)綠色化學(xué)1.下列有關(guān)煤的說(shuō)法中正確的是（）A.煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的，主要含苯及其同系物B.煤的干餾和液化是物理變化，煤的氣化是化學(xué)變化C.水煤氣與天然氣的成分都是甲烷D.煤組成以碳元素為主，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素D2.下列有關(guān)石油的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A．石油是可再生資源B．石油主要含有C、H兩種元素C．石油的裂化是化學(xué)變化D．石油分餾得到的汽油仍是混合物A3.下列說(shuō)法正確的是（）A.煤的干餾可得到水煤氣B.天然氣是一種清潔能源，除此以外，別無(wú)它用C.石油的分餾和裂化都是化學(xué)變化D.石油通過(guò)分餾和裂化都可得到汽油DD4.下列物質(zhì)中屬于高分子化合物的是（）①硫化橡膠②蔗糖③油脂④酚醛樹(shù)酯⑤蛋白質(zhì)A．①②③④⑤B．①③④⑤C．①②④⑤D．①④⑤5.按照綠色化學(xué)的原則，下列反應(yīng)不符合理想原子經(jīng)濟(jì)性的是(

)A.消除硫酸廠尾氣中的SO2：SO2＋2NH3＋H2O==(NH4)2SO3B.消除制硝酸工業(yè)尾氣的氮氧化物：NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2OC.制CuSO4：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2OD.制CuSO4：2Cu＋O22CuO，