資源綜合利用環(huán)境保護(hù).ppt

第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展 Ag Al Au Cu Fe Mg Co Mn 2020年1月12日星期日 第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用 環(huán)境保護(hù) 是人類使用的主要能源 也是三種重要的化石燃料 優(yōu)點(diǎn) 提供能量大 使用方便 解決方法 提高燃料使用率達(dá)到節(jié)約的目的 開發(fā)新能源 缺點(diǎn) 污染環(huán)境 解決方法 利用新技術(shù) 盡量減低對環(huán)境的污染 積極開發(fā)潔凈的新能源 缺點(diǎn) 不可再生 煤 石油和天然氣 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 鹵素以及無機(jī)礦物質(zhì) Si Al Ca Fe等 組成成分 是由多種有機(jī)物 無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物 無煙煤 85 95 煙煤 70 85 褐煤 50 70 泥煤 約50 煤的種類 煤的結(jié)構(gòu)模型 無機(jī)物 少量 有機(jī)物 C元素 大量 H O N S等元素 少量 無機(jī)鹽等 污染環(huán)境 COx NOx SO2煙塵 煤的組成 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 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 2 煤的干餾 原理 把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程 煤干餾的主要產(chǎn)品和用途閱讀教材P95表4 2 干餾產(chǎn)品 主要化學(xué)反應(yīng) 煤的氣化 低熱值氣 CO H2 中熱值氣 CO H2 CH4 高熱值氣 CH4 作為燃料氣 煤氣 合成氨 甲醇 合成天然氣 3 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程 作用 使煤變成清潔能源 提高煤的燃燒效率 中熱值氣 高熱值氣 將煤轉(zhuǎn)化液體燃料的過程 分為直接液化和間接液化 4 煤的液化 如 直接液化 使煤與氫氣作用生成液體燃料 間接液化 先把煤氣化成一氧化碳和氫氣 然后再經(jīng)過催化合成 得到液體燃料 如 甲醇等 二 石油的綜合利用 是一種暗綠色或暗褐色的粘稠的油狀液體 不溶于水 有特殊氣味 密度小于水 沒有一定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 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(zhì) 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(diǎn)不同將復(fù)雜的混合物分離成簡單混合物的過程 原理 加熱液體混合物時(shí) 沸點(diǎn)低的物質(zhì)先揮發(fā)變成氣態(tài) 沸點(diǎn)高的物質(zhì)不易揮發(fā) 而仍留在液體內(nèi) 從而達(dá)到分離的目的 注意 蒸餾與分餾的原理是一致的 都是物理變化 蒸餾 適用于不同物質(zhì)之間沸點(diǎn)相差較大的混合物的分離 得到的物質(zhì)為純凈物 分餾 適用于不同物質(zhì)之間沸點(diǎn)相差較接近的混合物的分離 得到的物質(zhì)為混合物 苯和溴苯的混合物 各占50 已知苯的沸點(diǎn)為80 1 溴苯的沸點(diǎn)為156 問如何分離 蒸餾 適用于不同物質(zhì)之間沸點(diǎn)相差較大的液態(tài)混合物的分離 思考 石油蒸餾 注意事項(xiàng) 1 蒸餾燒瓶中液體體積不得超過容積的2 32 少量瓷片 以防止液體在沸騰時(shí)劇烈跳動 暴沸 3 溫度計(jì)的水銀球與蒸餾燒瓶的支管口處4 冷凝水要從低處向高處逆流 卻不可顛倒 石油分餾示意圖 石油的煉制 常壓分餾 注意 外壓越小 物質(zhì)的沸點(diǎn)越低 降低分餾塔里的壓強(qiáng) 使重油在低溫下能充分分餾 防止重油在高溫下炭化結(jié)焦 減壓分餾 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 提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量 故裂化汽油中含有不飽和烴 石油的裂解 用比裂化更高的溫度使長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 丙烯 甲烷等 深度的裂化 石油的催化重整 在加熱和催化劑的作用下 可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整 使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴 如苯 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(chǎn)等 天然氣化工以含一個(gè)碳原子的甲烷為原料 通過化學(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 天然氣灶 液化天然氣公交車 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 石油 煤 天然氣 相對分子質(zhì)量很大 是混合物 無固定的熔沸點(diǎn) 屬于高分子化合物 加聚 縮聚 三大合成材料 塑料 合成橡膠 合成纖維 例如 乙烯合成聚乙烯 丙烯合成聚丙烯 對苯二甲酸和乙二醇縮聚成聚酯纖維 滌綸 聚丙烯 單體 CH2 CHCH3 聚苯乙烯 單體 聚甲基丙烯酸甲酯 有機(jī)玻璃 單體 酚醛塑料 單體 苯酚 甲醛 聚四氟乙烯 單體 CF2 CF2 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(hù)和經(jīng)濟(jì)成本等方面作出評價(jià) 2 你認(rèn)為應(yīng)該限制生產(chǎn) 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(shù)據(jù)作為論據(jù) 1 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(xué)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 練習(xí) 石油加工的主要目的是 將石油按其成分的沸點(diǎn)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(shù)多的烴類將石油中烷烴 環(huán)烷烴和芳香烴分開 A 石油加工的主要目的是 將石油按其成分的沸點(diǎn)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(shù)多的烴類將石油中烷烴 環(huán)烷烴和芳香烴分開 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 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 石油裂解的目的是 提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量主要提高汽油的產(chǎn)量獲得短鏈不飽和烴改善汽油的質(zhì)量 C 石油裂解的目的是 提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量主要提高汽油的產(chǎn)量獲得短鏈不飽和烴改善汽油的質(zhì)量 第二課時(shí) 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 一 環(huán)境保護(hù)1 在環(huán)境問題面前 化學(xué)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(xué)工作者所面臨的重要任務(wù)是對的檢測 的治理 尋找從源頭上治理的生產(chǎn)工藝 2 化學(xué)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(hù)與綠色化學(xué) 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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(zhì)超過了環(huán)境的自凈能力 引起環(huán)境質(zhì)量發(fā)生不良變化從而危害人類健康和生存的現(xiàn)象 因此 要隨時(shí)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測 如 水華 赤潮 酸雨 光化學(xué)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(nóng)業(yè)環(huán)境污染 按造成污染的性質(zhì) 來源分 化學(xué)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(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)加以控制 消除或回收利用 請舉例說明這些方法的化學(xué)反應(yīng)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(yán)重的大氣污染現(xiàn)象 會區(qū)域性或隨風(fēng)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(chǎn)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 水華是淡水中的一種自然生態(tài)現(xiàn)象 是由于水的富營養(yǎng)化引起藻類 如藍(lán)藻 綠藻 硅藻等 的迅猛生長 水一般呈藍(lán)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(lán)藻 水華 的次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟 具有促癌效應(yīng) 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(xì)菌異常增殖或聚集而引起海水變色的現(xiàn)象 實(shí)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(shù)量不同而呈現(xiàn)出不同顏色 返回 綠色化學(xué)理念 防治優(yōu)于治理 核心 利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染 又稱為 環(huán)境無害化學(xué) 環(huán)境友好化學(xué) 清潔化學(xué) 從學(xué)科觀點(diǎn)看 是化學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的更新 改變反應(yīng)歷程 從環(huán)境觀點(diǎn)看 強(qiáng)調(diào)從源頭上消除污染 從一開始就避免污染物的產(chǎn)生 從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看 它提倡合理利用資源和能源 降低生產(chǎn)成本 盡可能提高原子利用率 熱點(diǎn) 原子經(jīng)濟(jì)性 反應(yīng)物原子全部轉(zhuǎn)化為最終的期望產(chǎn)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(xué)對于化學(xué)反應(yīng)提出了 原子經(jīng)濟(jì)性 原子節(jié)約 的新概念及要求 理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)是原料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物 不產(chǎn)生副產(chǎn)物 實(shí)現(xiàn)零排放 下列幾種生產(chǎn)乙苯的方法中 原子經(jīng)濟(jì)性最好的是 反應(yīng)均在一定條件下進(jìn)行 A C2H5Cl HCl B C2H5OH H2O C CH2 CH2 D HBr H2 C 某工廠利用銅屑制硝酸銅 你認(rèn)為可以用哪些方法 哪種最好 利用銅屑制硝酸銅可以采用以下三種方法 銅與濃硝酸反應(yīng) 銅與稀硝酸反應(yīng) 銅與氧氣反應(yīng)后 再與硝酸反應(yīng) 從原子經(jīng)濟(jì)性的角度考慮 從最大限度地減少廢物的排放的角度考慮 采用銅與氧氣反應(yīng)后 再與硝酸反應(yīng)的方法是最好的 汽車尾氣 含有烴類 CO SO2與NO等物質(zhì) 是城市空氣的污染源 治理的方法之一是在汽車的排氣管上裝一個(gè) 催化轉(zhuǎn)換器 用鉑 鈀合金作催化劑 它的特點(diǎn)是使CO與NO反應(yīng) 生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體 并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化 1 寫出一氧化碳與一氧化氮反應(yīng)的化學(xué)方程式 2 催化轉(zhuǎn)換器 的缺點(diǎn)是在一定程度上提高空氣的酸度 其原因是 SO2轉(zhuǎn)化為SO3 產(chǎn)生硫酸酸霧 3 控制城市空氣污染源的方法可以有 多選扣分 a開發(fā)氫能源b使用電動車c植樹造林d戴上呼吸面具 ab 比較蒸餾 分餾 干餾 例 丁烷催化裂化時(shí) 碳鏈按兩種形式生成兩種烷烴和烯烴 如果丁烷的裂化率為90 又知生成的兩種烯烴質(zhì)量相同 那么裂化后得到的混和氣中分子量最小的氣體所占體積約為 A 19 B 36 C 40 D 50 A 2 10 5 1 9 例2在瀝青中含稠環(huán)芳烴 其中偶數(shù)個(gè)苯環(huán)的可視為同系物 如 此順推還有D E F 等 在該系列化合物中含碳的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 A 100 B 93 75 C 56 D 97 3 解析根據(jù)題意 應(yīng)先找出這一類化合物的規(guī)律 A的分子式為C10H8 B為C16H10 C為C22H12 故這一類化合物的通式為C6n 4H2n 6 從通