資源綜合利用環(huán)境保護(hù)

1、第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù) 背景知識(shí)回顧一、化石燃料煤、石油和天然氣都是古代 經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜變化而成的，它們是人們生活中經(jīng)常使用的主要燃料，因此人們常稱它們?yōu)?燃料，是 資源。二、煤、石油燃燒對(duì)環(huán)境的影響1、煤的燃燒對(duì)空氣的影響煤燃燒時(shí)會(huì)排放出 等氣體和一些煙塵，它們都是大氣的污染物。2、用石油作燃料，直接燃燒的是石油的加工產(chǎn)品汽油、煤油、柴油等，它們?nèi)紵龝r(shí)會(huì)排放出 、 、含 化合物、未燃燒的 化合物和煙塵等，它們都是大氣的污染物。動(dòng)植物遺骸化石不可再生SO2、NO2CO氮的氧化物鉛碳?xì)淦駷橹?，煤、石油、天然氣仍是人類使用的主要能源，同時(shí)它們也是重要的化工原料。如何實(shí)現(xiàn)化石燃料的綜合

2、利用，提高利用率，減少化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染，是人類面臨的重大挑戰(zhàn)。 能源國(guó)家石油（億噸）天然氣（億立方米）煤炭（億噸）中國(guó)產(chǎn)量1.461175.612.4消費(fèi)量1.627175.65.72美國(guó)產(chǎn)量3.8635320.99.35消費(fèi)量8.0795924.14.92 1994年中美三大能源產(chǎn)量與消費(fèi)量比較表我國(guó)煤的分布圖上京煤礦寧夏優(yōu)質(zhì)無(wú)煤 太西煤露天采區(qū) 求知課堂互動(dòng)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)模型一、煤的綜合利用： 2、煤的分類腐泥煤腐植煤褐 煤煙 煤泥 煤無(wú)煙煤

3、按C%95%以上70%以上60%70%50%60%工業(yè)上煤品質(zhì)的檢測(cè)指標(biāo)：發(fā)熱量、揮發(fā)分、固定碳、水分、灰分等煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)裝置1實(shí)驗(yàn)裝置2一、煤的綜合利用（1）煤的干餾煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過(guò)程。煤干餾的主要產(chǎn)品和用途（2）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) + H2O CO(g) + H2(g)高溫CO(g)+ 3H2 CH4(g) + H2O(l)一定條件中熱值氣高熱值氣2CO(g)+ O2 2CO2(g)；H=-566KJ/mol2H2(g)+ O2 2H2O(l)；H=-571KJ/molCH4(g)+ 2O2 CO2(g)

4、+ 2H2O(l)H=-890.3KJ/mol煤氣儲(chǔ)氣柜煤碳煤氣化爐宜昌煤制氣廠等離子體輔助煤汽化裝置 將煤轉(zhuǎn)化液體燃料的過(guò)程。 分為直接液化和間接液化。 一、煤的綜合利用（3）煤的液化：C(s) + H2O CO(g) + H2(g)高溫 CO + 2H2 CH3OH（甲醇）一定條件如：小資料：最近，美、聯(lián)邦德國(guó)、日三國(guó)正式簽訂協(xié)議合建一個(gè)日處理6000噸煤的溶劑精煉煤(稱SRC方法)的液化示范工廠。用這個(gè)方法，23t煤可以產(chǎn)1t汽油(視煤種而異)，說(shuō)明這項(xiàng)技術(shù)已發(fā)展到一定的成熟程度。 最近，美國(guó)某公司發(fā)表了用分子篩作催化劑把甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的專利。這種催化劑能夠有效地控制產(chǎn)物的分子大小的形狀

5、，因此產(chǎn)品中75直接可以用作高級(jí)汽油。煤液化 裝置納米級(jí)煤液化油煤 液化烘干機(jī)液化氣罐煤氣灶二、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(jiǎn)單混合物的過(guò)程。石油分餾示意圖3、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

6、烯的產(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家石化水平的標(biāo)志25%產(chǎn)量提高4、石油結(jié)構(gòu)的重整 石油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，是鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯或甲苯等，它們也是重要的化工基本原料。中海油渤海石油平臺(tái)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(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。氨甲醇柴達(dá)木盆地天然氣儲(chǔ)量突破3000億立方米珠海振戎公司已經(jīng)與伊朗方面簽署協(xié)議，同意在未來(lái)25年向伊朗購(gòu)買200億美元的液化天然氣亞洲最大的天然氣處

7、理廠阜陽(yáng)市利用“西氣東輸”工程天然氣門(mén)站鳥(niǎo)瞰圖俄天然氣管道通向中國(guó)德國(guó)天然氣汽車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： 。例如：乙烯合成聚乙烯 ，丙烯合成聚丙烯 。石油、煤、天然氣相對(duì)分子質(zhì)量很大，屬于高分子化合物加聚、縮聚合成材料概況：隨著人類不斷的文明和進(jìn)步，人對(duì)天然材料的利用已不能滿足很多方面的需要，于是就發(fā)生了一場(chǎng)材料的革命人工合成材料；合成材料的原料豐富、制造加工簡(jiǎn)單，性能千變?nèi)f化；塑料、合成纖維、合成橡膠稱為三大合成材料；黏合劑、涂料也屬于合成材料。塑料 塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，其中還添加了某些特定用途的添加劑（如提高

8、塑性的增塑劑、防止老化的防老化劑）；有些熱塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反復(fù)加工，多次使用；有些熱固性塑料（電木），一旦加工成型就不會(huì)受熱熔化。 常見(jiàn)的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）、酚醛塑料（電木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。聚丙烯： 單體：CH2CHCH3聚苯乙烯單體：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯 （有機(jī)玻璃）單體：CH2CCH3COOCH3酚醛塑料單體：苯酚、甲醛聚四氟乙烯單體：CF2CF2合成纖維纖維天然纖維化學(xué)纖維棉花羊毛木材草類合成纖維：用石油、天然氣等為原料制成的單體，再經(jīng)聚合制成的纖維（如：“六大綸”、碳纖維、光導(dǎo)纖維等）人造纖維：用木材、草類的纖維經(jīng)化

9、學(xué)加工制成。如黏膠纖維等合成橡膠橡膠天然橡膠合成橡膠通用橡膠特種橡膠丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠聚硫橡膠硅橡膠第二課時(shí)第二課時(shí)4.2.2環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué) 背景知識(shí)回顧1、通常所說(shuō)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(wú)污染、無(wú)公害求知課堂互動(dòng)一、環(huán)境保護(hù)1、在環(huán)境問(wèn)題面前，化學(xué)工作者所面臨的重要問(wèn)題在環(huán)境問(wèn)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(duì) 的檢測(cè)、 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(guò)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(wèn)題：主要是指由于人類不合理開(kāi)發(fā)

10、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(wèn)題。3、環(huán)境污染：人類排放的污染物質(zhì)超過(guò)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(cè)！ 如：水華、赤潮、酸雨、光化學(xué)煙霧水華 目前, 全球有三大塊酸雨地區(qū)：西歐, 北美和東南亞。我國(guó)長(zhǎng)江以南也存在連片的酸雨區(qū)域。在酸雨區(qū)域內(nèi), 湖泊酸化, 漁業(yè)減產(chǎn), 森林衰退, 土壤貧脊, 糧菜減產(chǎn), 建筑物腐蝕, 文物面目皆非。 光化學(xué)煙霧大氣污染物一氧化氮、二氧化氮和某些碳?xì)浠衔镌谔?yáng)光紫外線的照射下，在低空大氣中發(fā)生復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)（大氣中的氧氣也參加了反應(yīng)），形成白色或

11、淺蘭色有特殊氣味的光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧中主要含二次污染物如醛類、酮類、臭氧、過(guò)氧硝酸、乙酰酯等。光化學(xué)煙霧嚴(yán)重危害人體健康，損害植物及橡膠制品等。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(dòng)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(lái)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(qǐng)舉例說(shuō)明這些方法的化學(xué)反應(yīng)原理和類型。酸雨是指PH5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸

12、，屬于嚴(yán)重的大氣污染現(xiàn)象，會(huì)區(qū)域性或隨風(fēng)漂移形成對(duì)土壤肥力、森林、水生動(dòng)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。 利用化學(xué)方法可以控制硫和氮氧化物，進(jìn)而控制酸雨等危害。例如：針對(duì)我國(guó)以煤炭為主、酸雨類型屬于硫酸型的特點(diǎn)，主要采取燃料預(yù)脫煤、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=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 再如，機(jī)動(dòng)車輛的尾氣排放也同樣需要控制，其中的氮氧化

13、物還是光化學(xué)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(zhuǎn)化為N2、CO2、H2O等無(wú)害氣體。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt4005002、含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水庫(kù)和近海海域，會(huì)出現(xiàn)水華、赤潮等水體污染問(wèn)題。你認(rèn)為在農(nóng)村和城市造成的這種水體污染各有什么特點(diǎn)，并請(qǐng)查閱資料了解有關(guān)的污染及治理情況。工業(yè)廢水和污水的不適當(dāng)排放、化肥的不合理使用以及生活污水的任意排放會(huì)造成嚴(yán)重水體和水源污染。例如，含有大量氮、磷的污水排向湖泊、水庫(kù)和近海海域，造成了水體的富營(yíng)養(yǎng)化，出現(xiàn)藻類大量繁殖形成赤潮、水華等嚴(yán)重污染問(wèn)題。我們?nèi)粘Ｊ褂玫暮铣上礈靹┏Ｓ枚嗑哿姿猁}作為助洗劑，在水體中經(jīng)藻類的微生物催化后，容易水解為磷酸鹽，成為引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的污