化學(xué)原理教學(xué)拓展材料

1、化學(xué)原理教學(xué)拓展材料第1頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（International Union of Pure and Applied Chemistry Association, IUPAC）當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的總的趨勢(shì)大致是：由宏觀到微觀，由定性到定量，由穩(wěn)定態(tài)到亞穩(wěn)定態(tài)，由經(jīng)驗(yàn)上升到理論并用理論指導(dǎo)實(shí)踐，進(jìn)而開創(chuàng)新的研究。關(guān)鍵性問題是：1 化學(xué)反應(yīng)的性能問題；2 化學(xué)催化的問題；3 生命過程中的化學(xué)問題。第2頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二綠色化學(xué)所謂綠色化學(xué)又稱為環(huán)境友好化學(xué)，它的中心思想是從源頭杜絕有害物質(zhì)的

2、產(chǎn)生，從根本上消除化學(xué)生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的污染。它對(duì)化學(xué)反應(yīng)（或工藝）從原料到產(chǎn)品提出了一系列保護(hù)環(huán)境的要求：首先要采用無毒、無害的原料；反應(yīng)在無毒、無公害的條件下進(jìn)行；反應(yīng)具有高選擇性，副產(chǎn)品極少（高效率），甚至實(shí)現(xiàn)零排放（廢料最小化）；最后生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是對(duì)環(huán)境友好的產(chǎn)品。（綠色催化劑，綠色工藝）第3頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二1 化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的作用和地位 人類生活的各個(gè)方面，社會(huì)發(fā)展的各種需要都與化學(xué)息息相關(guān)。從我們的衣、食、住、行來看，色澤鮮艷的衣料需要經(jīng)過化學(xué)處理和印染，豐富多彩的合成纖維更是化學(xué)的一大貢獻(xiàn)。要裝滿糧袋子，豐富菜籃子，關(guān)鍵之一是發(fā)展化肥

3、和農(nóng)藥的生產(chǎn)。加工制造色香味俱佳的食品，離不開各種食品添加劑，如甜味劑、防腐劑、香料、調(diào)味劑和色素等等?，F(xiàn)代建筑所用的水泥、石灰、油漆、玻璃和塑料等材料都是化工產(chǎn)品。用以代步的各種現(xiàn)代交通工具，不僅需要汽油、柴油作動(dòng)力，還需要各種汽油添加劑、防凍劑，以及機(jī)械部分的潤(rùn)滑劑，這些無一不是石油化工產(chǎn)品。此外，人們需要的藥品，洗滌劑、美容品和化妝品等日常生活必不可少的用品也都是化學(xué)制品?？梢娢覀兊囊?、食、住、行無不與化學(xué)有關(guān)，人人都需要用化學(xué)制品，可以說我們生活在化學(xué)世界里。第4頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二目前國際上最關(guān)心的幾個(gè)重大問題-環(huán)境的保護(hù)、能源的開發(fā)利用、功能

4、材料的研制、生命過程奧秘的探索-都與化學(xué)密切相關(guān)。 化學(xué)是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)，它在整個(gè)自然科學(xué)中的關(guān)系和地位，正如美Pimentel G C在“化學(xué)中的機(jī)會(huì)-今天和明天”一書中指出的“化學(xué)是一門中心科學(xué)，它與社會(huì)發(fā)展各方面的需要都有密切關(guān)系?！彼粌H是化學(xué)工作者的專業(yè)知識(shí)，也是廣大人民科學(xué)知識(shí)的組成部分，化學(xué)教育的普及是社會(huì)發(fā)展的需要，是提高公民文化素質(zhì)的需要。 第5頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二2 化學(xué)科學(xué)的分支：化學(xué)學(xué)科在其發(fā)展過程中還與其他學(xué)科交叉結(jié)合形成多種邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、醫(yī)化學(xué)、材料化學(xué)、地球化學(xué)、放射化學(xué)、激光化學(xué)、計(jì)算化學(xué)、

5、星際化學(xué)等。 3 化學(xué)變化的特征：所有的化學(xué)反應(yīng)都具有兩個(gè)特點(diǎn)：A 化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律（反應(yīng)體系中物質(zhì)的總質(zhì)量不會(huì)改變）；B 化學(xué)變化都伴隨著能量變化。 第6頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二有機(jī)化合物的重要反應(yīng)類型一、取代反應(yīng)；二、加成反應(yīng)；三、消去反應(yīng)；四、氧化反應(yīng)；五、重排反應(yīng)六、異構(gòu)化反應(yīng)：從一個(gè)異構(gòu)體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)異構(gòu)體的反應(yīng)。例如，正丁烷在溴化鋁及溴化氫存在下，在27時(shí)可發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)生成異丁烷。煉油工業(yè)中，常常利用烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)使直鏈烷烴異構(gòu)化為帶支鏈的烷烴，以提高汽油的質(zhì)量。七、裂化反應(yīng)：烷烴在無氧的條件下進(jìn)行熱分解的反應(yīng)，裂化反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過

6、程。（為了得到更多的乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔等基本有機(jī)化工原料，常把石油在更高的溫度下（700以上）深度裂化的反應(yīng)稱為裂解反應(yīng)。）八、聚合反應(yīng)：在一定條件烯烴鍵斷裂，進(jìn)行自身加成反應(yīng)生成聚合物的反應(yīng)。包括齊聚合反應(yīng)（生成低聚物）和高聚合反應(yīng)。九、還原反應(yīng)：與氫氣、金屬氫化物等還原劑作用的反應(yīng)。十、脫羧反應(yīng)：從羧酸失去二氧化碳的反應(yīng)。第7頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二環(huán)境化學(xué)與環(huán)境污染人類賴以生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境（人工環(huán)境）組成。自然環(huán)境是人類生活和生產(chǎn)所必需的自然條件和自然資源的總稱，即陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、動(dòng)植物、微生物以

7、及地殼的穩(wěn)定性等自然因素的總和。而社會(huì)環(huán)境是人類在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，為不斷提高物質(zhì)和精神生活水平，通過長(zhǎng)期有計(jì)劃、有目的地發(fā)展，逐步創(chuàng)造和建立起來的一種人工環(huán)境。社會(huì)環(huán)境是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標(biāo)志，它隨經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷地變化。第8頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二環(huán)境化學(xué)即生態(tài)化學(xué)是一門用化學(xué)方法研究化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中行為及其對(duì)生態(tài)體系的影響的科學(xué)。自然界是由大氣圈、水圈、巖石圈（土壤）和生物圈組成，也即人類生存的環(huán)境。三廢即廢氣、廢液與廢渣。一、大氣圈的組成組成現(xiàn)代大氣的主要成分是氮?dú)猓?8.09%）、氧氣（20.94%）、氬氣（0.93%）及少量二

8、氧化碳（0.03%）等。根據(jù)大氣的物理性質(zhì)垂直分布的特點(diǎn)，可將大氣層分為對(duì)流層、平流層（同溫層）、中間層（過渡層）、暖層（熱離子層）和逸散層等5個(gè)層次。氣溫隨高度的變化通常以氣溫垂直遞減率表示，即每垂直升高100米氣溫的變化值。一般地說對(duì)流層中的氣溫垂直遞減率平均為0.6 /100 m。第9頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二靠近地面1 km處為大氣邊界層（邊界流動(dòng)層）。這一層受地球表面人類活動(dòng)影響最大，也是大氣污染的主要區(qū)域。邊界流動(dòng)層的垂直遞減率可以大于零、等于零或小于零。在對(duì)流層中下熱上冷，空氣形成自然對(duì)流，有利于污染氣體的擴(kuò)散，否則在“逆溫層”則不利于污染質(zhì)的擴(kuò)

9、散而造成污染事件。如20世紀(jì)10大公害事件中的洛杉磯事件、倫敦事件等都是在逆溫情況發(fā)生的。二、大氣污染物一般將大氣污染分為兩大類：原生污染物（由污染源直接排出的）和次生污染物（由原生污染物與空氣進(jìn)行化學(xué)變化后的產(chǎn)物，往往危害性更大）；第10頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二第11頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二按污染物的化學(xué)性質(zhì)可以分成：顆粒物質(zhì)、含硫化合物、含碳化合物、含氮化合物、CO與CO2、鹵族化合物和放射性物質(zhì)。1、顆粒物質(zhì)（水以外的其他固體或液體物質(zhì)）一般有以下幾種： A、 灰塵（粉塵）：是固體物質(zhì)（二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵及

10、其它各種金屬氧化物）經(jīng)機(jī)械粉碎分散在大氣中，顆粒尺寸較大，可以自然沉降，在大氣中停留時(shí)間較短。 B 、霧：是由蒸汽凝聚，顆粒尺寸大于10 m的小液體，比煙的顆粒尺寸大，霧能模糊視線。 C 、煙：由低蒸汽壓物質(zhì)的過飽和蒸汽凝聚而成的小顆粒。顆粒尺寸較小，常見的是燃料燃燒產(chǎn)生的煙。 第12頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 2 光化學(xué)煙霧：向大氣中排放的NOx、CO、HC等在出現(xiàn)逆溫層的條件下難于擴(kuò)散而逐步積累，在日光照射下通過復(fù)雜反應(yīng)形成二次污染物如乙醛、臭氧等，以強(qiáng)刺激性煙霧分散在大氣中的白色霧狀物質(zhì)，能見度降低。 3 酸雨：一般把pH值低于5.6的降雨稱為酸雨。（正

11、常被CO2飽和的水的pH值為5.6） 4 溫室效應(yīng)：平流層中的臭氧能大量吸收紫外光，大氣中的水蒸氣和二氧化碳能吸收紅外光。只有可見光才能到達(dá)地球表面。到達(dá)地球表面的可見光大部分為地球表面吸收，地球表面吸收了太陽光能量后又以紅外輻射的形式返回空間，為近地表大氣層中二氧化碳所吸收，使熱量難以散發(fā)出去。第13頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 在交通和能源使用過程中，大量氮氧化物和碳?xì)浠衔锱湃氪髿庵?，在?qiáng)烈日光照射及低風(fēng)速、低濕度情況下，這些污染物組分產(chǎn)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，生成藍(lán)色強(qiáng)氧化性氣團(tuán)，以臭氧為主體污染物，還包括醛類、過氧化氫、小氣粒溶膠等復(fù)雜化合物，稱之光化學(xué)氧化劑，所

12、形成的煙霧就是光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧形成機(jī)理非常復(fù)雜。2 光化學(xué)煙霧(photochemical smog) 第14頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二第15頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二光化學(xué)煙霧的形成第16頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 光化學(xué)煙霧污染最初(1943年)出現(xiàn)在美國加州的洛杉礬，該市于1949、1950、1952、1953、1954、1960年連續(xù)不斷地多年爆發(fā)光化學(xué)煙霧事件，因此這種污染被稱作“洛杉礬型光化學(xué)煙霧污染”。美國南部和西南部一些城市的大氣污染均屬此類污染。日本東京地區(qū)于1970年

13、和1971年也曾發(fā)生過多起光化學(xué)煙霧污染事件。以后又向其它一些城市擴(kuò)展，總共有40005000人受害。繼后，歐洲、加拿大南部、墨西哥一些大城市，意大利、澳大利亞、印度、前蘇聯(lián)的一些城市也都曾發(fā)生過光化學(xué)煙霧污染。 第17頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 光化學(xué)煙霧污染與當(dāng)?shù)仄嚁?shù)量的發(fā)展往往呈正相關(guān)性，如洛杉礬市人口800萬，汽車400萬輛，每天排放碳?xì)浠?000 td，氮氧化物433td，一氧化碳4200td，加上適宜的氣候條件(陽光、靜風(fēng)及地理?xiàng)l件)，就為光化學(xué)煙霧污染創(chuàng)造了基本條件。一般是清晨汽車行駛高峰時(shí)產(chǎn)生的尾氣污染積蓄于大氣中，待中午陽光強(qiáng)時(shí)呈現(xiàn)光化學(xué)

14、煙霧。第18頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 (1)對(duì)人眼的刺激危害。洛杉礬市由于光化學(xué)煙霧污染刺激而致34的居民患紅眼病。1970年東京發(fā)生光化學(xué)煙霧時(shí)有20000多人患眼病。光化學(xué)煙霧中PAN(過氧乙酰硝酸酯)為一種強(qiáng)催淚劑，其刺激性為甲醛的200倍；PBN(過氧苯酰硝酸酯)的刺激性又比PAN強(qiáng)100倍，而且，據(jù)認(rèn)為兩者都具致癌毒性。除刺激眼睛外，對(duì)鼻、咽喉、氣管和肺部也都有刺激作用，能促使哮喘癥病人發(fā)作哮喘，能誘發(fā)肺癌，能影響人體的新陳代謝，加速衰老。第19頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 (2)對(duì)植物的不利影響?？墒罐r(nóng)作物減產(chǎn)、樹

15、葉枯死。例如它能使葡萄減產(chǎn)60以上，也能使柑桔減產(chǎn)。此外，對(duì)棉花、煙草、甜菜、蕃茄、菠菜以及飼料作物和觀賞植物(花卉等)等都有重大危害。 (3)使大氣能見度降低。 (4)能使橡膠制品和塑料加速老化龜裂，并能腐蝕建筑物和衣服等。第20頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二3 酸 雨(acid rain)酸雨是指 pH 5.6 的酸性雨水。酸雨生成的原因與過程大致如下：第21頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二(2) 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 酸雨對(duì)水體、森林和土壤都有重要影響，如使石灰?guī)r溶解，海岸線后退，樹木枯死，造成的損失很大

16、。1998年我國劃定“兩控區(qū)”，要求嚴(yán)控酸雨和SO2排放。酸雨的形成SO3 + H2O = H2SO42H2SO3 + O2 = H2SO4(1) SO2 + H2O = H2SO3第22頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二酸雨污染及蔓延的危害：(1)使土壤酸化；(2)使土壤養(yǎng)分流失，肥力降低；(3)使地表水體(特別是湖、水庫)酸化，水生生物 受損害、死亡乃至滅絕；(4)使地下水酸化；(5)使森林、作物、花卉遭受損害，枯萎、死亡；(6)危害人體健康；(7)腐蝕建筑物、金屬、名勝古跡等。第23頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 歐洲、北美和中國已

17、成為當(dāng)代世界三大主要酸雨區(qū)。日本和一些亞洲、非洲以及拉丁美洲的新興工業(yè)化國家，地方性大氣污染和酸雨污染也在發(fā)展與蔓延。其中，拉丁美洲各國，諸如巴西、哥倫比亞、厄瓜多爾和委內(nèi)瑞拉也是遭受酸雨危害的國家。第24頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二由于二氧化硫的大量排放，中國酸雨污染持續(xù)擴(kuò)展，從20世紀(jì)80年代初以來，以重慶、貴陽和柳州為代表的西南地區(qū)，以湖南長(zhǎng)沙、懷化及江西贛州、南昌為代表的華中地區(qū)成為我國酸雨污染最嚴(yán)重的地區(qū)，其中心地區(qū)的年平均降水pH值低于4.0，酸雨出現(xiàn)的頻率也在不斷增加，達(dá)90以上，已到了“逢雨必酸”的程度。近年來以南京、上海、杭州、福州和廈門為代表

18、的華東、華南沿海地區(qū)也已成為我國主要的酸雨地區(qū)。華北的北京、天津，東北的丹東和圖門等地區(qū)也頻頻出現(xiàn)酸雨沉降。 第25頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 從發(fā)展趨勢(shì)看，由于中國能源消耗，特別是煤炭消耗的不斷增長(zhǎng)，致酸物質(zhì)排放量仍在繼續(xù)增長(zhǎng)，中國酸雨污染在一定時(shí)期內(nèi)仍將呈持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)。 我國的科研結(jié)果表明，中國酸雨中硫酸根與硝酸根的摩爾比約為10：1，因此，中國的酸雨是硫酸型的，主要由人為排放二氧化硫造成。因此，控制二氧化硫排放量是防治中國酸雨污染的關(guān)鍵。 第26頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二4 溫室效應(yīng)大氣中的CO2和其它微量氣體如CH4、

19、N2O、臭氧O3、氟氯烴CFC、水蒸汽等，能讓太陽的短波輻射(如可見光、紫外線)自由透過，而對(duì)地面增溫后所放出的熱輻射（屬長(zhǎng)波紅外輻射）卻有強(qiáng)烈吸收作用。這些有類似溫室(greenhouse)的玻璃屋頂作用的氣體被稱為溫室氣體。地球大氣溫度因溫室氣體的作用而升高，由此產(chǎn)生的效應(yīng)稱為溫室效應(yīng)。第27頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二第28頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 當(dāng)前，全球氣候變暖及其不利影響已成為人類廣泛關(guān)注的重大問題之一。由于人類活動(dòng)促使大氣中溫室氣體濃度的大幅度增加，地球表面和大氣的溫度不斷增高，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境已產(chǎn)生十

20、分不利的影響。洪澇沙漠化第29頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二自然因素包括： 太陽活動(dòng)、火山爆發(fā)、厄爾尼諾(Ehino)現(xiàn)象人為因素有： 城市化、工業(yè)化、森林砍伐、過度放牧、土地不合理利用、交通運(yùn)輸排放的氣體(如飛機(jī)尾氣以及汽車尾氣)等。第30頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 大量研究表明：大氣中CO2含量對(duì)溫室效應(yīng)起重要作用，其他的溫室氣體雖然在數(shù)量上不及CO2，但其溫室效應(yīng)也是巨大的。例如，一個(gè)CH4分子的溫室效應(yīng)為一個(gè)CO2分子的溫室效應(yīng)的25倍；而一個(gè)氟氯烴類物質(zhì)的溫室效應(yīng)為一個(gè)CO2分子的幾千、上萬倍。第31頁，共108頁，20

21、22年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 歷史上和目前全球溫室氣體排放的最大部分源自發(fā)達(dá)國家，發(fā)展中國家的人均排放量仍相對(duì)較低，但隨著發(fā)展中國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其在全球排放中所占的份額將會(huì)增加。美國是世界上溫室氣體排放量最多的國家，人均排放量也是世界第一，其次是歐洲國家。 緩解溫室效應(yīng)的措施： （1）設(shè)法減少礦物燃料使用量，開發(fā)新能源； （2）禁止濫砍濫伐； （3）有效控制人口增長(zhǎng)。第32頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 5 冷化效應(yīng)：以硫酸鹽氣溶膠為主的云層對(duì)日光有強(qiáng)烈的散射作用，大大減少了照射到地球表面的日照量，導(dǎo)致了地球表面氣溫的下降。 6 厄爾尼諾現(xiàn)象：太平

22、洋赤道地區(qū)水域周期性變暖、水位明顯升高的現(xiàn)象。 7 臭氧層空洞：臭氧對(duì)300 nm波長(zhǎng)的紫外輻射具有強(qiáng)的吸收作用，臭氧層可以阻擋太陽紫外輻射中最危險(xiǎn)的波長(zhǎng)，同時(shí)也使其它波長(zhǎng)減少到可以忍耐的含量。(在300 nm時(shí)：O2O3)第33頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 近20年來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)有些地區(qū)臭氧層中臭氧的平均濃度夏季減少了1，冬天則減少了4。1984年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空產(chǎn)生臭氧空洞。臭氧空洞面積達(dá)2千萬平方公里,比加拿大和中國的面積加起來還大。第34頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)主要?dú)w納為三個(gè)方面(1) 制

23、冷劑氟利昂和滅火劑哈龍(2) 大型噴氣飛機(jī)的高空飛行 2004年5月，全球1.6萬架商用飛機(jī)每年產(chǎn)生 超過6億噸CO2和約0.3億噸NOx廢氣。(3) 核爆炸第35頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 美國 Rowland 于 1974 年首先提出氟利昂等物質(zhì)破壞臭氧層的理論。氟利昂等物質(zhì)在短波紫外線的作用下分解成 Cl、Br、HO 等活潑自由基，可作為催化劑引起連鎖反應(yīng)，促使 O3 分解。第36頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二其中 O 也是 O3分解產(chǎn)物：現(xiàn)已明了氯原子來自氟利昂的光化學(xué)分解：第37頁，共108頁，2022年，5月20日，1

24、6點(diǎn)37分，星期二、危害人體健康 臭氧層破壞會(huì)使照射人體的紫外線過量，能引起皮膚癌和免疫系統(tǒng)的損害，也能引起眼疾的發(fā)病率增高。平流層中臭氧濃度減少1，紫外線增加2，皮膚癌發(fā)病率增加4。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球死于皮膚癌者每年逾十萬人。、對(duì)植物的不利影響 過量紫外線輻射能改變植物的再生能力及質(zhì)量，并使植物易受雜草及病蟲損害，使生長(zhǎng)率下降。、對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的危害 紫外線輻射能危害水生浮游植物以及微生物，從而危及整體水生生態(tài)系統(tǒng)與食物鏈，例如，殺死幼魚、小蝦，導(dǎo)致形成水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈基礎(chǔ)的中斷等。第38頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 從1977年至今，世界各國為保護(hù)臭氧層開始采取

25、了世界行動(dòng)計(jì)劃。1985年于維也納簽署了保護(hù)臭氧層維也納公約；1987年有制訂了蒙特利爾國際公約，禁止使用氟里昂及其它鹵代烴。各國都認(rèn)識(shí)到全球臭氧層變化對(duì)人類健康和環(huán)境可能造成的有害影響，需要對(duì)此問題繼續(xù)從事研究和有系統(tǒng)的觀察，以期進(jìn)一步發(fā)展有關(guān)臭氧層及其變化可能引起的不利影響方面的科學(xué)知識(shí)，并決心要保護(hù)地球和人類免受臭氧層變化而引起的不利影響。第39頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二8 20世紀(jì)世界10大公害事件：A 馬斯河谷（比利時(shí)，1930年）大氣污染事件；B 洛杉磯（美國，1940年）光化學(xué)煙霧事件；C 多諾拉（美國賓西法尼亞，1948年）大氣污染事件；D 倫

26、敦（英國，1952年）煙霧事件；E 水俁?。ㄈ毡拘鼙究h，19531959年）事件；F 骨痛?。ㄈ毡靖皇可娇h，19551972年）事件；G 四日市（日本四日市，19611970年）哮喘事件；H 米糠油（日本九州愛知縣，1963年）事件；I 博帕爾（印度，1984年）農(nóng)藥事件；J 切爾諾貝利（烏克蘭，1986年）核事件。第40頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二三、水污染常用處理廢水的化學(xué)方法：A 混凝（投加電解質(zhì)）；B 中和（酸堿中和）；C 氧化還原；D 電解；E 萃取；F 吸附（包括離子交換）。四、廢渣處理垃圾處理一般通過三種途徑利用：A 作為輔助燃料代替低硫煤使用；B

27、 在焚化爐內(nèi)焚化，利用其熱能生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電；C 高溫干餾產(chǎn)生氣體和殘?jiān)瑲怏w可作燃料，殘?jiān)鋮s后形成玻璃體，可作原料利用。 第41頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二廢水常用處理方法1.混凝法 常用混凝劑：鋁鹽、鐵鹽作用： 中和膠體雜質(zhì)的電荷 黏結(jié)膠體雜質(zhì)微粒 吸附膠體雜質(zhì) 助凝劑：細(xì)黏土、膨潤(rùn)土 影響因素:pH、溫度、攪拌強(qiáng)度第42頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二廢水常用處理方法2.離子交換法 陽離子交換樹脂 R-SO3H + M+ = R-SO3 M + H+ 陰離子交換樹脂 R-N(CH3)OH + R-N(CH3)X + OH+第43

28、頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二3.化學(xué)法（1）沉淀反應(yīng) FeS(s) + Hg2+ (aq) = HgS(s) + Fe2+(aq) 常用沉淀劑：Na2CO3、CaO、Na2S （2）氧化還原法Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ +7H2O加NaOH，調(diào)節(jié)pH為6-8，生成Cr(OH)3沉淀 常用氧化劑: O2 (空氣)、Cl2、H2O2、O3 常用還原劑： FeSO4、Fe粉、SO2、Na2SO3第44頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二4. 電滲析法和反滲透法反滲透是一種利用高分子膜進(jìn)行物質(zhì)分離

29、的過程，可以從水中除去90%以上的溶解鹽類及99%以上的膠體、微生物、有機(jī)物等。返回第45頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二我國的環(huán)境工作方針為：全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、依靠群眾、大家動(dòng)手、保護(hù)環(huán)境、造福人民。我國九五環(huán)保目標(biāo)的兩大舉措：A 實(shí)現(xiàn)污染物排放總量的控制；B 實(shí)施跨世紀(jì)綠色工程計(jì)劃，重點(diǎn)是三河（淮河、遼河、海河）、三湖（滇池、巢湖、太湖）水污染防治和SO2污染與酸雨控制。（環(huán)境質(zhì)量指數(shù)EQI）第46頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二為了我們共同的家園請(qǐng)珍惜地球，保護(hù)環(huán)境！返回第47頁，共108頁，2022年，5月2

30、0日，16點(diǎn)37分，星期二水處理劑為了不同的目的，常常需要一些化學(xué)劑處理水，這些化學(xué)劑總稱為水處理劑。常見有緩蝕劑、防垢劑、殺菌劑、除氧劑、除油劑、絮凝劑等。防垢劑是指能防止或延緩水中無機(jī)物質(zhì)形成垢沉積的化學(xué)劑。一種好的防垢劑應(yīng)滿足高效、無毒、能與其他處理劑配伍、使用方便、來源廣、成本低等要求。主要有下列幾個(gè)類型：縮聚磷酸鹽（鏈狀的多聚和環(huán)狀的聚偏）、膦酸鹽、氨基多羧酸鹽、表面活性劑和聚合物。能將垢從結(jié)垢表面出去的化學(xué)劑稱除垢劑。碳酸鈣垢除垢劑（鹽酸、螯合劑）、硫酸鋇垢和硫酸鍶垢除垢劑（螯合劑、冠醚）、硫酸鈣垢除垢劑（螯合劑、氯化鈉、垢轉(zhuǎn)化劑）、硅酸鈣垢除垢劑（垢轉(zhuǎn)化劑和螯合劑）和鐵垢除垢劑（

31、鹽酸、螯合劑）。第48頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二殺菌劑為了防止由細(xì)菌（油田水中常見的細(xì)菌為硫酸還原菌SRB、鐵細(xì)菌IB和腐生細(xì)菌TGB）引起的金屬腐蝕、地層堵塞和化學(xué)劑變質(zhì)，可使用殺菌劑。少量加入就能殺死細(xì)菌的化學(xué)劑。一種好的殺菌劑應(yīng)滿足高效、廣譜、低毒、穩(wěn)定、無臭、無刺激性、能與其他處理劑配伍、使用方便、來源廣、成本低等要求。除氧劑 水中的溶解氧可以增加金屬的腐蝕，也可使溶于水中的化學(xué)劑（如聚丙烯酰胺）氧化變質(zhì)（如降解減粘）。能除去水中溶解氧的化學(xué)劑、均為還原劑。常見有亞硫酸鹽、甲醛、聯(lián)氨、硫脲、異抗壞血酸和氫氣。 第49頁，共108頁，2022年，5月20

32、日，16點(diǎn)37分，星期二除油劑從油井產(chǎn)液中脫出的污水總含有一定數(shù)量的原油（一般小于1克每升）。為將污水回注地層，必須將油含量降至30毫克每升以下。常見有陽離子型聚合物、有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑。絮凝劑 由于固體懸浮物主要為粘土顆粒，它們表面帶負(fù)電，互相排斥，所以它們不易聚結(jié)、下沉。絮凝劑應(yīng)像除油劑那樣起兩個(gè)作用：中和固體表面的負(fù)電性（混凝劑：主要用無機(jī)陽離子型聚合物）；使失去電性的固體懸浮物迅速聚結(jié)、下沉（助凝劑：主要用有機(jī)非離子型和陰離子型的水溶性聚合物）。第50頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二水驅(qū)與化學(xué)驅(qū) 目前原油采收率不高，一次采油可采出10%25% 的地下原油

33、，二次采油可采出15%25%的地下原油，即一次猜疑加二次猜疑可采出25%50%的地下原油，還有許多原油留在地下采不出來。 可用各種驅(qū)油劑提高原油采收率。驅(qū)油劑是指為了提高原油采收率而從油田的注入井注入油層將油驅(qū)至采油井的物質(zhì)。 二次采油時(shí)向地層注入的水就是驅(qū)油劑。以水作驅(qū)油劑的驅(qū)動(dòng)叫水驅(qū)。 由于便宜、易得，能大量使用，所以水是重要的驅(qū)油劑。但是以水作驅(qū)油劑也有許多缺點(diǎn)。例如水的粘度一般比油低，在不均質(zhì)油層中易沿高滲透層指進(jìn)入油井；水與油不互溶，它與油接觸的地方形成界面，在多孔結(jié)構(gòu)的油層中，這些界面的存在會(huì)產(chǎn)生許多不利于采油的毛細(xì)管效應(yīng)；水與地層中的粘土作用，產(chǎn)生粘土膨脹、微粒運(yùn)移，減小地層的滲

34、透率；此外，水的洗油能力不高，特別是在親油地層。第51頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二為了克服水的缺點(diǎn)，可在水中加入各種化學(xué)劑。在水中加入各種化學(xué)劑后的驅(qū)動(dòng)叫化學(xué)驅(qū)。由于加入水中的化學(xué)劑主要為聚合物、堿和表面活性劑，所以化學(xué)驅(qū)通常分為聚合物驅(qū)、堿驅(qū)和表面活性劑驅(qū)。聚合物驅(qū)用的化學(xué)劑聚合物驅(qū)的主劑是聚合物，它通過提高水的波及系數(shù)提高原油采收率。有兩類聚合物已用于現(xiàn)場(chǎng)。一類聚合物為部分水解聚丙烯酰（HPAM）和另一類為生物聚合物（XC）。還有羥乙基纖維素（HEC）和硬葡萄聚糖（SG）。第52頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二堿驅(qū)用的化學(xué)劑堿驅(qū)用

35、的主劑是堿。它通過與原油中酸性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生表面活性劑來起提高原油采收率作用。所用的堿包括氫氧化鈉、原硅酸鈉、硅酸鈉、氨和碳酸鈉等。堿驅(qū)的重要助劑是鹽，主要是氯化鈉。表面活性劑驅(qū)用的化學(xué)劑 表面活性劑驅(qū)用的主劑是表面活性劑。它主要通過降低油水界面張力，提高毛管數(shù)來起提高原油采收率的作用。常見有石油磺酸鹽和石油羧酸鹽。助劑有助表面活性劑（醇和醇醚）和電解質(zhì)（多用氯化鈉）。犧牲劑：堿性物質(zhì)、多元羧酸及其鹽、低聚物與高聚物和木質(zhì)素磺酸鹽。 第53頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二表面活性劑 1 表面活性劑：那些少量存在就能大大降低表面張力的物質(zhì)。這時(shí)由于活性劑能大大減小表面的

36、凈吸引力引起的。（活性劑分子總是由親水的極性部分和親油的非極性部分組成） 2 表面活性劑的分類：A 陰離子活性劑解離后起活性作用的部分是陰離子，其又分為鹽型（羧酸鹽型R-COONa和磺酸鹽型R-SO3Na）、酯鹽型（硫酸酯鹽型R-OSO3Na和磷酸酯鹽型R-OPO3Na2）；B 陽離子活性劑解離后起活性作用的部分是陽離子，其又分為胺鹽型RNH3Cl、季胺鹽型R4NCl和吡啶鹽型R-pyCl；C 非離子活性劑在水中不解離，分為酯型R-COOR、醚型R-O-R、胺型R-NR2和酰胺型R-CONR2；D 兩性活性劑這類活性劑起活性作用的部分帶有兩種電學(xué)性質(zhì)，可分為非離子-陰離子型R-ORSO3Na、

37、非離子-陽離子型R4NCl和陰離子-陽離子型R3N+-CH2CH2COO-。按電學(xué)性質(zhì)分類外，活性劑還可按分子量分為低分子活性劑和高分子活性劑。高分子活性劑也象低分子活性劑那樣可分為陰離子高分子活性劑、陽離子高分子活性劑、非離子高分子活性劑和兩性高分子活性劑等。第54頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 3 活性劑的幾個(gè)重要作用：A 起泡作用（活性劑使泡沫易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定穩(wěn)定性的作用）；B 乳化作用（活性劑使乳狀液易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定穩(wěn)定性的作用）；C 增溶作用（活性劑使難溶的固體或液體的溶解度顯著增加的作用，其是溶質(zhì)集中在膠束內(nèi)部）；D 潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用（活性

38、劑使固體表面的潤(rùn)濕性向相反方向轉(zhuǎn)化的作用）；E 洗凈作用（活性劑使一種液體將其他物質(zhì)從固體表面洗脫下來的作用，它是一種綜合的作用，它包括活性劑的潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)作用、乳化作用和增溶作用） 4 活性劑的HLB值：為了決定HLB值，選擇親油活性劑油酸的HLB值定為1，將親水活性劑油酸鈉的HLB值定為18。第55頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二油層的化學(xué)改造 油層之所以要改造，是由于油層的采收率低。油層的化學(xué)改造有兩個(gè)途徑，提高波及系數(shù)（主要的方法是減小驅(qū)油劑的流動(dòng)速度）和提高洗油效率（主要方法是改變巖石表面的潤(rùn)濕性和減小毛細(xì)管現(xiàn)象的不利影響）。 改造油層的三種方法：A 化學(xué)驅(qū)油

39、法（聚合物驅(qū)、活性劑驅(qū)、堿驅(qū)）；B 混相驅(qū)油法；C 熱力采油法。 1 聚合物驅(qū)：也叫稠化水驅(qū)或增粘水驅(qū)。一般使用的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），其分子量為5至8百萬，水解度為530%，濃度為250500 ppm的范圍。 2 活性劑驅(qū)：它主要通過降低油水界面張力，提高毛管數(shù)而起提高原油采收率的作用。第56頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二驅(qū)油用的活性劑體系有活性水（活性劑濃度小于臨界膠束濃度的活性劑體系）、膠束溶液（活性劑濃度大于臨界膠束濃度但小于2%的活性劑體系）、微乳狀液（活性劑濃度大于2%，水含量大于10%的活性劑體系）、溶性油（活性劑濃度大于2%，水含量小于1

40、0%的活性劑體系）。表面活性劑驅(qū)用到兩種助劑：助表面活性劑、電解質(zhì)；還有犧牲劑（自己消耗來減少表面活性劑損耗的廉價(jià)化學(xué)劑，有A 堿性物質(zhì)；B 多元羧酸及其鹽；C 低聚物與高聚物；D 木質(zhì)素磺酸鈉）。 第57頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 3 堿驅(qū)：目前堿驅(qū)主要用NaOH、Na2SO4和Na2CO3。在堿水溶液中，還需加入適當(dāng)數(shù)量的鹽（如氯化鈉），使堿與原油的酸性成分反應(yīng)生成的活性劑有所需的親水親油平衡。堿驅(qū)用的堿溶液的最大效率的pH值在1113的范圍。 4 混相驅(qū)：混相注入劑是那些注入油層，在一定條件下能與地層油混相的物質(zhì)。如A 貧氣（C2C6的烴氣含量小于30%

41、的氣體）；B 干氣（C1的烴氣含量大于98%的氣體，干氣屬貧氣）；C 富氣（也叫濕氣，C2C6的烴氣含量在3050%的氣體）；D 液化石油氣（LPG，C2C6的烴氣含量大于50%的氣體）；E 二氧化碳；F 氮?dú)狻?5 復(fù)合驅(qū)：僅指兩種或兩種以上化學(xué)驅(qū)主劑組合起來的驅(qū)動(dòng)，如堿（A）+表面活性劑（S）+聚合物（P）叫三元復(fù)合驅(qū)。復(fù)合驅(qū)通常比單一的驅(qū)動(dòng)有更高的采收率。第58頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二采油化學(xué)劑的應(yīng)用越來越廣泛，其發(fā)展趨勢(shì)為： 1 擴(kuò)大化學(xué)劑的來源：采油化學(xué)劑的原料來源目前已由石油擴(kuò)大至煤、頁巖、微生物和工業(yè)廢液等領(lǐng)域。 2 發(fā)揮化學(xué)劑的多種效用：化學(xué)

42、劑常有多種效用，如十二烷基三甲基氯化銨有殺菌、緩蝕、粘土穩(wěn)定、防止蠟的析出和抑制酸化淤渣生成等作用。化學(xué)劑的多種效用正在開發(fā)之中。 3 利用化學(xué)劑的協(xié)同效應(yīng)：采油化學(xué)劑多是復(fù)配使用的。復(fù)配化學(xué)劑的使用效果往往優(yōu)于同條件下單一化學(xué)劑的使用效果，減少它的用量并擴(kuò)大它的使用范圍。 4 發(fā)展在苛刻條件下使用的化學(xué)劑：苛刻條件是指超出正常狀況下的條件，如高溫、高礦化度、高含水、高粘度、高含蠟、高粘土含量、低滲透等。這些條件對(duì)化學(xué)劑提出了嚴(yán)格的要求，因而需發(fā)展一系列在苛刻條件下使用的化學(xué)劑。 5 強(qiáng)化化學(xué)劑的作用機(jī)理研究：為了促進(jìn)化學(xué)劑應(yīng)用的發(fā)展，化學(xué)劑的作用機(jī)理如驅(qū)油機(jī)理、調(diào)剖機(jī)理、堵水機(jī)理、防蠟機(jī)理、

43、防垢機(jī)理、粘土穩(wěn)定機(jī)理、緩蝕機(jī)理、酸化、壓裂用添加劑作用機(jī)理等的研究，日益引起人們的重視。 第59頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二化學(xué)試劑我國化學(xué)試劑生產(chǎn)是解放后才發(fā)展起來的一門新興工業(yè)?；瘜W(xué)試劑無論在工礦冶金、學(xué)校教育等部門均是不可缺少的物質(zhì)，它在科學(xué)研究中被稱為新的文房四寶（圖書、儀器、資料、化學(xué)試劑）之一。（舊文房四寶：筆、墨、紙、硯）。隨著科學(xué)研究和新興部門的建立，必將促進(jìn)化學(xué)試劑工業(yè)的發(fā)展。化學(xué)試劑的分類 1 按組成分類：無機(jī)化學(xué)試劑、有機(jī)化學(xué)試劑； 2 按用途分類：通用化學(xué)試劑、專用化學(xué)試劑。目前，化學(xué)試劑的生產(chǎn)正向著高純和超純方向發(fā)展，這不僅是為了提高

44、產(chǎn)品質(zhì)量，更重要的是為了滿足電子工業(yè)、光學(xué)工業(yè)的需要。第60頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二化學(xué)試劑的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般來說，專用化學(xué)試劑只有一種級(jí)別，如光譜純?cè)噭?、指示劑等。所謂化學(xué)試劑的等級(jí)規(guī)格是對(duì)通用化學(xué)試劑來說的，我國通用化學(xué)試劑的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：試劑級(jí)別一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)級(jí)純 分析純 化學(xué)純?cè)囼?yàn)試劑代表符號(hào) GR AR CPLR標(biāo)簽顏色 綠色 紅色 藍(lán)色 棕黃色 用途 精密的分析和科學(xué)研究 重要的分析實(shí)驗(yàn) 一般的化學(xué)制品和化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn) 要求不高的實(shí)驗(yàn)和制備 第61頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二如：500 g 硫酸銅分析純（紅色

45、） copper(II) sulfate pentahydrate Chemical Reagent 分子式：CuSO45H2O 分子量：249.68 CuSO45H2O含量不少于99.0%雜質(zhì)最高含量水不溶物 風(fēng)船牌 665-88天津化學(xué)試劑三廠批號(hào) 990529 第62頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二材料化學(xué)化學(xué)是材料發(fā)展的源泉。所謂材料是指人類利用化合物的某些功能來制作物件使用的化學(xué)物質(zhì)?；瘜W(xué)與材料科學(xué)保持著相互依存、相互促進(jìn)的關(guān)系。無機(jī)材料包括金屬材料和無機(jī)非金屬材料（如陶瓷材料等）。材料按用途可分為結(jié)構(gòu)材料（利用材料的力學(xué)和理、化性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、

46、工程建設(shè)、交通運(yùn)輸和能源等各個(gè)工業(yè)部門）和功能材料（利用材料的熱、光、電、磁等性質(zhì)，用于電子、激光、通訊、能源和生物工程等許多高新技術(shù)領(lǐng)域，最新發(fā)展為智能材料而具有環(huán)境判斷功能、自我修復(fù)功能和時(shí)間軸功能-21世紀(jì)材料）。 第63頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二按材料的成分和特性可分為金屬材料（合金材料）、陶瓷材料（由硅酸鹽變?yōu)榧兊难趸?、碳化物、氮化物和硅化物，即無機(jī)非金屬材料）、高分子材料（塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料和膠粘劑等）和復(fù)合材料（金屬材料、陶瓷材料和高分子材料復(fù)合組成）。也可把材料分為傳統(tǒng)材料（工藝成熟）和新型材料（具有特殊功能，如高溫超導(dǎo)材料、工程

47、陶瓷、功能高分子材料等）。第64頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二合成高分子材料：1 塑料：在一定溫度和壓力下可塑制成型的合成高分子材料。可分為通用塑料（聚乙烯：適合做食品包裝袋、奶瓶的高壓聚乙烯和適合做強(qiáng)度、硬度較高的低壓聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）、工程塑料（聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS塑料）、特種塑料（在高溫、高腐蝕（聚四氟乙烯）或高輻射時(shí)使用）和增強(qiáng)塑料。2 合成纖維：聚酯纖維（滌綸，的確良）；聚酰胺纖維（尼龍或錦綸）；聚丙烯腈纖維（腈綸）；聚乙烯醇纖維（維倫）；聚氯乙烯纖維（氯綸）；聚丙烯纖維（丙綸）。3 合成橡膠：通用橡膠（丁苯橡膠、順丁橡膠、

48、異戊橡膠）；特種橡膠（耐高溫如硅橡膠、耐低溫、耐油如聚硫橡膠、耐化學(xué)腐蝕和具有高彈性如氟硅橡膠）。新型高分子材料：功能高分子；高分子膜；高分子吸附劑；生物醫(yī)藥高分子（高分子藥物、醫(yī)用高分子、仿生高分子）；交換型高分子。第65頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 0.1 nm 1 nm 100 nm 1 m 微觀 團(tuán)簇 納米 介觀 宏觀 microscopic cluster nanoscopic mesoscopic macaoscopic納米和團(tuán)簇具有奇特的光、電、磁、熱、力和化學(xué)等性質(zhì)。例如納米鐵的抗斷裂應(yīng)力比普通化學(xué)鐵高12倍；納米金的熔點(diǎn)是330（金塊為1063

49、）；納米銀的熔點(diǎn)是100（銀塊為960.8）；納米TiO2在200可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐慕鸺t石結(jié)構(gòu)。納米科技是在納米尺寸范圍內(nèi)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行研究和應(yīng)用，使人類認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)的手段直接延伸到原子。 第66頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二材料科學(xué)中的硬化學(xué)(Hard Chemistry)和軟化學(xué)(Soft Chemistry)：硬化學(xué)的概念類似于極端條件下的化學(xué)，即在超高溫、超高壓、強(qiáng)輻射、無重力、仿地、仿宇宙等條件下探索新物質(zhì)的合成，并原位、實(shí)時(shí)地研究其反應(yīng)、結(jié)構(gòu)和物性。例如自蔓延高溫合成(self-propagating high temperature synthesis)

50、或固體火焰燃燒(solid flame combustion)反應(yīng)，反應(yīng)物是采用一些高分散狀態(tài)、具有巨大的化學(xué)能、可以燃燒產(chǎn)生高溫并迅速發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)；產(chǎn)物則是一些耐高溫的固體化合物（氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物、硫?qū)倩锏龋?。已?00多種化合物用這種方法合成出來，而且反應(yīng)可以大量、快速地進(jìn)行，一旦點(diǎn)燃反應(yīng)物，立刻就獲得產(chǎn)物。起始反應(yīng)時(shí)間約為0.53 s，自蔓延速率約為0.110 cm/s，燃燒溫度在15003500 K。第67頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二例如利用這種方法，采用Cu、BaO、Y2O3和O2作為反應(yīng)物，可以成公斤地合成出高溫超導(dǎo)材料YB

51、a2Cu3O7-x。又如利用爆炸沖擊波中的化學(xué)反應(yīng)，也可以制備得到一些常規(guī)反應(yīng)條件下無法得到的材料。軟化學(xué)是在溫和的反應(yīng)條件下和緩慢的反應(yīng)進(jìn)程中，以可控制的步驟，一步步地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以制備材料。例如溶膠-凝膠方法是經(jīng)過源物質(zhì)分子的聚合、縮合團(tuán)簇膠粒溶膠凝膠熱解等步驟，可以制備得到具有指定組成、結(jié)構(gòu)和物性的納米微粒、薄膜、纖維、致密或多孔陶瓷、復(fù)合材料等，也可以直接形成器件。軟化學(xué)方法制作材料和器件，已形成新的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。一切好的材料都是來源于化學(xué)，而只有好的材料才能賦予器件以優(yōu)異的功能。第68頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二富勒烯（Fullerene）的發(fā)現(xiàn)： 1

52、985年等提出C60是由60個(gè)C原子構(gòu)成球形32面體，即由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形組成。其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相鄰。也稱為足球烯。C60是球形分子，分子中有30個(gè)雙鍵，因此可以合成各種化合物。 下表列出了已合成的各種摻雜C60的超導(dǎo)體已進(jìn)入高溫超導(dǎo)行列。A3C60是通過C60和金屬之間的擴(kuò)散反應(yīng)完成的。 A3 K3 K2Rb Rb2K Rb3 Cs3Tc/K 19.28 21.80 26.40 29.40 30第69頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二C60 ：科學(xué)家于1985年發(fā)現(xiàn)的碳的一種同素異形體，它是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，形似足球。第70頁，共1

53、08頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二AxC60 超導(dǎo)體返回第71頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二能源一、能源、環(huán)境、材料和信息被稱為人類社會(huì)發(fā)展的四大支柱。所謂能源是指提供能量的自然資源。根據(jù)各個(gè)歷史階段所使用的主要能源，可以分為柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期和石油時(shí)期。 柴草時(shí)期 從火的發(fā)現(xiàn)到18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命期間，樹枝雜草一直是人類使用的主要能源。陶器是人類用火制造出來的第一中自然界不存在的材料。 煤炭時(shí)期 煤炭的開發(fā)始于13世紀(jì)，而大規(guī)模開發(fā)并使其成為世界的主要能源則是18世紀(jì)中葉的事了。煤是發(fā)熱量很高的一種固體燃料。它的主要成分是C，還有一定量的H和少量的

54、O、N、S和P等。 石油時(shí)期 第二次世界大戰(zhàn)之后，在美國、中東、北非等地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了大油田及伴生的天然氣，每噸原油產(chǎn)生的熱量比每噸煤高一倍。（標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量定為29.26 MJ/kG）。第72頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二二、能源的分類和能量的轉(zhuǎn)化 能源品種繁多，按其來源可以分為三大類：A 來自地球以外的太陽能，除太陽的輻射能之外，煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能等都間接來自太陽能；B 來自地球本身，如地?zé)崮?，原子核能（核燃料鈾、釷等存在于地球自然界）；C 由月球、太陽等天體對(duì)地球的引力而產(chǎn)生的能量，如潮汐能。第73頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37

55、分，星期二能源分類統(tǒng)計(jì)圖 可再生能源（如水能） 常規(guī)能源 非再生能源（如煤炭、石油、天然氣、核裂變?nèi)剂希?一次能源 可再生能源（如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能） 新能源 非再生能源（如核聚變?nèi)剂?、油頁巖、油砂）能源 煤制品洗煤、焦炭、煤氣 二次能源 石油制品汽、煤、柴、燃料油、液化石油氣 電力、氫能、余熱、沼氣、蒸汽等第74頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 能源工作者常用的分類方法：能源有一次能源：A 常規(guī)能源-可再生能源（如水能）；非再生能源（如煤炭，石油，天然氣，核裂變?nèi)剂希?。B 新能源-可再生能源（如太陽能，風(fēng)能，生物質(zhì)能）；非再生能源（如核聚變?nèi)剂?，油頁巖，油砂）

56、。二次能源：A 煤制品-洗煤，焦炭，煤氣。B 石油制品-汽油，煤油，柴油，燃料油，液化石油氣。C 電力，氫能，余熱，沼氣，蒸汽等。三、煤炭及其綜合利用 經(jīng)地質(zhì)學(xué)家、煤田學(xué)家、化學(xué)家們的共同努力，現(xiàn)代的成煤理論認(rèn)為煤化過程是：植物泥炭（腐蝕泥）褐煤煙煤無煙煤，這個(gè)過程稱煤化作用。煙煤和無煙煤是老年煤，形成的時(shí)間最長(zhǎng)，含碳量高，發(fā)熱量高；而褐煤和泥煤則比較年輕，含碳量較低，發(fā)熱量也較低。 第75頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二煤炭的結(jié)構(gòu)第76頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二缺點(diǎn)： 熱效率低一般2030%，蜂窩煤50%左右； 燃燒受各因素(爐子

57、、煤的形狀、質(zhì)量等)影響大； 產(chǎn)物污染空氣溫室效應(yīng)、空氣粉塵、酸雨等； 固體垃圾煤灰、煤渣的處理和利用（浪費(fèi)問題） 運(yùn)輸問題煤炭分布不均，運(yùn)輸是一個(gè)大問題！問題：如何使煤轉(zhuǎn)化為清潔的能源？如何提取分離煤中所含的寶貴的化工原料？辦法：煤的氣化、煤的焦化、煤的液化！第77頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二無煙煤的含碳量為8595%，煙煤7085%，褐煤5070%，泥煤約50%。目前，煤的平均化學(xué)組成為C135H96O9NS。 煤的氣化 讓煤在氧氣不足的情況下進(jìn)行部分氧化，使煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，以氣體燃料的方式經(jīng)管道輸送到車間、實(shí)驗(yàn)室、廚房等，也可以作為原料氣體送進(jìn)

58、反應(yīng)塔。根據(jù)煤氣的不同用途，需調(diào)節(jié)煤的空氣、水和空氣的比例，改進(jìn)汽化爐的結(jié)構(gòu)，控制反應(yīng)溫度和壓力等條件以達(dá)到強(qiáng)化需要的反應(yīng)，抑制不需要的反應(yīng)的目的，作為燃料用的煤氣實(shí)際是H2，CO，CO2，CH4，N2（由空氣帶入）的混合氣體，它若作為化工原料對(duì)氣體純度有一定的要求，則對(duì)條件的控制要求更高，并還要適當(dāng)?shù)胤蛛x提純。第78頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二 煤的焦化（干餾） 把煤置于隔絕空氣的密閉煉焦?fàn)t內(nèi)加熱，煤分解生成固態(tài)的焦炭、液態(tài)的煤焦油和氣態(tài)的焦?fàn)t氣。有低溫（500600）、中溫（750800）和高溫（10001100）干餾之分。煤經(jīng)過焦化加工，使其中各成分都能得

59、到有效利用，而且用煤氣作燃料要比直接燒煤干凈得多。 煤的液化 煤炭液化油也叫做人造石油。煤的平均分子量大約是石油的10倍，煤的含氫量比石油低得多。所以煤加熱裂解，使大分子變小，然后在催化劑的作用下加氫（450480，1230MP）可以得到多種燃料油。 煤既是能源，也是重要的化工原料。我國是世界上最大的耗煤國家，但70%的煤都是直接燒掉，既浪費(fèi)資源，也污染環(huán)境。積極開展煤的綜合利用是十分重要的方針。第79頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二四、石油和天然氣 石油有“工業(yè)的血液”、“黑色的黃金”等美譽(yù)。石油是國家現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略物質(zhì)，許多國際爭(zhēng)端往往與石油產(chǎn)品有關(guān)。 石油七

60、姐妹：美國的?？松?、得士古、加州標(biāo)準(zhǔn)、海灣、飛馬（美孚）和英國石油、殼牌等石油公司。 石油輸出國組織歐佩克（OPEC，13國）：沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特、委內(nèi)瑞拉（南美）、阿爾及利亞、厄瓜多爾、加蓬、印度尼西亞、利比亞、尼日利亞、卡塔爾和阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國。第80頁，共108頁，2022年，5月20日，16點(diǎn)37分，星期二天然氣的主要成分是甲烷，也有少量乙烷和丙烷，它和石油伴生，但一般埋藏部位較深。據(jù)國際經(jīng)驗(yàn)，每噸石油大概伴有1000 m3的天然氣。 石油中所含化合物種類繁多。必須經(jīng)過多步煉制，才能使用。主要過程有分餾、裂化、重整、精制等。在石油工業(yè)中，把常壓蒸餾和減壓蒸餾叫做一次加工，