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1、 第四章化学与自然资源开发利用第四章化学与自然资源开发利用2 资源综合利用、环境保护1、煤的组成及其综合利用、煤的组成及其综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用无机物无机物有机物有机物C 元素元素大量大量H 、N、S、O等元素等元素少量少量污染环境污染环境CO NO SO2 烟尘烟尘煤的组成煤的组成将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做叫做煤的干馏（工业称煤的干馏（工业称煤的焦化煤的焦化）煤干馏的产物有哪些？煤综合利用的主要途径：煤的干馏、煤的气化和液化获得洁净的燃料和多种化工原料煤焦油出炉煤气煤干馏的主要产品和用途在一定条件下把
2、煤转化为可燃性气体的过程煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料间接液化：先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用 下合成甲醇2、天然气的组成及其综合利用 天然气主要成分是甲烷。 天然气是一种清洁的化石燃料。 作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇目前研究课题：以甲烷为原料，通过化学变化形成含有两个或多个碳原子的其他有机化合物多种多种碳氢化合物碳氢化合物组成的组成的混合物混合物按元素来看：碳、氢含量为按元素来看：碳、氢含量为97%98% 按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物的混合物 石油的成分石油的成分过程过程原理原理原料原料产品及用途
3、产品及用途脱水脱水脱盐脱盐分馏分馏裂化裂化催化裂化催化裂化裂解裂解除去原油中的盐和水，减少对设除去原油中的盐和水，减少对设备的腐蚀。备的腐蚀。利用加热和冷凝，把石油分成利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。不同沸点范围的产物。石油气，汽油，煤油，石油气，汽油，煤油，柴油，石蜡油、润滑柴油，石蜡油、润滑油、重油。油、重油。轻质液体燃料轻质液体燃料（裂化汽油）（裂化汽油）在一定条件下加热，把相对分子质量在一定条件下加热，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。较小、沸点较低的烃。轻质液体燃料轻质液体燃料（裂化汽油）（裂化汽油）在一定
4、条件下使用催化剂并加热，把在一定条件下使用催化剂并加热，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。相对分子质量较小、沸点较低的烃。采用比裂化更高的温度，使其中采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子分子乙烯、丙烯、丁乙烯、丙烯、丁二烯等（有机化二烯等（有机化工的原料）工的原料）重油重油原油原油原油原油重油重油直链烷烃直链烷烃石油气石油气石油炼制1634818816818410484102426410436C H +C HC HC HC HC HC H +C HC HC HCHC H 催化剂加
5、热、加压催化剂加热、加压催化剂加热、加压催化剂加热、加压重油经裂化、裂解可获得很多化工原料在加热和催化剂作用下，石油可通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃目前，绝大部分石油作为燃料使用蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏操作操作过程过程原理原理目的目的加热和冷加热和冷凝凝加热和冷加热和冷凝凝隔绝空气加强热隔绝空气加强热物理变化物理变化物理变化物理变化复杂的物理变化和复杂的物理变化和化学变化化学变化分离分离精炼精炼加工煤加工煤比较比较分馏、蒸馏、干馏分馏、蒸馏、干馏裂化与裂解的区别裂化与裂解的区别: 裂化裂化:在一定条件下在一定条件下,使相对分子质量大、使相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小
6、、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程沸点低的烃的过程. 裂解裂解:比裂化更高的温度比裂化更高的温度(700800),使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程烯、丙烯等短链烃的加工过程. 裂解是裂解是一种深度的裂化一种深度的裂化2、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料（1）聚乙烯的生成）聚乙烯的生成加聚反应加聚反应H2CCH2nH2CCH2n 链节H2CCH2聚合度单体塑料、合成橡胶、合成纤维H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CC
7、H2 聚合反应聚合反应：由相对分子质量小的化合物：由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。子的反应。 又因此反应属于乙烯的加成反应，所以又因此反应属于乙烯的加成反应，所以这种聚合反应又叫这种聚合反应又叫加成聚合反应加成聚合反应，简称，简称加聚反应加聚反应。加聚反应（2）高分子化合物及其特征相对分子质量很大,是混合物,无固定的熔沸点。 知识扩展涤纶、锦纶、醇酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂等合成高分子化合物都是由缩聚反应制得 常用塑料在自然环境降解速率很慢，随着合成材料大量生产和使用，急剧增加的废弃物造成巨大环境压力。COOHCOHOH2C
8、CH2OHHOCOOCOCH2CH2n+H2Onn+对 苯 二 甲 酸乙 二 醇聚 酯 纤 维 （ 涤 纶 ） 环境保护与绿色化学环境保护与绿色化学 将下列环境问题所对应的原因将下列环境问题所对应的原因(AF)填在相填在相应的空格中应的空格中) 环境问题环境问题 产生原因产生原因 (1)酸雨酸雨 A.CO2浓度不断上升浓度不断上升 (2)水土流失水土流失 B.大量使用塑料包装大量使用塑料包装带带 (3)温室效应温室效应 C.工业上大量排放工业上大量排放SO2 (4)臭氧层被破坏臭氧层被破坏 D.大量使用农药和化大量使用农药和化肥肥 (5)白色污染白色污染 E.乱砍乱伐森林乱砍乱伐森林 (6)土
9、壤污染土壤污染 F.大量使用氟里昂制品大量使用氟里昂制品 CEAFBD二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学被污染的小河被污染的小河环境污染环境污染 工农业生产和人类活动排放的物质超过了工农业生产和人类活动排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就发生不良变化，环境的自净能力，环境质量就发生不良变化，危害人类健康和生存。危害人类健康和生存。环境污染的环境污染的分类分类 ：1、按环境要素分：、按环境要素分：大气污染、水体污染、大气污染、水体污染、 土壤污染；土壤污染；2、按人类活动分：、按人类活动分：工业环境污染、城市环境工业环境污染、城市环境 污染、农业环境污染；污染、农业环境污染；3、
10、按造成污染的性质分：、按造成污染的性质分：化学污染、生物污化学污染、生物污染、物理污染、固体废弃物污染、能源污染。染、物理污染、固体废弃物污染、能源污染。二、介绍几类环境污染及其防治二、介绍几类环境污染及其防治1 1大气污染大气污染主要污染物主要污染物: :SOSO2 2、NONO、NONO2 2、H H2 2S S、CxHyCxHy、颗粒物、颗粒物、氟化物（氟化物（F F）、铅及其化合物（）、铅及其化合物（PbPb）、）、来源来源: :煤、石油的燃烧煤、石油的燃烧, ,矿石冶炼矿石冶炼, ,汽车尾气汽车尾气, ,工业废气等工业废气等危害危害: :危害人类健康，影响植物生长破坏建筑材料，改变地
11、球气候酸雨是指pH5.6的酸性降水治理治理： 调整资源结构，开发新能源调整资源结构，开发新能源（太阳能、（太阳能、氢能、风能、地热等），氢能、风能、地热等），减少使用减少使用煤、煤、石油、天然气等化石燃料，石油、天然气等化石燃料，减少减少工业工业废气排放，对废气进行废气排放，对废气进行回收净化再利回收净化再利用用等。等。 大力大力植树造林植树造林严禁乱砍滥伐。政府部严禁乱砍滥伐。政府部门合理规划、制定标准、加强监测。门合理规划、制定标准、加强监测。2.水污染水污染的来源、危害、治来源、危害、治理理1.来源：来源：2.危害：危害：污染水源，改变水质，加剧水源污染水源，改变水质，加剧水源危害。造成
12、水体富营养化，破坏危害。造成水体富营养化，破坏海滨风景区。海滨风景区。石油炼制、工业废水、生活废水、石油炼制、工业废水、生活废水、使用过农药、化肥的农田排水、使用过农药、化肥的农田排水、降水淋洗大气污染物和地面淋洗降水淋洗大气污染物和地面淋洗固体垃圾等。固体垃圾等。水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类化引起藻类 （如蓝藻（如蓝藻 、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。水一般呈蓝色或绿色。淡水中淡水中“水华水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素
13、通过食物链影响人类的健康，蓝藻藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华水华”的次的次生代谢产物生代谢产物MCRSTMCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。人类的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。不同颜色。 返回返回治理治理： 控制污水控制污水任意排放，对
14、污水进行任意排放，对污水进行净净化化处理，处理，改善改善用水制度，研究用水制度，研究无污无污染染新工业，合理、科学地施用化肥、新工业，合理、科学地施用化肥、农药农药。3 3固体废弃物污染及其治理固体废弃物污染及其治理（1 1）固体废弃物污染）固体废弃物污染 固体废弃物是指人类在生产和生活中丢弃的固体和泥固体废弃物是指人类在生产和生活中丢弃的固体和泥状物，如采矿业的废石、尾矿、煤矸石；工业生产中状物，如采矿业的废石、尾矿、煤矸石；工业生产中的高炉渣、钢渣；农业生产中的秸秆、人畜粪便；核的高炉渣、钢渣；农业生产中的秸秆、人畜粪便；核工业及某些医疗单位的放射性废料；城市垃圾等等。工业及某些医疗单位的
15、放射性废料；城市垃圾等等。若不及时清除，必然会对大气、土壤、水体造成严重若不及时清除，必然会对大气、土壤、水体造成严重污染，导致蚊蝇孳生、细菌繁殖，使疾病迅速传播，污染，导致蚊蝇孳生、细菌繁殖，使疾病迅速传播，危害人体健康。危害人体健康。（2 2）处理固体废弃物的方法：）处理固体废弃物的方法： 卫生填埋、堆肥和回收利用卫生填埋、堆肥和回收利用 填埋填埋高温堆肥高温堆肥垃圾发电垃圾发电4.居室污染的来源、危害及防居室污染的来源、危害及防治措施治措施 煤、石油、液化气、天然气等的煤、石油、液化气、天然气等的燃烧燃烧，煎、炒、煎、炒、烘、烤等高温烹调加工中产生的烘、烤等高温烹调加工中产生的烟雾烟雾，
16、烟草的烟草的燃燃烧烧，电器发出的电器发出的电磁波电磁波，地毯中的地毯中的螨虫螨虫，建筑装建筑装潢材料产生的潢材料产生的甲醛甲醛、放射性稀有气体放射性稀有气体氡氡，化妆品化妆品，日用化学品日用化学品，家宠家宠等等。1.来源：来源：2.危害：危害：引起人体引起人体呼吸道、消化道呼吸道、消化道等疾病，导致各种等疾病，导致各种癌症、癌症、皮肤病、传染病皮肤病、传染病，影响婴幼儿，影响婴幼儿智力和发育智力和发育等。等。保持室内保持室内清洁通风清洁通风对电器辐射采取防护措施对电器辐射采取防护措施,并保持距离并保持距离厨房要有厨房要有通风换气通风换气设施设施宠物宠物要经常洗浴要经常洗浴,养成良好的排便习惯养
17、成良好的排便习惯,并注并注意及时清除意及时清除.女性朋友要女性朋友要慎用化妆品慎用化妆品和和日常化学用品日常化学用品建议男士建议男士少抽烟或不抽烟少抽烟或不抽烟3、防治措施、防治措施:地球人的行动地球人的行动：1、开发、开发“绿色资源绿色资源”是当今世界上工业化国家是当今世界上工业化国家开源节流、化害为利和保护环境的重要措施。开源节流、化害为利和保护环境的重要措施。2、兴建、兴建“绿色建筑绿色建筑”是人们崇尚自然、回归自是人们崇尚自然、回归自然的一种潮流。然的一种潮流。3、吃、吃“环境餐环境餐”，以间接保护自然环境而且有，以间接保护自然环境而且有益于身体健康。益于身体健康。增强全球的环境意识，
18、保护和合理增强全球的环境意识，保护和合理利用土地、矿藏、森林、水等自然利用土地、矿藏、森林、水等自然资源，努力改善生态环境。资源，努力改善生态环境。绿色化学绿色化学 绿色化学的核心就是利用化学原理从绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。源头上减少和消除工业生产对环境的污染。 按照绿色化学的原则，最理想的按照绿色化学的原则，最理想的“原子原子经济经济“就是反应物的原子全部转化为期望就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为的最终产物，这时原子利用率为100%。乙烯生产环氧乙烷乙烯生产环氧乙烷 课堂练习课堂练习11以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙
19、烷，其原子利用率为：以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为： 采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为：采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为：100100。1、下列环境问题与化石燃料无关的是、下列环境问题与化石燃料无关的是 （ ）。）。 A、酸雨、酸雨 B、光化学烟雾、光化学烟雾 C、水华、水华 D、温室效应、温室效应2、下列制取乙醇的反应中，符合绿色化学观念，原子经、下列制取乙醇的反应中，符合绿色化学观念，原子经济性最强的是（济性最强的是（ ）。）。（1）CH2CH2 + H2OCH3CH2OH（2）CH3COOC2H5 + H2OCH3COOH + CH3CH2OH（3）CH3CH2Br + H2OCH3CH2OH + HBr典型例题：典型例题：