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1、第二节第二节 资源综合利用资源综合利用 环境保护环境保护废废 气气、废废 水水、废废 渣渣 煤、石油和天然气煤、石油和天然气仍然是人类仍然是人类使用的使用的主要能源主要能源，也是三种重要的也是三种重要的化石燃料化石燃料优点优点:提供能量、化工原料提供能量、化工原料缺点缺点:不可再生、环境污染不可再生、环境污染结论：实现化石燃料的综合利用，提高利用结论：实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的巨大挑战。是人类面临的巨大挑战。无机物无机物(少量少量)有机物有机物C 元素元素大量大量H、O、N、S 等元素等元素 少量少量
2、无机盐等无机盐等 污污染染环环境境COx、NOx、SO2 烟尘烟尘煤煤的的组组成成煤煤的组成的组成一、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1、煤、煤的综合利用的综合利用煤煤的的综综合合利利用用煤的干馏煤的干馏煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化获得洁净的燃料和获得洁净的燃料和多种化工原料多种化工原料物尽其用，保护环境物尽其用，保护环境n n煤煤直接作燃料直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环境煤干馏的产物有哪些？煤干馏的产物有哪些？将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，叫做叫做煤的干馏煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭焦炉煤气、煤焦油、焦炭煤干
3、馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途v在一定条件下把煤中的有机物转在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。化为可燃性气体的过程。v主要反应是：主要反应是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温高温煤的气化在一定条件下将煤转化为液体燃料在一定条件下将煤转化为液体燃料直接液化间接液化煤与氢气作用生成液体燃料先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇CO+2H2 CH3OH催化剂催化剂煤的液化2 2、天然气、天然气的组成及其综合利用的组成及其综合利用 天然气的主要成分是甲烷。天然气的主要成分是甲烷。我国的天然气资源很丰富我国的天然气资源很丰富,但分布很不均但分布很不均匀匀,
4、为了改善我国东部的能源结构为了改善我国东部的能源结构,制定了什制定了什么计划？么计划？综合利用：综合利用：A A、燃料、燃料:清洁能源清洁能源B B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物两碳或多碳有机物3、石、石油的综合利用油的综合利用（1）石油的组成元素）石油的组成元素:主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素 是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物（还有水分、盐分等杂质）（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：石油的主要成分：（2）石油的炼制石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)石油的石油的分馏分馏：将化合物按沸点
5、不：将化合物按沸点不同经分馏塔分离同经分馏塔分离石油的石油的裂化和裂解裂化和裂解：将大分子的：将大分子的重油断裂再分解为小分子的轻油重油断裂再分解为小分子的轻油石油的石油的催化重整催化重整：将石油中链状：将石油中链状烃重新调整结构转化为环状烃烃重新调整结构转化为环状烃注：石油的注：石油的分馏是物理分馏是物理变化，裂化、变化，裂化、裂解、催化裂解、催化重整是化学重整是化学变化。变化。石石油油分分馏馏示示意意图图 裂化裂化、裂解、裂解石油结构的重整石油结构的重整 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，结构的重新调整，是链状烃转
6、化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。料。4、合成材料、合成材料1、原料：、原料：。2、合成材料基本特征：、合成材料基本特征：。3、合成材料的合成原理：、合成材料的合成原理：。例如：乙烯合成聚乙烯例如：乙烯合成聚乙烯;丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯.石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大，属于高分子化合物相对分子质量很大，属于高分子化合物加聚、缩聚加聚、缩聚合成材料概况：合成材料概况：随着人类不断的文明和进步，人对天随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生
7、了一场材料的革命人工合于是就发生了一场材料的革命人工合成材料；成材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单，合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；性能千变万化；塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大称为三大合成材料；合成材料；黏合剂、涂料也属于合成材料。黏合剂、涂料也属于合成材料。聚合反应聚合反应1.概念：概念：2.类型：类型：由相对分子质量小的化合物由相对分子质量小的化合物由相对分子质量小的化合物由相对分子质量小的化合物 分子分子分子分子（单体）（单体）互相结合成相对分子质量大的高分子化合互相结合成相对分子质量大的高分子化合互相结合成相对分子质量大的高分子化合互相结合
8、成相对分子质量大的高分子化合物的反应物的反应物的反应物的反应缩聚反应缩聚反应缩聚反应缩聚反应聚合反应聚合反应聚合反应聚合反应加聚反应加聚反应加聚反应加聚反应加聚反应：加聚反应：小分子间通过小分子间通过加成反应加成反应的形式的形式形成高分子化合物的反应叫加形成高分子化合物的反应叫加成聚合反应，简称加聚反应。成聚合反应，简称加聚反应。高分子化合物的结构特点：高分子化合物的结构特点：高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的 结构单元重复连接而成结构单元重复连接而成 如聚乙烯如聚乙烯 中中（A A）链节：链节：聚乙烯的聚乙烯的结构单元结构单元“CHCH2 2
9、CHCH2 2”（B B）聚合度：聚合度：每个高分子化合物中链节的重复次每个高分子化合物中链节的重复次 数数“n”n”，n n越大，相对分子质量越大越大，相对分子质量越大（C C）单体：单体：合成高分子的物质（小分子），合成高分子的物质（小分子），如乙烯是聚乙烯的单体如乙烯是聚乙烯的单体聚丙烯：聚丙烯：单体：单体：CH2CHCH3聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2CCH3COOCH3聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2合成纤维合成纤维纤纤维维天天然然纤纤维维化化学学纤纤维维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类合成纤维合成纤维：用石油、天然气等为原料
10、制成：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：的单体，再经聚合制成的纤维（如：“六六大纶大纶”、碳纤维、光导纤维等）、碳纤维、光导纤维等）人造纤维人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等工制成。如黏胶纤维等合成橡胶合成橡胶橡橡胶胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通通用用橡橡胶胶特特种种橡橡胶胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶聚硫橡胶聚硫橡胶硅橡胶硅橡胶被污染的小河被污染的小河乱扔导致乱扔导致的的污染污染二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学1、环境：主要是指人类的生存环境。、环境：主要是指人类的生存环境。2、环
11、境问题：主要是指由于人类不合理开、环境问题：主要是指由于人类不合理开发和利用自然资源而造成生态环境的破坏，发和利用自然资源而造成生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染问题。污染问题。3、环境污染：人类排放的污染物质超过了、环境污染：人类排放的污染物质超过了环境的自净能力，引起环境质量发生不良环境的自净能力，引起环境质量发生不良变化从而危害人类健康和生存的现象。变化从而危害人类健康和生存的现象。如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾环境污染的分类：环境污染的分类：v按环境要素按环境要素：分大气污染、水体污染、分大气污
12、染、水体污染、土壤污染。土壤污染。v按人类活动分按人类活动分：工业环境污染、城市环：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。境污染、农业环境污染。v按造成污染的性质、来源分按造成污染的性质、来源分：化学污染、：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。污染。思考与交流思考与交流:1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质物质。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例
13、说明这些反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。方法的化学反应原理和类型。酸雨是指酸雨是指PH5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随和硝酸，属于严重的大气污染现象，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、物等的大范围危害。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等金属矿物的冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。排放的硫氧化物和氮氧化物
14、所造成的。利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进而控制酸雨等危害。例如：针对我国以煤炭为主、酸雨类型酸雨等危害。例如：针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。水等吸收脱硫。CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，
15、其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因，它比硫氧化物的消除难度大，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用一般采用CH4、H2、NH3等在等在Pt、Pd等催化作用下将氮氧化物还原，等催化作用下将氮氧化物还原，转化为转化为N2、CO2、H2O等无害气体等无害气体。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt4005002、含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海、含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和近海海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在农村和城
16、市造成的这种水体污染各有什么特点，在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。并请查阅资料了解有关的污染及治理情况。工业废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以工业废水和污水的不适当排放、化肥的不合理使用以及生活污水的任意排放会造成严重水体和水源污染。及生活污水的任意排放会造成严重水体和水源污染。绿色化学理念（防治优于治理）绿色化学理念（防治优于治理）核心：核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为生产对环境造成的污染。又称为“环境无害环境无害化学化学”、“环境友好化学环境友好化学”、“清洁化学
17、清洁化学”。从学科观点看：从学科观点看：是化学基础内容的更新。是化学基础内容的更新。从环境观点看：从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）一开始就避免污染物的产生）从经济观点看：从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）热点：热点：原子经济性原子经济性反应物原子全部转化为反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为最终的期望产物，原子利用率为100%原子经济原子经济性反应性反应高选择性高选择性反应反应无毒无害无毒无害原料原料可再生资源可再生资源环境友好产品环境友好产品（安全、能降解（安全、能降解可再生利用）可再生利用）安全的生产工艺应用无毒无害的催化剂应用无毒无害的溶剂提高能源的利用率原子利用原子利用率率100%绿色化学示意图绿色化学示意图原子利用率原子利用率=25.4%原子利用率原子利用率=100%保护环境保护环境 从我做起从我做起