1、第四章 化学与可持续发展第二节 化学与资源综合利用 环境保护 废 气、废 水、废 渣 煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料 优点:提供能量、化工原料 缺点:不可再生、环境污染 一、煤的综合利用1、煤的组成组成元素:主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。煤的结构模型无机物(少量)有机物C 元素大量 H、O、N、S 等元素 少量 无机盐等 污染环境COx、NOx、SO2 烟尘煤的组成1、煤的组成 煤的综合利用煤的干馏煤的气化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用，保护环境 煤直接作燃料利用率低并污染
2、环境 煤的干馏实验装置图实验装置1实验装置22、煤的综合利用（1）煤的干馏 煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。表4-2 煤干馏的主要产品和用途（2）煤的气化：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。C(s)+H2O CO(g)+H2(g)高温CO(g)+3H2 CH4(g)+H2O(l)一定条件中热值气高热值气2CO(g)+O2 2CO2(g)；H=-566KJ/mol2H2(g)+O2 2H2O(l)；H=-571KJ/molCH4(g)+2O2 CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3KJ/mol将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。（3）煤的液化：C(s)+
3、H2O CO(g)+H2(g)高温 CO+2H2 CH3OH（甲醇）一定条件如：二、石油的综合利用1、石油的组成元素: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。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：2、石油的炼制(除水脱盐后)（1）石油的分馏：利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。石油分馏示意图比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏 分馏 干馏 操作过程 原理 目的 加热和冷凝加热和冷凝 隔绝空气 加强热物理 变化物理 变化复杂的物理变化和化学变化分离 精炼 加工煤 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。在催化剂的作用下将含碳原子多
4、的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解:深度的裂化。裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志C16H34 C8H18+C8H16催化剂加热、加压十六烷辛烷辛烯C8H18 C4H10+C4H8催化剂加热、加压丁烷丁烯辛烷C4H10 CH4+C3H6催化剂加热、加压甲烷丙烯丁烷C4H10C2H6+C2H4催化剂加热、加压 乙烷乙烯丁烷25%产量提高三、天然气的综合利用天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成和生产等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个
5、或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。氨甲醇天然气灶液化天然气公交车四、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、天然气相对分子质量很大，属于高分子化合物加聚、缩聚4、聚乙烯与高分子化合物（1）聚乙烯的生成 CH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2+CH2CH2 nnCH2=CH2催化剂 CH2CH2n聚乙烯（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。加聚反应 聚合反应：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子的反应。此反应属于乙烯的
6、加成反应，所以这种聚合反应又叫加成聚合反应，简称加聚反应。塑料、合成橡胶、合成纤维综合利用的意义：物尽其用、保护资源，创造出更多产品聚丙烯：单体：CH2CHCH3聚苯乙烯单体：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2CCH3COOCH3酚醛塑料单体：苯酚、甲醛聚四氟乙烯单体：CF2CF2思考与交流：1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。2、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。1、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料；二
7、是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。练习石油加工的主要目的是（）A.将石油按其成分的沸点不同加以分离B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.得到碳原子数多的烃类D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开A 石油加工的主要目的是（）A.将石油按其成分的沸点不同加以分离B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.得到碳原子数多的烃类D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开用重油制取丙烯的方法是（）A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解D 用重油制取丙烯的方法是（）A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解 石油裂解的目的是（）A.提高轻质液体燃料的产量B.
8、主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量C 石油裂解的目的是（）A.提高轻质液体燃料的产量B.主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量第二课时 背景知识回顾1、通常所说的三废是指、和。2、绿色食品是指的食品，白色污染是指。废渣废气废水塑料垃圾无污染、无公害求知课堂互动一、环境保护1、在环境问题面前，化学工作者所面临的重要问题在环境问题日益突出的今天，化学工作者所面临的重要任务是对的检测、的治理、寻找从源头上治理的生产工艺。2、化学在三废治理过程中的重要作用环境情况三废环境污染二、环境保护与绿色化学1、环境：主要是指人类的生存环境。2、环境问题：主要是指由于人类不
9、合理开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污染问题。3、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变化从而危害人类健康和生存的现象。因此，要随时进行环境监测！如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾环境污染的分类：按环境要素：分大气污染、水体污染、土壤污染。按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。思考与交流:1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。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
10、或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。酸雨是指PH5.6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、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。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、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。CaO+SO2=CaSO32CaSO3+O2=2CaSO4SO2+2NH3
11、+H2O=(NH4)2SO3800 800 再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，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，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt400500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（如蓝藻、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次 生代谢产物
12、MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁 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 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 不同颜色。返回绿色化学理念（防治优于治理）核心：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“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）从经济观点看：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）热点：原子经济性反应物原
13、子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100%应用无毒无害的催化剂反应过程反应物反应产物艺工产生的全安提高能源的利用率无毒无害原料可再生资源原子经济性反应高选择性反应环境友好产品（安全、能降解、可再利用）应用无毒无害的溶剂绿色化学示意图原子利用率=25.4%原子利用率=100%绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）（）A C2H5Cl HCl B C2H5OHH2O C CH2CH2DHBrH2C某工厂利用铜屑
14、制硝酸铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？利用铜屑制硝酸铜可以采用以下三种方法：铜与浓硝酸反应；铜与稀硝酸反应；铜与氧气反应后，再与硝酸反应。从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废物的排放的角度考虑，采用铜与氧气反应后，再与硝酸反应的方法是最好的。汽车尾气（含有烃类、CO、SO2与NO等物质）是城市空气 的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂）。它的特点 是使CO与NO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒 气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。（1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式：2CO+2NO 催化剂2CO2+N2 （2）“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的 酸度，其原因是（）SO2转化为SO3，产生硫酸酸雾 （3）控制城市空气污染源的方法可以有 （多选扣分）a 开发氢能源 b 使用电动车 c 植树造林 d 戴上呼吸面具ab
