四章节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COx NOx 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H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2H2CCH2 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。COOHCOHOH2CCH2OHHOCOOCOCH2CH2n+(2n-1)H2Onn+对 苯 二 甲 酸乙 二 醇聚 酯 纤 维（涤 纶）知识回顾知识回顾1、通常所说的三废是指、通常所说的三废是指 、和和 。2、绿色食品是指、绿色食品是指 的食品，的食品，白色污染是指白色污染是指 。废渣废渣废气废气废水废水塑料垃圾塑料垃圾无污染、无公害无污染、无公害一、化学在环境保护上的应用一、化学在环境保护上的应用1 1对环境情况进行监测：对环境情况进行监测：对污染物的存在形态、对污染物的存在形态、含量进行分析和鉴定。含量进行分析和鉴定。2 2治理三废：治理三废：对生产过程中产生的废气、废水和对生产过程中产生的废气、废水和 废渣进行处理，减少环境污染，实废渣进行处理，减少环境污染，实 现资源的回收利用。现资源的回收利用。3 3寻找源头治理环境污染的生产工艺，寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产实施清洁生产绿色化学绿色化学二、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，改变地球气候酸雨是指PH5.6的酸性降水2 2水体污染水体污染水污染的来源：水污染的来源：工业废水、农业用水、生活污水。工业废水、农业用水、生活污水。水污染的危害：水污染的危害：(1)(1)危害人的健康：危害人的健康：水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入人体，使人急性或慢性中毒。人体，使人急性或慢性中毒。(2)(2)对工农业生产的危害对工农业生产的危害(3)(3)水的富营养化的危害水的富营养化的危害三、绿色化学与三、绿色化学与“原子经济原子经济”绿色化学绿色化学的核心就是要利用化学原理从的核心就是要利用化学原理从源源头上头上减少和消除工业生产对环境的污染。减少和消除工业生产对环境的污染。绿色化学的主要特点：绿色化学的主要特点：1 1、充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原、充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；料；2 2、在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废、在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；物向环境排放；3 3、提高原子的利用率，力图使所有作为原料的、提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现原子都被产品所消纳，实现“零排放零排放”；4 4、生产出有利于环境保护、社区安全和人体健、生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。康的环境友好的产品。91页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）1、安全的生产工艺2、应用无毒无害的催化剂3、应用无毒无害的溶剂4、提高能源的利用率原子利用原子利用率率100%理想的化学生产方式（原子经济）：使反应物的原子完全转化为期望的最终产物课堂练习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：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。=期望产物的总质量原子利用率生成物的总质量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：