化学于资源综合利用、保护环境

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二节 化学与资源综合利用、环境保护,第四章 化学与可持续发展,当前地球正面临的严重问题：,化石能源越来越少,环境问题越来越严重,保护环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题,三废:,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,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,CO,x,、NO,x,、SO,2,烟尘,煤的组成,(一)、煤的组成及其综合利用,一、煤、石油和天然气的综合利用,无烟煤,泥煤,褐煤,煤的种类,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,利用率低并污染环境,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，叫做,煤的干馏。,焦炉煤气、煤焦油、焦炭,1、煤的干馏,表4-2 煤干馏的主要产品和用途,在一定条件下把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。,主要反应是：,C(s)+H,2,O(g)CO(g)+H,2,(g),高温,2、煤的气化,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H,2,，再在催化剂作用下合成甲醇,CO+2H,2,CH,3,OH,催化剂,3、煤的液化,（二）、天然气的组成及其综合利用,天然气的主要成分是甲烷。,我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？,综合利用：,A、燃料清洁能源,B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物,（三）、石油的组成及其综合利用,石油主要是多种碳氢化合物组成的混合物。(黑色或深棕色粘稠液体，比水稍轻，不溶于水，有特殊气味，无固定沸点。),按元素：,碳、氢含量为 97%98%,按物质：,烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。,（,一般石油不含烯烃,）,按组成状态：,固态、液态、气态。大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有气态烃和固态烃。,过程,原理,原料,产品及用途,脱水,脱盐,分馏,催化裂化,裂解,催化重整,除去原油中的盐和水，减少能耗及对设备的腐蚀。,利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。,石油气，,汽油，煤油，柴油,，石蜡油、润滑油、重油等。,轻质液体燃料（裂化汽油）,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较小、沸点较低的烃。,采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子,乙烯、丙烯、丁二烯等（有机化工的原料）,重油,原油,原油,燃料油、润滑油,石油炼制,在加热和催化剂作用下，对直链烷烃的结构进行重新调整，使其转化成带支链的烷烃或环状烃。,燃料油、润滑油,苯的同系物及其它芳香烃,注：,石油的分馏是物理变化，催化裂化、裂解、催化重整是化学变化。,石油的分馏：,利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。,石油的常压蒸馏产品：,重油的减压蒸馏产品：,石油气C,4,以下,汽油C,5,C,8,煤油C,11,C,16,柴油C,15,C,18,重油C,20,以上,轻质油,燃料油、柴油、润滑油、石蜡、沥青,你了解直馏汽油吗？,石油的催化裂化,在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的,汽油,等。,C,16,H,34,C,8,H,18,+C,8,H,16,催化剂,加热、加压,催化剂,加热、加压,C,8,H,18,C,4,H,10,+C,4,H,8,你了解裂化汽油吗？,石油的裂解,用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态，,获取有机化工原料,，如乙烯等,催化剂,加热、加压,CH,+C,H,C,H,C,H,催化剂,加热、加压,C,H,+C,H,石油的催化重整：,在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯,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,（四）聚乙烯与高分子化合物,1、聚乙烯的生成,CH,2,CH,2,n,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。,CH,2,=CH,2,+CH,2,=CH,2,+CH,2,=CH,2,+,nCH,2,=CH,2,聚乙烯,CH,2,CH,2,n,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。,三大合成材料:,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,二、环境保护与绿色化学,1、环境问题的含义,2、保护环境工作者当前的任务：,（1）对环境情况的监测,（2）三废的治理,（3）寻找源头治理环境污染的生产工艺,要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。,生态环境破坏,环境污染,废气（化学燃料燃烧及工厂废气）,废水（工业废水、生活废水等）,废渣（工业垃圾、生活垃圾等）,绿色化学,核心：,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，实施清洁生产。,1、满足人们的物质需要生产出优质产品,2、合理使用自然资源，能物尽其用，原料尽可能100%成为产品。,3、生产整个过程不污染环境，尽可能使用过的产品可回收利用。,按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济”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100%。,原子经济性,反应高选择,性反应,反应过程,反应物,反应产物,绿色化学示意图,无毒无害原料,可再生资源,安全的生产工艺,提高能源的利用率,应用无毒无害的溶剂,应用无毒无害的催化剂,环境友好产品,（安全、能降,解、可再利用,）,保护环境,掺入氧化钙,合理处理并重复利用各种产物,湿化,大量燃烧煤燃料，会造成CO,2,、SO,2,等污染,煤在运输和使用过程中的煤灰,煤作为化工原料又会引出“三废”废水、废气、废渣,环境保护与绿色化学,将下列环境问题所对应的原因(AF)填在相应的空格中),环境问题 产生原因,(1)酸雨,A.CO,2,浓度不断上升,(2)水土流失 B.大量使用塑料包装带,(3)温室效应 C.工业上大量排放SO,2,(4)臭氧层被破坏 D.大量使用农药和化肥,(5)白色污染 E.乱砍乱伐森林,(6)土壤污染 F.大量使用氟里昂制品,C,E,A,F,B,D,常见的环境污染及危害,1.酸雨:,起因,:空气中的SO,2,、NO,2,转化为H,2,SO,4,HNO,3,危害,:陆地、水域、建筑物和植物等带来严重的危害,2.光化学烟雾:,起因,:氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受到强烈的太阳紫外线照射后,生成新的二次污染物.,来源,:汽车行驶排出的废气,危害,:光化学烟雾氧化性很强,能使橡胶开裂,并刺激眼睛和黏膜,使呼吸困难并诱发其他的病症.,3.,臭氧空洞,起因,:氮的氧化物、氯氟烃(CF,2,Cl,2,)排,放到空气中,使平流层的臭氧层变薄,危害,:使地面紫外线辐射增强的危害,皮肤病(癌)和其他疾病的发病率将急剧上升.,4.白色污染,起因,:废弃塑料制品垃圾难于被生物降解,如一次性使用聚苯乙烯杯、盒等所带来的污染.,危害,:此材料可破坏土壤结构,影响市容卫生,且焚烧时产生一级致癌物二垩英.,目前一次性塑料制品逐步被”绿色制品”聚乳酸代替,这种物质可60天自行降解为CO,2,和H,2,O,5.水体富营养化,起因,:大量使用氮肥、磷肥、含磷洗涤剂,生活污水中常含有过量的N、P等营养物质.这些物质流入湖泊、海湾,使海水中富集N、P等植物营养物质.,危害:引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖.这些生物集中在水层表面进行光合作用释放O,2,使表层海水溶解氧达饱和,从而阻止了大气中的O,2,溶入海水,而大量死亡的海藻在分解时却要消耗水中的O,2,使水中含氧量急剧减少,使鱼类死亡,2,月,02,日：国际湿地日,3,月,22,日：世界水日,4,月,22,日：地球日,5,月,31,日：世界无烟日,6,月,05,日：世界环境日,6,月,17,日：世界防治荒漠化和干旱日,7,月,11,日：世界人口日,9,月,16,日：国际保护臭氧层日,10,月,4,日：世界动物日,10,月,16,日：世界粮食日,12,月,29,日：国际生物多样性日,世界环境日,把保护生态环境看成自己的神圣使命，正成为世界上越来越多人的共识。请看 -,1、汽油燃烧产生的汽车尾气中，所含的大气污染物主要是(),A、碳的氧化物 B、硫的氧化物,C、氮的氧化物 D、磷的氧化物,练 习,C,2、1moL 某直链烷烃A可以直接裂解成1moL 气态烷烃 B 和 1moL气态烯烃 C，经测定，裂解后混合气体的密度是同温同压下氢气的 14.5倍，试回答：,(1)A的式量为,，结构简式为,.,(2)B可能是,C可能是,.,(3)如果将1moL B完全燃烧需要 2moL 氧气，则C 就是,。该烯烃发生加聚反应的化学方程式为,。,58,CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,甲烷或乙烷,丙烯或乙烯,丙烯,nCH,2,=CHCH,3,CH,2,CH,n,催化剂,CH,3,