资源综合利用环境保护授课人教学课件

1、 1、 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混 合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、 氧、氮、硫等元素。氧、氮、硫等元素。 煤的组成煤的组成 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 Si 、Al、 Ca、 Fe 污染环境污染环境 COx NOx SO2 烟尘烟尘 煤的现代结构模型煤的现代结构模型 煤的综合利用煤的综合利用 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 煤煤直接作燃料直接作燃料利用率低并污

2、染环境利用率低并污染环境 干馏与蒸馏的比较：干馏与蒸馏的比较： 干馏干馏蒸馏蒸馏 施加条件施加条件 环境控制环境控制 变化类型变化类型 目的目的 强热强热加热加热 隔绝空气隔绝空气要求不严要求不严 化学变化化学变化物理变化物理变化 制取新物质制取新物质分离混合物分离混合物 C（s）+ H2O（g） CO（g）+ H2（g） 2、天然气的综合利用、天然气的综合利用 天然气是一种高效、清洁的化石天然气是一种高效、清洁的化石 燃料。燃料。 气体燃料与空气混合充分，容易气体燃料与空气混合充分，容易 完全燃烧，与固体燃料相比有较高的完全燃烧，与固体燃料相比有较高的 利用率。气体燃料便于运输，使用方利用率

3、。气体燃料便于运输，使用方 便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生。便（易点燃，易熄灭），且清洁卫生。 天然气作为化工原料主要用于合天然气作为化工原料主要用于合 成氨和生产甲醇。成氨和生产甲醇。 资料卡片资料卡片 甲烷水合物甲烷水合物 甲烷水合物是由甲烷和水组成的固态化合甲烷水合物是由甲烷和水组成的固态化合 物，可表示为物，可表示为CH4nH2O，甲烷分子处于由多，甲烷分子处于由多 个水分子形成的笼中。其外观像冰，具有可燃个水分子形成的笼中。其外观像冰，具有可燃 性，故又被称为性，故又被称为“可燃冰可燃冰”。甲烷水合物被认。甲烷水合物被认 为是为是21世纪新型洁净的能源。但是，储量巨大世纪新型洁净的

4、能源。但是，储量巨大 的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质的甲烷水合物的分解和释放，会诱发海底地质 灾害，还会加重温室效应。目前，甲烷水合物灾害，还会加重温室效应。目前，甲烷水合物 已经成为各国关注和研究的重要领域，并取得已经成为各国关注和研究的重要领域，并取得 了多项进展。了多项进展。 3 3、石油的组成及其综合利用、石油的组成及其综合利用 主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。 同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。 按状态：按状态：固态、液态、气态。大部分是固态、液态、气态。大部分是 液态烃，同时在液态烃里溶有少量气态烃

5、和液态烃，同时在液态烃里溶有少量气态烃和 固态烃。固态烃。 按元素：按元素：碳、氢含量为碳、氢含量为 97%97%98%98% 按物质：按物质：各种烷烃、环烷烃、芳香烃各种烷烃、环烷烃、芳香烃 所组成的混合物。（一般石油不含烯烃）所组成的混合物。（一般石油不含烯烃） （1 1）石油的成分）石油的成分 石油分馏主要在分馏塔中进石油分馏主要在分馏塔中进 行，通过分馏可获得汽油、煤油、行，通过分馏可获得汽油、煤油、 柴油等轻质油。柴油等轻质油。 分馏：利用原油中各成分沸点不同，将复分馏：利用原油中各成分沸点不同，将复 杂的混合物分离成较简单更有用的混合物的过杂的混合物分离成较简单更有用的混合物的过

6、程。程。 注意：注意： a.a.石油分馏中物质变化类型为物理变化。石油分馏中物质变化类型为物理变化。 b.b.由于石油中有些物质的沸点很接近，所由于石油中有些物质的沸点很接近，所 以每种石油的分馏产品一般为混合物。以每种石油的分馏产品一般为混合物。 c.c.对石油进行分馏，是石油炼制的主要方法对石油进行分馏，是石油炼制的主要方法 之一，如果在常压下进行分馏，叫常压分馏；如之一，如果在常压下进行分馏，叫常压分馏；如 果在减压条件下进行分馏，叫减压分馏。果在减压条件下进行分馏，叫减压分馏。 乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要 化工原

7、料。化工原料。 重整：在加热和催化剂作用下，使石油中重整：在加热和催化剂作用下，使石油中 的链状烃发生结构的重新调整而转化为环状烃的链状烃发生结构的重新调整而转化为环状烃 的过程。的过程。 注意：注意： a. a.裂化和裂解是石油加工过程中两个不同裂化和裂解是石油加工过程中两个不同 的概念。裂解是更深度的裂化，二者反应的条的概念。裂解是更深度的裂化，二者反应的条 件不同，产物也不同，但都是化学变化。件不同，产物也不同，但都是化学变化。 b. b.石油裂化和裂解的产物都是短链的饱和石油裂化和裂解的产物都是短链的饱和 烃和不饱和烃的混合物，因此能使酸性高锰酸烃和不饱和烃的混合物，因此能使酸性高锰酸

8、 钾褪色，能发生加成反应，经裂化和裂解得到钾褪色，能发生加成反应，经裂化和裂解得到 的汽油不能作为实验室中的萃取剂。的汽油不能作为实验室中的萃取剂。 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 催化裂化催化裂化 裂解裂解 重整重整 除去原油中的盐和水，减少能耗除去原油中的盐和水，减少能耗 及对设备的腐蚀。及对设备的腐蚀。 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、重油等。油、重油等。 轻质液体燃料轻质液体燃料 （裂化汽油）（裂

9、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 燃料油、燃料油、 润滑油润滑油 石油炼制 在加热和催化剂作用下，对直链在加热和催化剂作用下，对直链 烷烃的结构进行重新调整，使其烷烃的结构进行重新调整，使

10、其 转化成带支链的烷烃或环状烃。转化成带支链的烷烃或环状烃。 燃料油、燃料油、 润滑油润滑油 苯的同系物及其苯的同系物及其 它芳香烃它芳香烃 注：注： 石油的分馏是物石油的分馏是物 理变化，催化裂理变化，催化裂 化、裂解、重整化、裂解、重整 是化学变化。是化学变化。 蒸馏、分馏、干馏的比较蒸馏、分馏、干馏的比较 蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏 操作操作 过程过程 原理原理 产物产物 目的目的 加热冷凝加热冷凝加热冷凝加热冷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 物理变化和化物理变化和化 学变化学变化 单一组单一组 分的纯分的纯 净物净物 沸点相近的沸点相近的 各组分组成各

11、组分组成 的混合物，的混合物， 称之为馏分称之为馏分 混合物混合物 分离分离精炼精炼加工煤加工煤 4、从化石燃料为原料生产合成材料、从化石燃料为原料生产合成材料 （1）合成材料：）合成材料： 塑料、合成橡胶和合成纤塑料、合成橡胶和合成纤 维三大人工合成的高分子材料，维三大人工合成的高分子材料， 它们就是以石油、煤和天然气为它们就是以石油、煤和天然气为 原料生产的。原料生产的。 聚乙烯的生成原理：（聚合反应）聚乙烯的生成原理：（聚合反应） 在适当温度、压强和有催化剂存在的情况下，在适当温度、压强和有催化剂存在的情况下， 乙烯双键里的一个键会断裂，分子里的碳原子能互乙烯双键里的一个键会断裂，分子里

12、的碳原子能互 相结合成为很长的链。相结合成为很长的链。 nCH2=CH2 CH2CH2n （2）聚合反应和高分子化合物）聚合反应和高分子化合物 由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合 物（相对分子质量巨大）的反应叫做物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应聚合反应。 例如，聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条例如，聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条 件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大的高分子化 合物。合物。 单体单体：生成高分子化合物的小分子称为单体。：生成高分子化合物的小分子称为单体。 链节链节：

13、高分子化合物中的重复单元称为链节。：高分子化合物中的重复单元称为链节。 聚合度聚合度：高分子化合物中的链节数目称为聚合度。：高分子化合物中的链节数目称为聚合度。 相对分子质量巨大是高分子化合物的相对分子质量巨大是高分子化合物的 基本特征，也是它们与低分子化合物的根本基本特征，也是它们与低分子化合物的根本 区别。区别。 高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤 维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯维素、淀粉等，也有人工合成的，如聚乙烯 等。等。 聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。聚合反应分为加聚反应和缩聚反应。 加聚反应加聚反应：具有加成反应特征的聚合反：具有加成反应

14、特征的聚合反 应叫做加聚反应。应叫做加聚反应。 缩聚反应缩聚反应：通过取代反应进行的聚合反：通过取代反应进行的聚合反 应叫做缩聚反应。应叫做缩聚反应。 缩聚反应：缩聚反应： nHOC O COH O + nHOCH2CH2OH 对苯二甲酸对苯二甲酸 乙二醇乙二醇 HOC O COCH2CH2OH O n +（2n-1）H2O 聚酯纤维（涤纶）聚酯纤维（涤纶） C O COCH2CH2O O n+2nH2O 单体间相互反应而生成高分子，单体间相互反应而生成高分子， 同时还生成小分子（如水、氨、氯化氢同时还生成小分子（如水、氨、氯化氢 等）的反应。等）的反应。 聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体： CH

15、2CHCH3 聚苯乙烯聚苯乙烯 单体：单体： CH2CH C6H5 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： CH2C CH3 COOCH3 用途：用于仪器仪用途：用于仪器仪 表零件、汽车车灯表零件、汽车车灯 、光、光 学镜片、透明管道等学镜片、透明管道等 酚醛塑料酚醛塑料 单体：单体： 苯酚、甲醛苯酚、甲醛 用途：广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工用途：广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工 艺品等。此外，还用作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用艺品等。此外，还用作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用 的涂胶纸、涂胶布、作绝缘隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝的涂胶纸、

16、涂胶布、作绝缘隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝 塑料等。塑料等。 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 单体：单体： CF2CF2 用途：用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、用途：用作工程塑料，可制成聚四氟乙烯管、棒、 带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀带、板、薄膜等。一般应用于性能要求较高的耐腐蚀 的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、的管道、容器、泵、阀以及制雷达、高频通讯器材、 无线电器材等。无线电器材等。 优良综合性能：耐高温，优良综合性能：耐高温， 耐腐蚀、不粘、自润滑、优良耐腐蚀、不粘、自润滑、优良 的介电性能、很低的摩擦系数。的介电性能、很低的摩擦系数。 日本水俣病日本水俣病事件

17、：事件： 从从1949年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥 公司开始制造公司开始制造氯乙烯和醋酸乙烯氯乙烯和醋酸乙烯。由于制造过程要使。由于制造过程要使 用用含汞（含汞（Hg）的催化剂）的催化剂，大量的汞便随着工厂未经处，大量的汞便随着工厂未经处 理的废水被排放到了水俣湾。理的废水被排放到了水俣湾。1954年，水俣湾开始出年，水俣湾开始出 现一种病因不明的怪病，叫现一种病因不明的怪病，叫水俣病水俣病，患病的是猫和，患病的是猫和 人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、 身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分

18、析，科学身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学 家才确认：工厂排放的废水中的汞是家才确认：工厂排放的废水中的汞是水俣病水俣病的起因。的起因。 汞被水生生物食用后在体内被汞被水生生物食用后在体内被转化成甲基汞转化成甲基汞 （CH3Hg），这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内，这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内 后，会后，会侵害脑部侵害脑部和身体的其他部位，引起脑萎缩、小和身体的其他部位，引起脑萎缩、小 脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本，脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本， 食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。 伦

19、敦烟雾伦敦烟雾事件：事件： 空气污染最典型的事件是空气污染最典型的事件是50年代伦敦的冬季烟雾年代伦敦的冬季烟雾 污染，污染，4天夺走天夺走4000多条人命。过后的两个月中，又多条人命。过后的两个月中，又 陆续有陆续有8000多人死亡。多人死亡。 时至时至1952年，伦敦仍用煤发电，距市中心不远有年，伦敦仍用煤发电，距市中心不远有 许多工厂，居民家庭用煤取暖，蒸汽机车拖着列车穿许多工厂，居民家庭用煤取暖，蒸汽机车拖着列车穿 梭于伦敦和各大城市之间，对卡车和小汽车尾气污染梭于伦敦和各大城市之间，对卡车和小汽车尾气污染 也不加控制。这些污染源产生大量的碳、硫化物以及也不加控制。这些污染源产生大量的

20、碳、硫化物以及 其它的化学烟雾漂浮在空气中。其它的化学烟雾漂浮在空气中。12月月5日一场浓雾笼日一场浓雾笼 罩着伦敦，空气中的污染物与雾混合在一起，彼此产罩着伦敦，空气中的污染物与雾混合在一起，彼此产 生化学反应。生化学反应。4天后污染浓度增强了天后污染浓度增强了10倍，毒性加强。倍，毒性加强。 12月月7日市中心能见度降低到日市中心能见度降低到5米以下，因而被称米以下，因而被称 为为“黑暗的星期日黑暗的星期日”，汽车无法行驶，泰晤士河上的，汽车无法行驶，泰晤士河上的 船也无法航行。烟雾进入了莎士比亚剧场，舞台无法船也无法航行。烟雾进入了莎士比亚剧场，舞台无法 看清，因此正在上演的歌剧看清，因

21、此正在上演的歌剧茶花女茶花女演到第一幕结演到第一幕结 束就被迫中止。束就被迫中止。 12月月10日大雾散去，日大雾散去，4000人死亡，其中大部分是人死亡，其中大部分是 老人，感染支气管炎和有关肺部疾病的患者达数千人。老人，感染支气管炎和有关肺部疾病的患者达数千人。 保护我们的家园保护我们的家园! ! 保护人类的生存环境，实施保护人类的生存环境，实施“可持续发可持续发 展战略展战略”已经成为国际社会已经成为国际社会“和平与发展和平与发展” 永恒主题的主要内容之一！人类对大自然的永恒主题的主要内容之一！人类对大自然的 破坏，已经开始自食其果，红色的警报正在破坏，已经开始自食其果，红色的警报正在

22、拉响拉响. 地球母亲需要我们的帮助地球母亲需要我们的帮助! ! 环境问题，主要是指由于人类不合理环境问题，主要是指由于人类不合理 的开发和利用自然资源而造成的生态环境的开发和利用自然资源而造成的生态环境 破坏，以及工农业生产和人类生活所造成破坏，以及工农业生产和人类生活所造成 的环境污染。的环境污染。 1、工业三废：、工业三废： （1）废气；（）废气；（2）废水；（）废水；（3）废渣。）废渣。 二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学 形成酸雨的主要物质：形成酸雨的主要物质：硫氧化物和氮氧化物。硫氧化物和氮氧化物。 水华、赤潮等水体污染的主要物质：水华、赤潮等水体污染的主要物质：氮、磷过多

23、。氮、磷过多。 废废 气气废废 水水废废 渣渣 工业三废：工业三废： 2、化学在环境保护上的应用：、化学在环境保护上的应用： （1）对环境情况进行监测：对污染物）对环境情况进行监测：对污染物 的存在形态、含量进行分析和鉴定。的存在形态、含量进行分析和鉴定。 （2）治理三废：对生产过程中产生的废）治理三废：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，气、废水和废渣进行处理，减少环境污染， 实现资源的回收利用。实现资源的回收利用。 （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。 3、绿色化学、绿色化学 绿色化学

24、的核心是绿色化学的核心是利用化学原理利用化学原理 从源头上减少和消除工业生产对环境从源头上减少和消除工业生产对环境 的污染。的污染。 按照绿色化学的原则按照绿色化学的原则，最理想的，最理想的 “原子经济原子经济”就是反应物的原子全部就是反应物的原子全部 转化为期望的最终产物，这是原子利转化为期望的最终产物，这是原子利 用率为用率为100%。 绿色化学示意图 反应物 无毒无害原料 可再生资源 生成物 环境友好产品 安全、能降解 可再利用 生产过程 安全的生产工艺 提高能源的利用率 应用无毒无害的催化剂 应用无毒无害的溶剂 原子经济性反应 高选择性反应 【思考与交流】 以乙烯为原料生产环氧乙以乙烯

25、为原料生产环氧乙 烷，经典的方法是氯代乙醇法，烷，经典的方法是氯代乙醇法， 包括以下两步反应，试计算两包括以下两步反应，试计算两 种生产工艺的原子利用率分别种生产工艺的原子利用率分别 是什么？（课本是什么？（课本102页）页） 说明：原子利用率是指产品质量与产说明：原子利用率是指产品质量与产 物质量的比率。物质量的比率。 1、绿色化学对于化学反应提出、绿色化学对于化学反应提出 了了“原子经济性原子经济性”（原子节约）的新（原子节约）的新 概念及要求。理想的原子经济性反应概念及要求。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

26、排放。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济性最好的是（反应均在一定条件下 进行）：进行）： 活学活用活学活用 2、某工厂利用铜屑制硝酸铜。你、某工厂利用铜屑制硝酸铜。你 认为可以用哪些方法？哪种最好？认为可以用哪些方法？哪种最好？ 【分享与交流】【分享与交流】 这节课我们通过这节课我们通过 探究，学习了环境保探究，学习了环境保 护，你有什么收获？护，你有什么收获？ 请与大家分享请与大家分享！ 常见的环境污染及危害常见的环境污染及危害 （1）酸雨（）酸雨（ PH5.6的酸性降水）的酸性降水） 起因：

27、起因：空气中硫和氮的氧化物溶于雨水形成空气中硫和氮的氧化物溶于雨水形成 的，最终转化为的，最终转化为H2SO4、HNO3。 。 危害：危害：对土壤肥力、森林、水生动植物和对土壤肥力、森林、水生动植物和 建筑物等带来大范围严重的危害。建筑物等带来大范围严重的危害。 来源：来源：主要是化石燃料的燃烧、金属矿物主要是化石燃料的燃烧、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。的硫氧化物和氮氧化物所造成的。 酸雨正式的名称是酸雨正式的名称是 为酸性沉降，它可分为为酸性沉降，它可分为 “湿沉降湿沉降”与与“干沉降干沉降” 两大

28、类，前者指的是所两大类，前者指的是所 有气状污染物或粒状污有气状污染物或粒状污 染物，随着雨、雪、雾染物，随着雨、雪、雾 或雹等降水型态而落到或雹等降水型态而落到 地面者，后者则是指在地面者，后者则是指在 不下雨的日子，从空中不下雨的日子，从空中 降下来的落尘所带的酸降下来的落尘所带的酸 性物质而言。性物质而言。 酸雨能加速建筑物和文物古迹的 腐蚀和风化过程，使文物面目皆非， 碑林文字模糊。 使湖泊、 河流酸化并溶 解土壤和水体 底泥中的重金 属进入水中， 毒害鱼类，造 成鱼类死亡。 能加速金属能加速金属 腐蚀，出现空洞腐蚀，出现空洞 和裂缝，强度降和裂缝，强度降 低，桥梁损坏。低，桥梁损坏。

29、 如重庆的嘉陵江如重庆的嘉陵江 大桥，锈蚀速度大桥，锈蚀速度 每年为每年为0.160.16毫米，毫米， 远超过瑞典斯德远超过瑞典斯德 哥尔摩每年哥尔摩每年0.030.03 毫米的速度。毫米的速度。 可以直接使可以直接使 大片森林死亡，大片森林死亡， 农作物枯萎。农作物枯萎。 19821982年年6 6月月1818日日 晚重庆下了一场晚重庆下了一场 酸雨，市郊酸雨，市郊2 2万万 亩水稻叶片突然亩水稻叶片突然 枯黄，好像火烤枯黄，好像火烤 过一样过一样, ,几天后几天后 局部枯萎。局部枯萎。 利用化学方法可以控制硫和氮氧化物，进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，主要采取燃主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃 料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，