第二节资源综合利用环境保护

1、第二节 资源综合利用 环境保护1.1.掌握煤、石油、天然气的组成及综合利用，特别是石油的掌握煤、石油、天然气的组成及综合利用，特别是石油的利用。利用。2.2.了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。3.3.了解化学在资源综合利用及环境保护方面的作用和意义。了解化学在资源综合利用及环境保护方面的作用和意义。4.4.通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意通过环境保护和绿色化学的有关知识，使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。识并培养绿色化学的理念。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1.1.煤的组成及其综合利用煤的组

2、成及其综合利用 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。煤的干馏煤的干馏煤的气化煤的气化 煤的液化煤的液化 煤的综合利用煤的综合利用（1 1）煤的干馏）煤的干馏 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏（也称为煤的焦化（也称为煤的焦化) )。 冶金、合成氨造气、冶金、合成氨造气、电石、燃料电石、燃料 碳碳 焦焦 炭炭 筑路材料、制碳素电极筑路材料、制碳素电极 沥青沥青染料、医药、农药、染料、医药、农药、合成材

3、料合成材料 酚类、萘酚类、萘 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯 煤煤 焦焦 油油化肥、炸药、染料、医药、化肥、炸药、染料、医药、农药、农药、 合成材料合成材料 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯粗苯粗苯 氨、铵盐氨、铵盐粗氨水粗氨水 气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳焦炉气焦炉气出炉出炉煤气煤气 主主 要要 用用 途途 主主 要要 成成 分分 干干 馏馏 产产 品品（2 2）煤的气化）煤的气化 将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（气反应生成水煤气（COCO、H H2

4、2 ) )。（3 3）煤的液化）煤的液化C(s)C(s)H H2 2O(g) O(g) CO(gCO(g) )H H2 2(g)(g) 高温高温直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料。直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化：煤间接液化：煤CO + HCO + H2 2甲醇。甲醇。2.2.天然气的组成及其综合利用天然气的组成及其综合利用 天然气主要成分是甲烷。天然气主要成分是甲烷。 天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成分子内含天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合

5、物。两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。天然气燃烧天然气燃烧3.3.石油的组成及其综合利用石油的组成及其综合利用石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油的分馏石油的分馏石油的催化裂化石油的催化裂化石油裂解（深度裂化）石油裂解（深度裂化）石油催化重整石油催化重整石油的综合利用石油的综合利用（1 1）石油的分馏）石油的分馏 利用原油中各组分沸点利用原油中各组分沸点的的不同进行分离的过程叫做分馏。不同进行分离的过程叫做分馏。石油经分馏石油经分馏后获得的汽后获得的汽油为饱和烃，油为饱和烃，可做萃取剂。可做萃取剂。（2 2）石油的催化裂化）石油的催化裂化提高轻质液体

6、燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。裂化的目的：裂化的目的：裂化的原理：裂化的原理： 在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成含碳原子较少的烃的过程。断裂成含碳原子较少的烃的过程。 例如：例如：C C1616H H34 34 C C8 8H H18 18 + C+ C8 8H H1616催化剂催化剂加热、加压加热、加压裂化汽油，裂化汽油，含有烯烃含有烯烃裂解的目的：裂解的目的： （3 3）石油裂解（深度裂化）石油裂解（深度裂化）C C4 4H H10 10 CHCH4 4 + C+ C3 3H H6 6催化剂催化剂加热、加压加热、加压例如：例如：

7、C C4 4H H10 10 C C2 2H H4 4 + C+ C2 2H H6 6催化剂催化剂加热、加压加热、加压获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。（4 4）石油催化重整）石油催化重整通通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。 怎样鉴别直馏汽油和裂化汽油？怎样鉴别直馏汽油和裂化汽油？用溴水或酸性高锰酸钾溶液；用溴水或酸性高锰酸钾溶液；直馏汽油是饱和烃，不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色；直馏汽油是饱和烃，不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色；裂化汽油含有不饱和烃，能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪裂化汽油含有不饱和

8、烃，能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。色。二、以煤、石油和天然气为原料二、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料生产合成材料合成材料的基本特征：合成材料的基本特征：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。合成材料的原理：合成材料的原理：加聚反应、缩聚反应。加聚反应、缩聚反应。例如：乙烯合成聚乙烯例如：乙烯合成聚乙烯 对苯二甲酸与乙二醇缩聚生成聚酯纤维对苯二甲酸与乙二醇缩聚生成聚酯纤维三大合成材料三大合成材料: : 塑料、合成纤维、合成橡胶。塑料、合成纤维、合成橡胶。聚乙烯的生成聚乙烯的生成聚乙烯聚乙烯n CHn CH2 2CHCH2 2 CH CH2 2CHCH2

9、2 n n 催化剂催化剂乙烯为单体；乙烯为单体；重复结构单元重复结构单元 称为链节；称为链节；n n 称为聚合度。称为聚合度。 CHCH2 2CHCH2 2n CHn CH2 2CHCHCHCH3 3 催化剂催化剂 CH CH2 2CH CH n nCHCH3 3（聚丙烯）（聚丙烯）（丙烯）（丙烯）试写出丙烯发生加聚反应生成聚丙烯的反应方程式。试写出丙烯发生加聚反应生成聚丙烯的反应方程式。 以石油、煤和天然气为原料，通过化学反应获得许多以石油、煤和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，使人类在利用自然资源的进性能优异的合成高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大

10、步。但是很多常用塑料在自然环境中降解程中前进了一大步。但是很多常用塑料在自然环境中降解速率很慢，因此，随着合成材料的大量生产和使用，急剧速率很慢，因此，随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也会造成巨大的环境压力。增加的废弃物也会造成巨大的环境压力。 被污染的河流被污染的河流乱扔垃圾导致乱扔垃圾导致的的污染污染焚烧垃圾焚烧垃圾环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。生活所造成的环境污染。三、环境保护与绿色化学三、环

11、境保护与绿色化学要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。要较好地完成这些任务，都离不开化学知识。环境保护工作者当前的任务：环境保护工作者当前的任务：（1 1）对环境情况的监测；）对环境情况的监测；（2 2）三废的治理；）三废的治理；（3 3）寻找源头治理环境污染。）寻找源头治理环境污染。三废：废水、三废：废水、废气、废渣。废气、废渣。硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利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并加以控制、用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应并加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和消除或回收利用

12、。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。类型。 利用化学方法可以控制硫氧化物和氮氧化物的排放，利用化学方法可以控制硫氧化物和氮氧化物的排放，进而控制酸雨等危害的发生。例如：针对我国以煤炭为主、进而控制酸雨等危害的发生。例如：针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内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，用脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCOCaCO3 3、CaOCaO、Ca(OH)Ca(OH)2 2、NHNH3 3、水等吸收脱硫。、水等吸收脱硫。CaOCaO + SO + SO2 2 = CaSO= CaSO3 32CaSO2

13、CaSO3 3 + O+ O2 2 = 2CaSO= 2CaSO4 4SOSO2 2 + 2NH+ 2NH3 3 + H+ H2 2O = (NHO = (NH4 4) )2 2SOSO3 3再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，其中的氮再如，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原因，它比硫氧化物的消氧化物还是光化学污染的主要原因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用除难度大，一般采用CHCH4 4、H H2 2、NHNH3 3等在等在PtPt、PdPd等催化作用等催化作用下使氮氧化物还原，转化为下使氮氧化物还原，转化为N N2 2、COCO2 2、H H2 2

14、O O等无害气体。等无害气体。CHCH4 4 + 4NO+ 4NO2 2 = 4NO + CO= 4NO + CO2 2 + 2H+ 2H2 2O OCHCH4 4 + 4NO = 2N+ 4NO = 2N2 2 + CO+ CO2 2 + 2H+ 2H2 2O OPtPt400 400 500 500 400 400 500 500 PtPt绿色化学绿色化学传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前世界每年产生的有害废物达界每年产生的有害废物达3 34 4亿吨，给环境造成危害，亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了并威胁着

15、人类的生存。有识之士提出了绿色化学绿色化学的概念，的概念，并立即得到了全世界的积极响应。并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是利用化学原理从源头上减少和消除绿色化学的核心就是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。工业生产对环境的污染。原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，也就是原子利用率为也就是原子利用率为100% 100% 。应用无毒无害的催化剂应用无毒无害的催化剂反应过程反应过程反应物反应物反应产物反应产物艺艺工工产产生生的的全全安安提高能源的利用率提高能源的利用率无毒无害原料无毒无害原料可再生资源可再生资源

16、原子经济性反应原子经济性反应高选择性反应高选择性反应环境友好产品（安全、环境友好产品（安全、能降解、可再利用）能降解、可再利用）应用无毒无害的溶剂应用无毒无害的溶剂绿色化学示意图绿色化学示意图绿色化学示意图绿色化学示意图以乙烯为原料生产环氧乙烷，经典的方法是氯代乙醇法，以乙烯为原料生产环氧乙烷，经典的方法是氯代乙醇法，包括以下两步反应：包括以下两步反应：CHCH2 2CHCH2 2+Cl+Cl2 2+H+H2 2O ClCHO ClCH2 2CHCH2 2OH+HClOH+HClClCHClCH2 2CHCH2 2OH+Ca(OH)OH+Ca(OH)2 2 +CaCl+CaCl2 2+H+H2

17、 2O O总的反应式可表示为：总的反应式可表示为：CHCH2 2CHCH2 2+Cl+Cl2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2 +CaCl+CaCl2 2+H+H2 2O O绿色化学实例绿色化学实例原子利用率（预期产物的分子量全部生成物的分子量原子利用率（预期产物的分子量全部生成物的分子量总和）总和）100100 = 25%= 25%H H2 2CCHCCH2 2O OH H2 2CCHCCH2 2O O原子利用率原子利用率=100%=100%现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成2CH2CH2 2CHCH2 2+O+O2 2AgAg2H2

18、H2 2C CHC CH2 2O O保护环境保护环境 倡导绿色化学倡导绿色化学要从我做起要从我做起 需要大家共同努力需要大家共同努力石油石油干馏干馏分馏分馏催化重整催化重整 化石燃料化石燃料煤煤天然气天然气气化气化液化液化裂化裂化裂解裂解合成材料合成材料环境污染环境污染环境保护环境保护绿色化学绿色化学1.1.下列有关煤的说法中正确的是（下列有关煤的说法中正确的是（ ）A.A.煤是由有机物和少量无机物组成的，主要含苯及其同系物煤是由有机物和少量无机物组成的，主要含苯及其同系物B.B.煤的干馏和液化是物理变化，煤的气化是化学变化煤的干馏和液化是物理变化，煤的气化是化学变化C.C.水煤气与天然气的成

19、分都是甲烷水煤气与天然气的成分都是甲烷D.D.煤组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素煤组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素D D2.2.下列有关石油的说法中错误的是（下列有关石油的说法中错误的是（ ） A A石油是可再生资源石油是可再生资源B B石油主要含有石油主要含有C C、H H两种元素两种元素C C石油的裂化是化学变化石油的裂化是化学变化 D D石油分馏得到的汽油仍是混合物石油分馏得到的汽油仍是混合物 A A 3.3.下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A.A.煤的干馏可得到水煤气煤的干馏可得到水煤气B.B.天然气是一种清洁能源，除此以外，别无它用天然气是一种清洁能源，除此以外，别无它用C.C.石油的分馏和裂化都是化学变化石油的分馏和裂化都是化学变化D.D.石油通过分馏和裂化都可得到汽油石油通过分馏和裂化都可得到汽油D DD D4.4.下列物质中属于高分子化合物的是（下列物质中属于高分子化合物的是（ ）硫化橡胶硫化橡胶 蔗糖蔗糖 油脂油脂 酚醛树酯酚醛树酯 蛋白质蛋白质A A B B C C D D 5.5.按照绿色化学的原则，下列反应不符合理想原子经济性按照绿色化学的原则，下列反应不