某高中化学必修二42化学与资源综合利用环境保护课件.ppt
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- 高中化学 必修 42 化学 资源 综合利用 环境保护 课件
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1、第四章 化学与自然资源的开发利用第二节 资源综合利用 环境保护 工业生产需要大量的原料,消耗大量的能源,在得到所需产品的同时产生了大量废气、废水和废渣,处量不当就会污染环境。气候变暧、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等全球性和区域性环境问题,正在威胁着人类的生存和发展,保护自然环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题。一、煤、石油和天然气的综合利用褐煤褐煤无烟煤无烟煤泥煤泥煤1.1.从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料 煤是人类历史上最古老的能源之一。在几千万年甚至几亿年以煤是人类历史上最古老的能源之一。在几千万年甚至几亿年以前,当时的气候及环境条件都适合许多种植物
2、的生长,在沼泽地区前,当时的气候及环境条件都适合许多种植物的生长,在沼泽地区出现了大量生长繁茂的植物。后来随着时间的推移,这些植物逐渐出现了大量生长繁茂的植物。后来随着时间的推移,这些植物逐渐死亡,它们在细菌的作用下逐渐变成黑色或褐色的有机物质,经过死亡,它们在细菌的作用下逐渐变成黑色或褐色的有机物质,经过长久的日积月累,形成一层厚厚的泥炭。随着地壳的变迁,这些泥长久的日积月累,形成一层厚厚的泥炭。随着地壳的变迁,这些泥炭被深深地埋在地下,在与空气完全隔绝的条件下,由于水分减少炭被深深地埋在地下,在与空气完全隔绝的条件下,由于水分减少再加上地热和高压的作用,经过极其漫长的岁月之后,当时的泥炭再
3、加上地热和高压的作用,经过极其漫长的岁月之后,当时的泥炭就变成了今天的煤。根据煤化程度将煤分为就变成了今天的煤。根据煤化程度将煤分为泥煤、褐煤、烟煤和无泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤烟煤四类。各类煤除主要含碳外,还含有少量氢、氧、氮、硫、磷四类。各类煤除主要含碳外,还含有少量氢、氧、氮、硫、磷等元素及其分矿物质。煤的含碳量随煤化程度加深而增加,而含氢等元素及其分矿物质。煤的含碳量随煤化程度加深而增加,而含氢量随煤化程度加深而减少。硫是煤中的有害成分。量随煤化程度加深而减少。硫是煤中的有害成分。煤是不可再生的能源!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,还含有少量的氢、氧、氮、硫
4、等元素。煤的结构模型煤的结构模型煤的综合利用(1)煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,工业上也叫煤的焦化。通过煤的干馏、煤的气化和液化而获得洁净的燃料和多种化工原料,是目前实现煤的综合利用的主要途径。实验装置实验装置1实验装置实验装置2从煤干馏产物中可获得重要的化工原料如下表:P95 表表4-2 煤干馏的主要产品和用途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(sC(s)+H)+H2 2O CO(gO CO(g)+H)+H2 2(g)(g)高温中热值气CO(gCO(g)+3H)+3H2 2 CH CH4 4(g)+H(g)+H2 2O(l)O(
5、l)一定条件高热值气 将煤转化液体燃料的过程。(3)煤的液化:C(sC(s)+H)+H2 2O CO(gO CO(g)+H)+H2 2(g)(g)高温 CO+2HCO+2H2 2 CH CH3 3OHOH(甲醇)(甲醇)一定条件如:如:分为直接液化和间接液化。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的用途一、石油的组成元素一、石油的组成元素:主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。(还有水分、盐分等杂质)(还有水分、盐分等
6、杂质)石油的主要成分:石油的主要成分:二、石油的炼制石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)(1 1)石油的分馏:)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。成简单混合物的过程。石油的综合利用石油的综合利用石油分馏示意图比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏蒸馏 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加热和冷凝冷凝加热和加热和冷凝冷凝隔绝空气隔绝空气加强热加强热物理物理变化变化物理物理变化变化复杂的物理变复杂的物理变化和化学变化化和化学变化分离分离精炼精炼加工煤加工煤三、石油的裂化和裂解(1)裂化的目的:(2)裂化的原理
7、:石油的裂化是在催化剂的作用下将含碳原子较多的重油(烃)断裂成含碳原子较少的烃的过程。提高轻质液体(汽油)燃料的产量和质量。(3)裂解:是深度的裂化。裂解的目的:获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。(乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志)P97石油的裂化和裂解石油的裂化和裂解石油的综合利用石油的综合利用 天然气既是一种清洁的化石燃料,更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,是一种重要的化工原料,作为化工原料,它主要用于合成它主要用于合成 和生产和生产 等。天然等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料,通气化工以含一个碳原子的甲烷为原料,通过化学变化形
8、成含两个或多个碳原子的其过化学变化形成含两个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。一项具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇天然气的综合利用天然气的综合利用天然气灶天然气灶液化天然液化天然气公交车气公交车2.2.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)(1)三大合成材料:三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维(2)(2)实例:写出制取聚乙烯反应的化学方程式实例:写出制取聚乙烯反应的化学方程式 催化剂催化剂(3)(3)练习:写出由丙烯制取聚丙烯的化学方程式练习:写出由丙烯
9、制取聚丙烯的化学方程式 nCH2=CHCH3 CH2CHCH3n催化剂催化剂石油、煤、天然气相对分子质量很大,属于高分子化合物。加聚反应、缩聚反应合成材料合成材料1.原料:2.合成材料基本特征:3.合成材料的合成原理:(例如由乙烯合成聚乙烯为加聚反应)高分子化合物的特征:相对分子质量很大,是混合物,无固定的熔沸点。加聚反应:加聚反应:小分子的烯烃或小分子的烯烃或烯烃的取代衍生物在加热和烯烃的取代衍生物在加热和催化剂作用下,通过加成反催化剂作用下,通过加成反应结合成高分子化合物的反应结合成高分子化合物的反应,叫做加成聚合反应,简应,叫做加成聚合反应,简称加聚反应。称加聚反应。聚合反应:由相对分子
10、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。四个概念聚丙烯:单体:CH2CHCH3链节: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(电木)单体:苯酚、甲醛苯酚、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;二是采用热裂解或化学处理的
11、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。D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开D二、环境保护与绿色化学求知课堂互动求知课堂互动1、环境保护、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要任务是对 的检测、的检测、的治理、寻找从的治理、寻找从源头上治理源头上治理 的生产工艺。的生产工艺。(2)化学在三废治理过程中的重要作用化学在三废治理过程中的重要作用环境情况环境情况三废三废环境污染环境污染环境:主要是指人类的生存环
12、境。环境问题:主要是指由于人类不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。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: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。大气污染酸雨(酸雨(P P101101思考与交流思考与交流1 1)臭氧层空
13、洞臭氧层空洞全球气候变暖全球气候变暖简单介绍光化学烟雾简单介绍光化学烟雾水污染水华、赤潮水华、赤潮(含磷洗衣粉等、太湖蓝藻事件)(含磷洗衣粉等、太湖蓝藻事件)重金属盐污染重金属盐污染太湖蓝藻事件电池(电池(CdCd、HgHg等)等)土壤污染土壤污染白色污染(结合白色污染(结合P99P99思考与交流)思考与交流)合理使用农药化肥合理使用农药化肥思考与交流思考与交流(P101):1 1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质 。工。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应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、消除或回收利用。请举例说
14、明这些方法的加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。化学反应原理和类型。酸雨是指酸雨是指PH5.6的酸性降水,其主要成分是硫酸的酸性降水,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、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。排放的硫氧化物和氮氧化物所造成
15、的。利用化学方法可以控制硫和氮氧化物,进而控制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,用和烟囱排气除硫等措施,用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。、水等吸收脱硫。CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 再如,机动车辆的尾气排放也同样需要控制,再如,机动车辆的尾气排放也同样需要控制,其中
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