人教版高一必修二化学课件:4.2.资源综合利用 环境保护.ppt
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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 一、一、煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用 无机物无机物 有机物有机物 C 元素为主元素为主 H 、N、S、O 等元素等元素 少量少量 Si Al Ca FeSi Al Ca Fe 污污 染染 环环 境境 COx NOx SO2 等烟尘等烟尘 (1 1)煤的组成)煤的组成 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 煤渣煤渣 (2 2)煤的干馏)煤的干馏 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(煤的焦化煤的干馏(煤的焦化)
2、) 煤干馏的主要产物煤干馏的主要产物: : 焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭 (3 3)煤的气化)煤的气化 在一定条件下把在一定条件下把煤煤及其及其干馏物干馏物转化为转化为 可燃性气体可燃性气体过程,主要反应是过程,主要反应是碳碳与与水蒸气水蒸气 反应生成反应生成水煤气水煤气(COCO、H H2 2) ) 。 (4 4)煤的液化)煤的液化 在一定条件下将在一定条件下将煤煤转化为转化为液体液体燃燃 料料又称又称人造石油人造石油,可继续精制成,可继续精制成 汽油、柴油、液化石油气、甲醇。在汽油、柴油、液化石油气、甲醇。在 石油资源日益减少的情况下,煤的液石油资源
3、日益减少的情况下,煤的液 化具有十分诱人的化具有十分诱人的前景前景。 (4 4)煤的液化)煤的液化 煤的直接液化煤的直接液化: 使煤与氢气作用生成液体燃料。使煤与氢气作用生成液体燃料。 煤的间接液化煤的间接液化: 先将煤转化为先将煤转化为COCO和和H H2 2,再在催化剂作,再在催化剂作 用下合成甲醇等。用下合成甲醇等。 CO + 2HCO + 2H2 2 CHCH3 3OHOH 催化剂催化剂 甲醇常温下为液体甲醇常温下为液体, ,可以燃烧可以燃烧, ,还可还可 代替汽油作内燃代替汽油作内燃机机的燃料。的燃料。 (1 1)天然气的组成及其综合利用)天然气的组成及其综合利用 天然气主要成分是天
4、然气主要成分是甲烷甲烷。天然气是一种。天然气是一种清清 洁燃料洁燃料,可以直接用作燃料。,可以直接用作燃料。 2 2 、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料 天然气的综合利用天然气的综合利用 天然气既是一种清洁的天然气既是一种清洁的化石燃料化石燃料,更是一种,更是一种 重要的化工原料,作为化工原料,它主要用于重要的化工原料,作为化工原料,它主要用于 合成合成 和生产和生产 等。天然气化工以含等。天然气化工以含一个碳一个碳 原子的原子的甲烷甲烷为为原料原料,通过化学变化形成含两个,通过化学变化形成含两个 或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气或多个碳原子的
5、其他有机化合物。实现天然气 的的有效转化有效转化是一项具有是一项具有挑战性挑战性的课题。的课题。 氨氨 甲醇甲醇 (2 2)石油的组成及其综合利用)石油的组成及其综合利用 石油的成分:石油的成分: 按按物质物质来看:来看:烷烃烷烃、环烷烃环烷烃、芳香烃芳香烃的混合物的混合物 石油主要是由多种石油主要是由多种碳氢化合物碳氢化合物组成的组成的混合物混合物。 按按元素元素来看:来看:碳碳、氢氢含量为含量为97%97%-98%98% 石油炼制:石油炼制: a a、石油的分馏、石油的分馏 b b、石油的催化裂化、石油的催化裂化 c c 、石油裂解(深度裂化)、石油裂解(深度裂化) d d、石油催化重整、
6、石油催化重整 a a、石油的分馏、石油的分馏 利用原油中各组分的利用原油中各组分的沸点沸点不同将不同将复杂复杂的的 混合物分离成混合物分离成简单简单混合物的过程。混合物的过程。 b b、石油的催化裂化、石油的催化裂化 提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。 (1 1)裂化的)裂化的目的目的: (2 2)裂化的)裂化的原理原理: 在催化剂的作用下将含在催化剂的作用下将含碳碳原子原子多多的重油的重油 (烃)(烃)断裂断裂成碳原子较成碳原子较少少的烃的过程。的烃的过程。 裂解的目的:裂解的目的: 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化 工基本原料。工基本原料。 c c 、
7、石油裂解(深度裂化)、石油裂解(深度裂化) d d、石油催化重整、石油催化重整 通通过结构的过结构的重新调整重新调整,使,使链状链状烃烃 转化为转化为环状环状烃。烃。 (3 3)生产合成材料生产合成材料 原料原料: 石油、煤、天然气石油、煤、天然气 合成材料基本特征:合成材料基本特征: 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 合成材料的合成原理:合成材料的合成原理: 加聚、缩聚加聚、缩聚 例如:例如:乙烯乙烯合成合成聚聚乙烯乙烯 丙烯丙烯合成合成聚聚丙烯丙烯 CH2 =CH2 CH2 =CH2 CH2 =CH2 + + + CH2CH2 n (聚乙烯)(聚乙烯)
8、nCH2=CH2 催化剂 CH2CH2 n (单体)(单体) (链节)(链节) (n (n 为聚合度为聚合度) ) nCH2=CHCH3 催化剂 CH2CH n CH3 丙烯丙烯 聚丙烯聚丙烯 缩合聚合反应(缩聚反应)缩合聚合反应(缩聚反应) 单体单体间(小分子)相互反应而成间(小分子)相互反应而成高高 分子分子化合物,同时化合物,同时还还生成生成小分子小分子(如水(如水 、氨等分子)的反应。、氨等分子)的反应。 酚醛树脂酚醛树脂 OHOH n + n H H- -C C- -H H O O OHOH C C H H H H n + + n n H H2 2O O 苯苯酚酚 甲甲醛醛 如:如:
9、氨基酸氨基酸以以缩聚缩聚反应生成反应生成 蛋白质蛋白质, , 对苯二甲酸和乙二对苯二甲酸和乙二 醇以缩聚反应生成醇以缩聚反应生成涤纶涤纶 p98p98 “神州神州”五号航天员穿的五号航天员穿的 航天服航天服,是用一种是用一种特殊特殊的高的高 强度强度涤纶涤纶制成的(头盔和制成的(头盔和 手套除外)手套除外) 合成材料概况:合成材料概况: 随着人类不断的文明和进步,人对天然材料随着人类不断的文明和进步,人对天然材料 的利用已不能满足很多方面的需要,于是就发生的利用已不能满足很多方面的需要,于是就发生 了一场材料的革命了一场材料的革命 人工合成材料人工合成材料; 合成材料的原料丰富、制造加工简单合
10、成材料的原料丰富、制造加工简单,性性 能千变万化能千变万化; 塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成称为三大合成 材料。材料。 黏合剂、涂料也属于合成材料。黏合剂、涂料也属于合成材料。 塑料的主要成分是合成树脂,其中还塑料的主要成分是合成树脂,其中还 添加了某些特定用途的添加剂(如提高塑添加了某些特定用途的添加剂(如提高塑 性的增塑剂、防止老化的防老化剂);有性的增塑剂、防止老化的防老化剂);有 些些热塑性塑料热塑性塑料(聚乙烯塑料),(聚乙烯塑料),可以反复可以反复 加工,多次使用;有些加工,多次使用;有些热固性塑料热固性塑料(电木(电木 ),),一旦加工成型就不会受热
11、熔化。一旦加工成型就不会受热熔化。 常见的塑料:常见的塑料:聚丙烯聚丙烯、聚苯乙烯聚苯乙烯、聚聚 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃有机玻璃)、)、酚醛塑料酚醛塑料 (电木电木)、)、聚四氟乙烯聚四氟乙烯(塑料王塑料王)等。)等。 单体:单体: CH2CHCH3 聚丙烯聚丙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 单体:单体: CH2CH C6H5 单体:单体: CH2C CH3 COOCH3 有机玻璃有机玻璃 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 酚醛塑料酚醛塑料 单体:单体: 苯酚、甲醛苯酚、甲醛 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 单体:单体: CF2CF2 二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学 被污染的小河被污
12、染的小河 乱扔导致乱扔导致的的污染污染 传统的化学工业给环境带来的污染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已十分严重,目前世界每年产生的有害废废 物物达达3 3亿吨亿吨4 4亿吨亿吨,给环境造成危害,并,给环境造成危害,并 威胁着人类的生存。有识之士提出了威胁着人类的生存。有识之士提出了绿色绿色 化学化学的号召,并立即得到了全世界的积极的号召,并立即得到了全世界的积极 响应。响应。绿色化学绿色化学的的核心核心就是要就是要利用化学原利用化学原 理从源头减少和消除污染。理从源头减少和消除污染。 绿色化学又称绿色化学又称环境友好化学环境友好化学, 它的主要它的主要特点特
13、点是是: 1 1充分利用充分利用资源和能源,采用资源和能源,采用无无 毒毒、无害无害的原料;的原料; 2 2在无毒、无害的条件下进行反在无毒、无害的条件下进行反 应应, ,以以减少废物减少废物向环境排放;向环境排放; 3 3提高原子的利用率,力图使提高原子的利用率,力图使所有所有作作 为原料的原子都被产品所消纳,实为原料的原子都被产品所消纳,实 现“现“零排放零排放” 4 4生产出有利于环境保护、社区安全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。和人体健康的环境友好的产品。 绿色化学给化学家提出了一项新绿色化学给化学家提出了一项新 的挑战,国际上对此很重视。的挑战,国际上对此
14、很重视。 19961996年,美国设立了“年,美国设立了“绿色化学绿色化学 挑战奖挑战奖”,以表彰那些在绿色化”,以表彰那些在绿色化 学领域中做出杰出成就的企业和学领域中做出杰出成就的企业和 科学家科学家 练练 习习 1.1.工业“三废”指的是工业“三废”指的是 、 、 。 2.202.20世纪世纪8080年代开始面临三大年代开始面临三大全球性全球性环境问环境问 题题, ,下列不属于三大下列不属于三大全球性全球性环境问题的是环境问题的是 A A 酸雨酸雨 B B 臭氧空洞臭氧空洞 C C 气候变暖气候变暖 D D 白色污染白色污染 3.3.我国三峡工程有发电、防洪、环保三大功我国三峡工程有发电
15、、防洪、环保三大功 能。三峡工程的建成代替能。三峡工程的建成代替火力火力发电对环境发电对环境 保护的最大贡献是有助于控制保护的最大贡献是有助于控制 废废渣渣 废气废气 废水废水 D D 1)1)温室效应温室效应 2)2)形成酸雨形成酸雨 3)3)空气中的固体颗粒浓度空气中的固体颗粒浓度 4 . 19864 . 1986年年4 4月,前苏联乌克兰基辅月,前苏联乌克兰基辅 北部的切尔诺贝利核电站北部的切尔诺贝利核电站4 4号反应堆号反应堆 爆炸起火,造成死亡爆炸起火,造成死亡3131人,人,237237人受人受 伤,伤,1313万居民紧急疏散。这些死伤者万居民紧急疏散。这些死伤者 主要受到了(主要
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