必修2-4.2开发利用金属矿物和海水资源

1、2021/2/61AgAlAuCuFeMgCoMn2021/2/622021/2/63三废三废: : 煤、石油和天然气煤、石油和天然气仍然是人类仍然是人类使用的使用的主要能源主要能源, ,也是三种重要的也是三种重要的化化石燃料石燃料优点优点: : 提供能量、化工原料提供能量、化工原料缺点缺点: : 不可再生、环境污染不可再生、环境污染2021/2/64求知课堂互动求知课堂互动一、煤的综合利用一、煤的综合利用1、煤的组成、煤的组成 组成元素组成元素:主要是碳元素主要是碳元素;（还有少量（还有少量的的H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等）组成成分组成成分:是由多种有机物、无机物是由多种有机物、无机

2、物组成的复杂混合物。组成的复杂混合物。煤的结构模型煤的结构模型2021/2/65污染环境污染环境COx、NOx、 SO2 烟尘烟尘煤的组成煤的组成1 1、煤的组成、煤的组成2021/2/66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2021/2/67煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图实验装置实验装置1实验装置实验装置22 2、煤的综合利用、煤的综合利用（1 1）煤的干馏）煤的干馏煤的干馏原理煤的干馏原理: :把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。2021/2/68表表4-2 4

3、-2 煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途2021/2/69（2）煤的气化）煤的气化: 将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。 C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g)高温CO(g)+ 3HCO(g)+ 3H2 2 CH CH4 4(g) + H(g) + H2 2O(l)O(l)一定条件中热值气中热值气高热值气高热值气2CO(g)+ O2CO(g)+ O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+ O(g)+ O2 2 2H 2H2 2

4、O(l)O(l)；H=-571KJ/molCHCH4 4(g)+ 2O(g)+ 2O2 2 CO CO2 2(g) + 2H(g) + 2H2 2O(l)O(l)H=-890.3KJ/mol2021/2/610 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。 分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。 （3）煤的液化）煤的液化:C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g)高温 CO + 2HCO + 2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如如:2021/2/6112021/2/612二、石油的综合利用二、石油

5、的综合利用1、石油的组成元素、石油的组成元素: 主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）混合物。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分石油的主要成分:2、石油的炼制石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)（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。的混合物分离成简单混合物的过程。2021/2/613石油分馏示意图石油分馏示意图2021/2/614比较蒸馏、分馏、干馏比较蒸馏、分馏、干馏2021/2/6153、石油的裂化和裂解、石

6、油的裂化和裂解（1）裂化的目的）裂化的目的:（2）裂化的原理）裂化的原理:石油的裂解是石油的裂解是 . 。 在催化剂的作用下将含碳原子多在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。（3）裂解）裂解: 深度的裂化。深度的裂化。裂解的目的裂解的目的: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。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志乙烯的产量是一个国家石化水平的标志2021/2/6162021/2/61725%产量提高产量提高2021/2/6182021/2/61

7、9三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用天然气既是一种清洁的化石燃料天然气既是一种清洁的化石燃料,更是更是一种重要的化工原料一种重要的化工原料,作为化工原料作为化工原料,它它主要用于合成主要用于合成 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气化工以含一个碳原子的甲烷为原料,通过化学变化形成含两个或多个碳原子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。实现天然气的有效的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。转化是一项具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇2021/2/620天然天然气灶气灶液化天液化天然气公然气公交车交车2021/2/621四、合成材

8、料四、合成材料1、原料、原料: 。2、合成材料基本特征、合成材料基本特征: 。3、合成材料的合成原理、合成材料的合成原理: 。例如例如:乙烯合成聚乙烯乙烯合成聚乙烯 ,丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯 。石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大相对分子质量很大,属于高分子化合物属于高分子化合物加聚、缩聚加聚、缩聚2021/2/6224 4、聚乙烯与高分子化合物、聚乙烯与高分子化合物（1 1）聚乙烯的生成）聚乙烯的生成CH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2+ CH2CH2 nnCH2=CH2 催化剂 CH2CH2 n聚乙烯聚乙烯（2 2）高分子化合物及其特征）高分子化合物及其特征2021

9、/2/623加聚反应加聚反应 聚合反应聚合反应:由相对分子质量小的化合物分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子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。的反应。 此反应属于乙烯的加成反应此反应属于乙烯的加成反应,所以这种聚所以这种聚合反应又叫加成聚合反应合反应又叫加成聚合反应,简称加聚反应。简称加聚反应。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2021/2/624聚丙烯聚丙烯: 单体单体:CH2CHCH32021/2/625聚苯乙烯聚苯乙烯单体单体:CH2CHC6H52021/2/626聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）

10、（有机玻璃）单体单体:CH2CCH3COOCH32021/2/627酚醛塑料酚醛塑料单体单体:苯酚、甲醛苯酚、甲醛2021/2/628聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体单体:CF2CF22021/2/6291、回收利用废旧合成材料主要有三种途径、回收利用废旧合成材料主要有三种途径:一是通一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料过熔融再生重新作成多种有用的材料;二是采用热裂二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解解或化学处理的方法使其分解,用于制备多种化工原用于制备多种化工原料料;三是将废旧合成材料作为燃料使用。三是将废旧合成材料作为燃料使用。2021/2/630第二课时2021/2/631求知课堂互动求知课

11、堂互动一、环境保护一、环境保护1、在环境问题面前、在环境问题面前,化学工作者所面临的重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要问题在环境问题日益突出的今天,化学工化学工作者所面临的重要任务是对作者所面临的重要任务是对 的检测、的检测、 的治理、寻找从源头上治理的治理、寻找从源头上治理 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2021/2/632二、二、环境保护与绿色化学环境保护与绿色化学1、环境、环境:主要是指人类的生存环境。主要是指人类的生存环境。2、环境问题、环境问题:主要是指由于人类不合

12、理开发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和利用自然资源而造成生态环境的破坏,以以及工农业生产和人类生活所造成的环境污及工农业生产和人类生活所造成的环境污染问题。染问题。3、环境污染、环境污染:人类排放的污染物质超过了环人类排放的污染物质超过了环境的自净能力境的自净能力,引起环境质量发生不良变化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。从而危害人类健康和生存的现象。 因此因此,要随时进行环境监测要随时进行环境监测! 如如:水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾2021/2/633环境污染的分类环境污染的分类: 按环境要素按环境要素:分大气污

13、染、水体污染、土分大气污染、水体污染、土壤污染。壤污染。 按人类活动分按人类活动分:工业环境污染、城市环境工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。污染、农业环境污染。 按造成污染的性质、来源分按造成污染的性质、来源分:化学污染、化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。污染。 2021/2/634思考与交流思考与交流:1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质物质 。工业上常利用它们与一些廉价易得的。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应

14、加以控制、消除或回收利化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。类型。酸雨是指酸雨是指PH5.6的酸性降水的酸性降水,其主要成分是其主要成分是硫酸和硝酸硫酸和硝酸,属于严重的大气污染现象属于严重的大气污染现象,会区会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、域性或随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、金属矿物的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、硝酸的工厂等排冶炼、生产和使用硫酸、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮

15、氧化物所造成的。放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。2021/2/635 利用化学方法可以控制硫和氮氧化物利用化学方法可以控制硫和氮氧化物,进进而控制酸雨等危害。例如而控制酸雨等危害。例如:针对我国以煤炭为针对我国以煤炭为主、酸雨类型属于硫酸型的特点主、酸雨类型属于硫酸型的特点,主要采取燃主要采取燃料预脱煤、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施料预脱煤、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施,用用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱水等吸收脱硫。硫。 CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 2021/2/636再如再

16、如,机动车辆的尾气排放也同样需要控制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成因其中的氮氧化物还是光化学污染的主要成因,它比硫氧化物的消除难度大它比硫氧化物的消除难度大,一般采用一般采用CH4、H2、NH3等在等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化等催化作用下是氮氧化物还原物还原,转化为转化为N2、CO2、H2O等无害气体。等无害气体。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt4005002021/2/637水华是水华是淡水中的一种自然生态现象淡水中的一种自然生态现象, ,是由是由于水的富营养化引起藻类于水的

17、富营养化引起藻类 （如蓝藻（如蓝藻 、绿、绿藻、硅藻等）的迅猛生长藻、硅藻等）的迅猛生长, ,水一般呈蓝色水一般呈蓝色或绿色。或绿色。淡水中淡水中“水华水华”造成的造成的最大危害是最大危害是: :饮用水源饮用水源受到威胁受到威胁, ,藻毒素通过藻毒素通过食物链影响人类的健康食物链影响人类的健康, ,蓝藻蓝藻“水华水华”的次生代的次生代谢产物谢产物MCRSTMCRST能损害肝能损害肝脏脏, ,具有促癌效应具有促癌效应, ,直接直接威胁人类的健康和生存。威胁人类的健康和生存。2021/2/638赤潮是赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变

18、色的现象。菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上实际上, ,赤潮并不一定都是红色的赤潮并不一定都是红色的, ,它可因引它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。颜色。 2021/2/639绿色化学理念绿色化学理念（防治优于治理）（防治优于治理）核心核心:利用化学原理从源头上减少和消除工业生产利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为对环境造成的污染。又称为“环境无害化学环境无害化学”、“环境友好化学环境友好化学”、“清洁化学清洁化学”。从学科观点看从学科观点看:是化学基础内容的更新。（改变反是化学基础内容的更新。（改变反应历程）应历程）从环境观点看从环境观点看:强调从源头上消除污染。（从一开强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）始就避免污染物的产生）从经济观点看从经济观点看:它提倡合理利用资源和能源它提倡合理利用资源和能源,降低生降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）产成本。（尽可能提高原