高中化学必修2《第二节资源综合利用环境保护》PPT课件(1)

1、第2节 资源综合利用 环境保护 第四章第四章 化学与自然资源的化学与自然资源的开发利用开发利用1.认识煤、石油、天然气是人类能源的主要来源，能书写简单代表物燃烧方程式。2.了解煤的成分，知道煤的干馏、液化、气化的作用和意义。3.了解石油的成分，清楚石油的分馏、裂化、裂解 的概念及意义4.了解环境污染问题的一些具体情况。5.认识化学能帮助解决对环境产生的负面影响。6.了解绿色化学对社会发展的重要意义。当前地球正面临的严重问题：当前地球正面临的严重问题：化石能源越来越少环境问题越来越严重保护环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题煤、石油和天然气煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种

2、仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料。重要的化石燃料。优点:提供能量、化工原料缺点:不可再生、环境污染三废:废气、废水、废渣一、煤的综合利用一、煤的综合利用1.煤的组成 组成元素:主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。煤的结构模型煤的结构模型无机物(少量)有机物C 元素大量H、O、N、S等元素 少量无机盐等 污染环境COx、NOx、 SO2烟尘煤的组成煤的综合利用煤的干馏煤的气化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用，保护环境煤直接作燃料煤直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环境煤的干馏实验装置图实验装置

3、1实验装置22.煤的综合利用(1)煤的干馏煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤干馏的产物有哪些？将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，叫做煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭表表4-2 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(s)H2O(g) CO(g)H2(g)高温高温水水 煤煤 气气在一定条件下将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。 (3)煤的液化：C(sC(s)+H)+H2 2O O CO(gCO(g)+H)+H2 2(g(g) )高温高温如：直接液化:间接液化:煤与氢气作用生成液体燃料先转化为C

4、O和H2，再在催化剂作用下合成甲醇CO+2HCO+2H2 2 CHCH3 3OHOH催化剂催化剂答案：减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。提高了煤燃烧的热效率。煤的气化、液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也得以提高。提取了煤中的化学原料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用，做到既消除污染又保护环境。煤的综合利用有什么重要意义？阅读教材P96资料卡片甲烷水合物。用途：(1)化石燃料 (2)化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物 (3)可燃冰CH4nH2OCH4H2O CO 3H

5、2催化剂高温二二、天然气的综合利用天然气的综合利用三三、石油的综合利用石油的综合利用1.石油的组成元素: 主要是碳、氢元素是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：结合P96图46思考：石油分馏的产品有哪些及其用途？石油分馏示意图石油分馏示意图(1)石油的分馏：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。石油的常压蒸馏产品：重油的减压蒸馏产品：石油气C4以下汽油C5C8煤油C11C16柴油C15C18重油C20以上轻质油燃料油、 润滑油、石蜡、沥青。你了解直馏汽油吗？蒸馏、分馏和干馏有什么区别和联系？答案:蒸馏：把液体加

6、热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到使混合物分离或除杂质的目的。被蒸馏的混合物中至少要有一种组分为液体。各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯。若不同组分之间沸点差别小，或不同组分互溶形成恒沸液体，馏分则不纯。分馏：对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂质的目的。干馏：把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程叫做干馏。蒸馏与分馏同属物理变化，干馏过程往往发生复杂的物理、化学变化。蒸馏 分馏干馏操作过程原理目的蒸馏、分馏和干馏

7、加热和冷凝加热和冷凝隔绝空气加强热物理变化物理变化复杂的物理变化和化学变化分离精炼加工煤(2)石油的催化裂化在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等。C C1616H H3434 C C8 8H H1818+C+C8 8H H1616 催化剂催化剂加热、加压加热、加压催化剂催化剂加热、加压加热、加压 C C8 8H H1818C C4 4H H1010+C+C4 4H H8 8 裂化的目的：提高轻质液体燃料的产量。你了解裂化汽油吗？你了解裂化汽油吗？什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎样鉴别它们？什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎样鉴别它们？答案：通过分馏得到的汽油叫

8、直馏汽油，直馏汽油中没有不饱和烃。通过裂化得到的汽油叫裂化汽油，裂化汽油中含有不饱和烃。鉴别它们可以使用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不能使溴水褪色的为直馏汽油。(3)石油的裂解（深度的裂化）用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态，获取有机化工原料，如乙烯等催化剂加热、加压CHCH4 4+C+C3 3H H6 6 C C4 4H H1010C C4 4H H1010催化剂加热、加压C C2 2H H4 4+C+C2 2H H6 6 裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志(4)石油的催化重整：在加热和催化剂的作

9、用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯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盐脱水脱盐分馏分馏催化裂化催化裂化裂解裂解催化重整催化重整除去原油中的盐和水，减少能耗及对设备的腐蚀。利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。石油气，汽油，煤油，柴油，石蜡油、润滑油、重油等。轻质液体燃料（裂化汽油）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较小、沸点较低的烃。采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子乙烯、丙烯、丁二烯等（有机化工的原料）重油原油原油燃料油、润滑油石油炼制石油炼制在加热和催化剂作用下，对直链烷烃的结

10、构进行重新调整，使其转化成带支链的烷烃或环状烃。燃料油、润滑油苯的同系物及其它芳香烃注：石油的分馏是物理变化，催化裂化、裂解、催化重整是化学变化。高分子化合物及其特征相对分子质量很大相对分子质量很大, ,是混合物是混合物, ,无固定的熔沸点。无固定的熔沸点。(5)石油重要产品：催化剂聚乙烯的生成CHCH2 2=CH=CH2 2 + + CHCH2 2=CH=CH2 2 + + CHCH2 2=CH=CH2 2 + + CHCH2 2CHCH2 2 n nnCHnCH2 2=CH=CH2 2CHCH2 2CHCH2 2 n n聚乙烯聚乙烯催化剂(3)高分子化合物中的几个化学用语(以聚乙烯为例)

11、单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如 _。 链节：高分子化合物中的最小重复单元，如 _。 聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。CH2=CH2 CH2CH2 聚合反应：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的反应。此反应属于乙烯的加成反应，所以这种聚合反应又叫加成聚合反应，简称加聚反应。加聚反应加聚反应三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维。综合利用的意义：物尽其用、保护资源，创造出更多产品。聚丙烯聚丙烯单体单体：CHCH2 2CHCHCHCH3 3聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CHCH2 2CHCHC C6 6H H5 5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯

12、（有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CHCH2 2C CCHCH3 3COOCHCOOCH3 3资资源源 煤煤天然气天然气 化石燃料化石燃料 石油石油 干馏干馏资源的综合利用资源的综合利用 气化气化 液化液化 化工原料化工原料 石油分馏石油分馏 裂化裂解裂化裂解 催化重整催化重整1.石油加工的主要目的是（ ）A.将石油按其成分的沸点不同加以分离B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.得到碳原子数多的烃类D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开A AD D3.石油裂解的目的是（ ）A.提高轻质液体燃料的产量B.主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量C C2.用重油制取丙烯的方法是（

13、）A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解一、环境保护一、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日益突出的今天，化学工作者所面临的重要任务是_的检测、_的治理、寻找从源头上治理_的生产工艺。2.化学在三废治理过程中的重要作用。环境三废环境污染环境保护与绿色化学情况二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学1.环境：主要是指人类的生存环境。2.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。3.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。

14、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。1.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。酸雨是指PH5.6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，会区域性或随风漂移形成对土壤肥力、森林、水生动植物和建筑物等的

15、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、硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。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CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、水等吸收脱硫。CaO+SO2=CaSO32CaSO3+O2=2CaSO4SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800800800800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成因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在P

16、t、Pd等催化作用下是氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPtPt400400500500PtPt400500400500水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类(如蓝藻 、绿藻、硅藻等)的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。赤潮是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色的现象。实际上，赤潮并不一

17、定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。 绿色化学绿色化学理念理念( (防治防治优于优于治理治理) )核心：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“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。从学科观点看：是化学基础内容的更新。（改变反应历程）从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）热点：原子经济性反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100%按照绿色化学的原则，最理想的“原子经济“就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时

18、原子利用率为100%。乙烯生产环氧乙烷乙烯生产环氧乙烷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：原子利用率原子利用率=25.4%=25.4%原子利用率原子利用率=100%=100%你学过的无机反应基本类型和有机反应的类型中，哪些反应类型符合绿色化学的理念？答案：无机反应中的化合反应、有机反应中的加成反应和加聚反应。1.环境污染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。2.绿色化学防治优于治理环境要素：大气污染、水体污染、土壤污染人类活动：工业污染、城市污染、农业污染性质来源：化学污染、生物污染、物理污染、废弃物污染、能源污染分类分类美化环境美化环境从从我

19、做起我做起1.“绿色化学”是指从技术、经济上设计可行的化学反应，尽可能减少对环境的负作用。下列化学反应，不符合绿色化学概念的是（ ）A.消除硫酸厂尾气排放；SO2NH3H2O=(NH4)2SO3B.消除制硝酸工业尾气的氮氧化物污染 NO2NONaOH =2NaNO2H2O C.制CuSO4；Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2OD.制CuSO4；2CuO2=2CuO；CuOH2SO4(稀)=CuSO4H2OC C C中有污染物SO2放出，不符合“绿色化学”的概念。 2.保护环境是每一个公民的责任，下列做法：推广使用无磷洗涤剂；城市生活垃圾分类处理；推广使用一次性木质筷子；推广使用清洁能源；过量使用化肥、农药；推广使用无氟冰箱。其中有利于保护环境的是（ ）A B C D3.绿色化学的目标是（ ）A.减少对环境的污染B.防患于未然，最终杜绝化学污染源C.设计对人类健康和环境更安全的化合物D.研究变换基本原料和起始化合物C C B B 绿色化学的核心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。 4.空气污染下列叙述错误的是（ ）A.温室效应是CO具有增高地球温度的效应造成的B.破坏臭氧层的主要物质是氟氯烃等物质C.CO能与血红蛋白形成稳定的化合物，降低血液输入氧的能力D.酸雨主要是雨水