资源综合利用环境保护

1、AgAlAuCuFeMgCoMn2022年5月4日星期三 是人类使用的是人类使用的主要能源主要能源，也，也是三种重要的是三种重要的化石燃料化石燃料. .优点优点: : 提供能量大、使用方便提供能量大、使用方便缺点：污染环境缺点：污染环境 缺点：不可再生缺点：不可再生 煤、石油和天然气煤、石油和天然气一、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；（还有少主要是碳元素；（还有少量的量的H、O、N、P、S、卤素以及无、卤素以及无机矿物质机矿物质(Si、Al、Ca、Fe等等)组成成分：是由多种有机物、无机组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。物组成

2、的复杂混合物。无烟煤无烟煤(8595). 烟煤烟煤(7085)褐褐 煤煤(5070) . 泥煤泥煤(约约50)煤的种类：煤的种类：煤的结构模型煤的结构模型无机物无机物( (少量少量) )污染环境污染环境COx、NOx、 SO2 烟尘烟尘煤的组成煤的组成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、煤的干馏、煤的干馏原理：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。煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用

3、途阅读教材阅读教材 P95 P95 表表4-24-2焦焦 炭炭：( (灰黑色物质灰黑色物质),),治金工业炼铁用治金工业炼铁用粗氨水：粗氨水： 用来制氮肥和铵盐用来制氮肥和铵盐粗粗 苯：苯： 提取苯、甲苯、二甲苯提取苯、甲苯、二甲苯煤焦油：煤焦油：黑褐色油状粘稠物黑褐色油状粘稠物, ,含芳香族化合物含芳香族化合物焦炉气：焦炉气： 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳等干馏产品干馏产品主要化学反应：主要化学反应：C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) 高温高温煤的气化煤的气化: :低热值气：低热值气：CO 、H2中热值气：中热值气：CO 、H2、 CH4高热值气

4、：高热值气：CH4CO +3H2 CH4+ H2O催化剂（作为燃料气）（作为燃料气）（煤气、合成氨、甲醇）（煤气、合成氨、甲醇）（合成天然气）（合成天然气）3.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。作用作用-使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率 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

5、2CO(g)+ O2CO(g)+ O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+ O(g)+ O2 2 2H 2H2 2O(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/mol 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。 4.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 + 2H

6、CO + 2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如：如： 直接液化：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 间接液化：间接液化：先把煤气化成一氧化碳和氢气，然后先把煤气化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成，得到液体燃料。再经过催化合成，得到液体燃料。（如：甲醇等）（如：甲醇等）二、石油的综合利用二、石油的综合利用 是一种暗绿色或暗褐色的粘稠的油状液体，不溶于水，是一种暗绿色或暗褐色的粘稠的油状液体，不溶于水，有特殊气味，密度小于水，有特殊气味，密度小于水，没有一定的熔点和沸点没有一定的熔点和沸点。二、石油的综合利用二、石油的综合利用1、石油的组成

7、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混合是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）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的混合物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。分离成简单混合物的过程。混合物混合物 气体气体 冷凝冷凝液体液体气化气化原理：原理：加热液体混合物加热液体混合物时，沸点低的物质先挥发时，沸点低的物质先挥发变成气态，沸点高的物质不易挥发，而仍留

8、在液变成气态，沸点高的物质不易挥发，而仍留在液体内，从而达到分离的目的。体内，从而达到分离的目的。注意注意：蒸馏与分馏的原理是一致的，都是蒸馏与分馏的原理是一致的，都是物理变化物理变化：蒸馏蒸馏：适用于不同物质之间沸点相差适用于不同物质之间沸点相差较大较大的混合物的的混合物的 分离，得到的物质为分离，得到的物质为纯净物纯净物。 分馏分馏：适用于不同物质之间沸点相差较适用于不同物质之间沸点相差较接近接近的混合物的混合物 的分离，得到的物质为的分离，得到的物质为混合物混合物。 苯和溴苯的混合物苯和溴苯的混合物，各占各占50%50%已知苯的沸点为已知苯的沸点为80.180.1，溴苯的，溴苯的沸点为沸

9、点为156156 ，问如何分离？，问如何分离？蒸馏蒸馏： 适用于不同物质之间适用于不同物质之间沸点相差较大沸点相差较大的液态混合物的的液态混合物的分离。分离。石油石油蒸馏蒸馏蒸蒸 馏馏 烧烧 瓶瓶冷冷 凝凝 管管牛牛 角角 管管(尾接管尾接管) 锥锥 形形 瓶瓶 温度计温度计酒酒 精精 灯灯铁架台铁架台冷凝水出口冷凝水出口冷凝水进口冷凝水进口注注意意事事项项1.蒸馏烧瓶中液体体积不得超过容积的蒸馏烧瓶中液体体积不得超过容积的 2/32.少量瓷片，以防止液体在沸腾时剧烈跳动少量瓷片，以防止液体在沸腾时剧烈跳动(暴沸暴沸)3.温度计的水银球与温度计的水银球与蒸馏烧瓶蒸馏烧瓶的支管口处的支管口处4.

10、冷凝水要从低处向高处逆流，却不可颠倒冷凝水要从低处向高处逆流，却不可颠倒石油分馏示意图石油分馏示意图石石油油的的炼炼制制（常压分馏）（常压分馏）原油原油分馏塔分馏塔 石油气石油气 (含含C4以下烃以下烃) 汽油汽油 (含含C5C11的烃的烃) 煤油煤油(含含C11C16 的烃的烃)柴油柴油(含含C15C18的烃的烃)重油重油(含含C20以上的烃以上的烃)重油重油 润滑油润滑油 (含含C15C20的烃的烃)凡士林凡士林 液态烃和固态烃的混合物；液态烃和固态烃的混合物；石石 蜡蜡 (含含C20C30的烃的烃)沥沥 青青 (含含C30C40的烃的烃)注意：注意：外压越小，物质的沸点越低外压越小，物质

11、的沸点越低，降低分馏塔里，降低分馏塔里的压强，的压强，使重油在低温下能充分分馏使重油在低温下能充分分馏，防止重油在防止重油在高温下炭化结焦。高温下炭化结焦。（减压分馏）（减压分馏） 提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。故裂化汽油中含有故裂化汽油中含有不饱和烃不饱和烃乙烯、丙烯、甲烷等乙烯、丙烯、甲烷等 深度的裂化。深度的裂化。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，更是一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，它主种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成要用于合成 和生产和生产 等。等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为

12、原料，天然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的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。实现天然气的有效转化其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。是一项具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇天然气灶天然气灶液化天然液化天然气公交车气公交车四、合成材料四、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： 。石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大，是混合物相对分子质量很大，是混合物,无固定的熔沸点，无固定的熔沸点，属于高分子化合物属于高分子化合物加聚、缩聚加

13、聚、缩聚三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维例如：乙烯合成聚乙烯例如：乙烯合成聚乙烯 ，丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯 。对苯二甲酸和乙二醇缩聚成聚酯纤维（涤纶）对苯二甲酸和乙二醇缩聚成聚酯纤维（涤纶） 。聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体：CH2CHCH3聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2CCH3COOCH3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思考与交流：思考与交流：1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途、目前，回收利用废旧合成材料

14、有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着径，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。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、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？请用必要资料料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。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、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方法使其分解，用于制备多种化裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原

15、料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。D第二课时 1、通常所说的三废是指、通常所说的三废是指 、 和和 。2、绿色食品是指、绿色食品是指 的食品，的食品，白色污染是指白色污染是指 。废渣废渣 废气废气废水废水塑料垃圾塑料垃圾无污染、无公害无污染、无公害 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。

16、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二、二、环境保护与绿色化学环境保护与绿色化学1、环境：主要是指人类的生存环境。、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、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，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以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染问题。污染问题。3、环境污染：人类排放的污染物质超过了环、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境的自净能力，引

17、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。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！因此，要随时进行环境监测！ 如：水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾如：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： 按环境要素按环境要素：分大气污染、水体污染、分大气污染、水体污染、土壤污染。土壤污染。 按人类活动分按人类活动分：工业环境污染、城市环：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。境污染、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

18、废物污染、能源热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染。污染。 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化学。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。说明这些方法的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、水生动性

19、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。酸雨主要是由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、金属矿物的冶炼、生产和使化石燃料的燃烧、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。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

20、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，一般采用它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原，等催化作用下是氮氧化物还原，转化为转化为N2、CO2、H2O等无害气体。等无害气体。C

21、H4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4NO=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt400500水华是水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养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化引起藻类 （如蓝藻（如蓝藻 、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。水一般呈蓝色或绿色。淡水中淡水中“水华水华”造成的最大造成的最大危害是：危害是：饮用水源受到威胁，饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华水华”的次的次生代谢产物生代谢产物MCRSTMCRST能损害肝脏，具有促癌效应，

22、直接威胁能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。人类的健康和生存。赤潮是赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或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，赤潮并不一定都是聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，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。不同颜色。 返回返回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。又称为产对环境造成的污染。又称为

23、“环境无害化环境无害化学学”、“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。（改变是化学基础内容的更新。（改变反应历程）反应历程）从环境观点看：从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）开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，降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）低生产成本。（尽可能提高原子利用率）热点：热点：原子经济性原子经济性反应物原子全部转化为最反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为终的期望产物，原子利用率

24、为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原子利用率原子利用率=25.4%原子利用率原子利用率=100%绿色化学对于化学反应提出了绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性原子经济性”（原子节约）的新（原子节约）的新概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分

25、子中的原子全部转概念及要求。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子全部转变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯变成所需产物，不产生副产物，实现零排放。下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）的方法中，原子经济性最好的是（反应均在一定条件下进行）（ ）A A C C2 2H H5 5ClClHClHClB B C C2 2H H5 5OHOHH H2 2O OC C CHCH2 2CHCH2 2D D HBrHBr H H2 2C 某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些方法？哪种最好？方法？哪种最好？利用铜

26、屑制硝酸铜可以采用以下三种方法：利用铜屑制硝酸铜可以采用以下三种方法：铜与浓硝酸反应；铜与浓硝酸反应；铜与稀硝酸反应；铜与稀硝酸反应；铜与氧气反应后，再与硝酸反应。铜与氧气反应后，再与硝酸反应。从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废物的排放的角度考虑，采用铜与氧气反应后，再物的排放的角度考虑，采用铜与氧气反应后，再与硝酸反应的方法是最好的。与硝酸反应的方法是最好的。汽车尾气（含有烃类、汽车尾气（含有烃类、COCO、SOSO2 2与与NONO等物质）是城市空气等物质）是城市空气的污染源。治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个的污染源。治理的方法之一是

27、在汽车的排气管上装一个“催化转换器催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂）。它的特点（用铂、钯合金作催化剂）。它的特点是使是使COCO与与NONO反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒反应，生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及气体，并促使烃类充分燃烧及SOSO2 2的转化的转化。（1 1）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式）写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式 ： 2CO+2NO2CO+2NO催化剂2CO2CO2 2+N+N2 2 （2 2）“催化转换器催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的的缺点是在一定程度上提高空气的酸度，其原因是（酸度，其原因是（ ） SOSO2 2转化为转化为SOSO3 3，产生硫酸酸雾，产生硫酸酸雾 （3 3）控制城市空气污染源的方法可以有）控制城市空气污染源的方法可以有 （多选扣分）（多选扣分） a a 开发氢能源开发氢能源 b b 使用电动车使用电动车 c c 植树造林植树造林 d d 戴上呼吸面具戴上呼吸面具 ab比较蒸馏、分馏、干馏例：例： 丁烷催化裂化时，碳链按两种形式生成两种丁烷催化裂化时，碳链按两种形式生成两种烷烃和烯烃，如果丁烷的裂化率为烷烃和烯烃，如果