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1、第四章 化学与可持续发展 第二节 化学与资源综合利用 、环境保护 教学目标 知识与能力了解化学在资源综合利用及环境保护方面的 作用和意义。 教学重点：1、煤、石油、天然气的综合利用，特别是 石油的利用。2、通过环境保护和绿色化学的有关知识， 使学生加强环保意识并培养绿色化学的理念。 教学难点：石油裂化的原理。第一课时4.1.1金属矿物的开发利用 背景知识回顾 一、化石燃料 煤、石油和天然气都是古代 经过一系 列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用 的主要燃料，因此人们常称它们为 燃料， 是 资源。 二、煤、石油燃烧对环境的影响 1、煤的燃烧对空气的影响 煤燃烧时会排放出 等气体和一些烟尘
2、，它们都是大气的污染物。 2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产 品汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放 出 、 、含 化合物、未燃烧 的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污 染物。动植物遗骸化石 不可再生SO2、NO2CO氮的氧化物铅 碳氢迄今为止，煤、石油、天然气仍是 人类使用的主要能源，同时它们也 是重要的化工原料。如何实现化石 燃料的综合利用，提高利用率，减 少化石燃料燃烧所造成的环境污染 ，是人类面临的重大挑战。能源 国家石油 （亿亿吨）天然气 （亿亿立方米）煤炭 （亿亿吨）中国产产量1.461175.612.4消费费量1.627175.65.72美 国产产量3.8635320.9
3、9.35消费费量8.0795924.14.921994年中美三大能源产量与消费量比较表我国煤的分布图上京煤矿宁夏优质无煤 太西煤露天采区 求知课堂互动 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。煤的结构模型一、煤的综合利用：2、煤的分类腐泥煤腐植煤褐 煤烟 煤泥 煤无烟煤按C%95%以上 70%以上60%70%50%60%工业上煤 品质的检 测指标：发热量、挥发分、固 定碳、水分、灰分等煤的干馏实验装置图实验装置1实验装置2一、煤的综合利用 （1）煤的干馏 煤的干馏原理： 把煤隔绝空气加
4、强热使它分解的过程。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 CO(g) + H2(g)高温CO(g)+ 3H2 CH4(g) + H2O(l)一定 条件中热值气高热值气 2CO(g)+ O2 2CO2(g)；H=-566KJ/mol2H2(g)+ O2 2H2O(l)；H=-571KJ/mol CH4(g)+ 2O2 CO2(g) + 2H2O(l) H=-890.3KJ/mol煤气储气柜煤碳煤气化炉宜昌煤制气厂等离子体辅助煤汽化装置将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。 一、煤的综合利用 （3）煤的液化：C(s) +
5、H2O CO(g) + H2(g)高温CO + 2H2 CH3OH（甲醇）一定 条件如：小资料： 最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议合 建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤(称SRC 方法)的液化示范工厂。用这个方法，23t煤 可以产1t汽油(视煤种而异)，说明这项技术已发 展到一定的成熟程度。最近，美国某公司发表了用分子筛作催化剂 把甲醇转化为汽油的专利。这种催化剂能够 有效地控制产物的分子大小的形状，因此产 品中75直接可以用作高级汽油。煤液化 装置纳米级煤液化油煤 液化烘干机液化氣罐 煤氣灶二、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
6、合 物。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：2、石油的炼制(除水脱盐后) （1）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 分离成简单混合物的过程。石油分馏示意图3、石油的裂化和裂解 （1）裂化的目的： （2）裂化的原理： 石油的裂化是 。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。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解: 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。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志25%产量提高4、石油结构的重整石油在加热和催化剂的作用下，可以 通过结构的重新调整，是链状烃转化为 环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要
7、的化工基本原料。中海油渤海石油平台三、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 种重要的化工原料，作为化工原料，它主 要用于合成 和生产 等。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。氨甲醇柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米珠海振戎公司已经 与伊朗方面签署协 议，同意在未来25 年向伊朗购买200亿 美元的液化天然气亚洲最大的天 然气处理厂阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图俄天然气 管道通向 中国德国天然气汽车天然气灶液化天然 气公交车四、合成材料 1、原料：。 2、
8、合成材料基本特征：。 3、合成材料的合成原理：。 例如：乙烯合成聚乙烯， 丙烯合成聚丙烯。石油、煤、天然气相对分子质量很大，属于高分子化合物加聚、缩聚合成材料概况：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 ，于是就发生了一场材料的革命人工 合成材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单 ，性能千变万化；塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大 合成材料；黏合剂、涂料也属于合成材料。塑料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（如提高塑性 的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些 热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加 工，多次使用；有些热固性塑料（电木） ，一旦
9、加工成型就不会受热熔化。常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲 基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（ 电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。聚丙烯：单体：CH2CHCH3聚苯乙烯单体：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2CCH3COOCH3酚醛塑料单体：苯酚、甲醛聚四氟乙烯单体：CF2CF2合成纤维纤维天然纤维化学纤维棉花羊毛 木材 草类 合成纤维：用石油、天然气等为原 料制成的单体，再经聚合制成的纤 维（如：“六大纶”、碳纤维、光导 纤维等）人造纤维：用木材、草类的纤维经 化学加工制成。如黏胶纤维等合成橡胶橡 胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶特种橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶聚硫橡胶硅橡
10、胶思考与交流： 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。正方观点举例： 1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用 自然资源； 2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便 、经济和实用； 3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利 于生态环境的保护。反方观点举例： 1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境 的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。 2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回 收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。 3、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然”的绿色生活 方式，拒绝生产和使用合成材料。第二课时
