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1、第二节 资源综合利用 环境保护 以上的图片你是否熟悉？白色污染已经成为日益以上的图片你是否熟悉？白色污染已经成为日益严重的污染问题。如何充分利用现有资源？如何更好严重的污染问题。如何充分利用现有资源？如何更好地保护环境？地保护环境？1.1.掌握煤、石油、天然气的组成及综合利用。掌握煤、石油、天然气的组成及综合利用。（重（重点）点）2.2.了解化学在资源综合利用及环境保护方面的作用了解化学在资源综合利用及环境保护方面的作用和意义。和意义。一、煤、石油和天然气的综合利用一、煤、石油和天然气的综合利用( (一）从煤、石油和天然气中获得基本化工原料一）从煤、石油和天然气中获得基本化工原料1.1.煤的组
2、成及其综合利用煤的组成及其综合利用 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。硫等元素。（1 1）煤的干馏）煤的干馏（2 2）煤的气化）煤的气化 （3 3）煤的液化）煤的液化 煤的综合利用方式：煤的综合利用方式：（1 1）煤的干馏）煤的干馏将煤隔绝空气加强热使之分解的过程为煤的干馏。将煤隔绝空气加强热使之分解的过程为煤的干馏。冶金、合成氨造气、电石、燃料碳碳 焦 炭 筑路材料、制碳素电极沥青染料、医药、农药、合成材料酚类、萘苯、甲苯、二甲苯 煤 焦 油 化肥、炸药、染料、
3、 医药、农药、 合成材料苯、甲苯、二甲苯粗苯氨、铵盐粗氨水 气体燃料、化工原料 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳焦炉气出炉煤气 主 要 用 途 主 要 成 分干 馏 产 品（2 2）煤的气化）煤的气化 将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（与水蒸气反应生成水煤气（COCO、H H2 2 ) )。（3 3）煤的液化）煤的液化C(s)C(s)H H2 2O(g) O(g) CO(gCO(g) )H H2 2(g)(g) 高温高温直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料。直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化：煤间接液化：煤CO + HCO
4、 + H2 2甲醇。甲醇。2.2.天然气的组成及其综合利用天然气的组成及其综合利用 天然气主要成分是甲烷。它是一种清洁燃料，天然气主要成分是甲烷。它是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等。料，主要用于合成氨和生产甲醇等。天然气燃烧天然气燃烧3.3.石油的组成及其综合利用石油的组成及其综合利用石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。石油的分馏石油的分馏石油的催化裂化石油的催化裂化石油裂解（深度裂化）石油裂解（深度裂化）石油催化重整石油催化重整石石油油的的综综合合利利用用
5、（1 1）石油的分馏）石油的分馏 利用原油中各组分沸点利用原油中各组分沸点的的不同进行分离的过程不同进行分离的过程叫做分馏。叫做分馏。石油经分馏石油经分馏后获得的汽后获得的汽油为饱和烃，油为饱和烃，可作萃取剂。可作萃取剂。（2 2）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。裂化的目的：裂化的目的：裂化的原理：裂化的原理： 在催化剂的作用下将含碳原子多的重在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成含碳原子较少的烃的过程。油（烃）断裂成含碳原子较少的烃的过程。 例如：例如：C C1616H H34 34 C C8 8H H18 18 + C+ C8 8H H
6、1616催化剂催化剂加热、加压加热、加压裂化汽油，裂化汽油，含有烯烃含有烯烃裂解的目的：裂解的目的： （3 3）石油裂解（深度裂化）石油裂解（深度裂化）C C4 4H H10 10 CHCH4 4 + C+ C3 3H H6 6催化剂催化剂加热、加压加热、加压例如：例如： C C4 4H H10 10 C C2 2H H4 4 + C+ C2 2H H6 6催化剂催化剂加热、加压加热、加压获得乙烯、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。（4 4）石油催化重整）石油催化重整通通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。 怎样鉴
7、别直馏汽油和裂化汽油？怎样鉴别直馏汽油和裂化汽油？【提示提示】用溴水或酸性高锰酸钾溶液。用溴水或酸性高锰酸钾溶液。直馏汽油是饱和烃，不能使溴水或酸性高锰酸钾溶直馏汽油是饱和烃，不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色；裂化汽油含有不饱和烃，能使溴水或酸性液褪色；裂化汽油含有不饱和烃，能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。高锰酸钾溶液褪色。【思考与交流思考与交流】 【练一练练一练】下列说法中错误的是下列说法中错误的是( () )A.A.石油中含有石油中含有C C5 5C C1111的烷烃，可以通过石油的分馏得的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油到汽油B.B.含含C C1818以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到
8、汽油以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D.D.煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来它们分离出来D D（二）以煤、石油和天然气为原料（二）以煤、石油和天然气为原料生产合成材料生产合成材料合成材料的基本特征：合成材料的基本特征：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。合成材料的原理：合成材料的原理：加聚反应、缩聚反应。加聚反应、缩聚反应。例如：乙烯合成聚乙烯；对苯二甲酸与乙二例如：乙烯合成聚乙烯；对苯二甲酸与乙二醇
9、缩聚生成聚酯纤维。醇缩聚生成聚酯纤维。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。聚乙烯的生成：聚乙烯的生成：乙烯为单体；乙烯为单体；重复结构重复结构 称为链节；称为链节；n 称为聚合度。称为聚合度。 CHCH2 2CHCH2 2n CH CH2 2CHCH2 2 CH CH2 2CHCH2 2 n 聚乙烯聚乙烯催化剂催化剂。加热、加压加热、加压被污染的河流被污染的河流乱扔垃圾导致乱扔垃圾导致的的污染污染焚烧垃圾焚烧垃圾试写出丙烯发生加聚反应生成聚丙烯的反应方试写出丙烯发生加聚反应生成聚丙烯的反应方程式：程式：【思考与交流思考与交流】 n CH CH2 2
10、CHCHCHCH3 3 催化剂催化剂 CH CH2 2 CH CH n CHCH3 3（聚丙烯）（聚丙烯）（丙烯）（丙烯）加热、加压加热、加压环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和环境问题：主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。工农业生产和人类生活所造成的环境污染。二、环境保护与绿色化学二、环境保护与绿色化学化学工作者当前的任务：化学工作者当前的任务：（1 1）对环境情况的监测；）对环境情况的监测；（2 2）三废的治理；）三废的治理；（3 3）寻找源头治理环境污染的生产工艺。）寻找源
11、头治理环境污染的生产工艺。三废：废三废：废水、废气、水、废气、废渣。废渣。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。工业上常利用它们与一些廉价易得的化学物质发生反应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。的化学反应原理和类型。【思考与交流思考与交流】 利用化学方法可以控制硫氧化物和氮氧化物的排利用化学方法可以控制硫氧化物和氮氧化物的排放，进而控制酸雨等危害的发生。例如：针对我国燃放，进而控制酸雨等危害的发生。例如：针对我国燃料以煤炭为主，酸
12、雨类型属于硫酸型的特点，主要采料以煤炭为主，酸雨类型属于硫酸型的特点，主要采取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用取燃料预脱硫、炉内脱硫和烟囱排气除硫等措施，用CaCOCaCO3 3、CaOCaO、Ca(OH)Ca(OH)2 2、NHNH3 3、水等吸收脱硫。水等吸收脱硫。CaOCaO + SO + SO2 2 = CaSO= CaSO3 32CaSO2CaSO3 3 + O+ O2 2 = 2CaSO= 2CaSO4 4SOSO2 2 + 2NH+ 2NH3 3 + H+ H2 2O = (NHO = (NH4 4) )2 2SOSO3 3 再如，机动车辆的尾气排放也同样需要控制，再
13、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原因，它比其中的氮氧化物还是光化学污染的主要原因，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用硫氧化物的消除难度大，一般采用CHCH4 4、H H2 2、NHNH3 3等等在在PtPt、PdPd等催化作用下使氮氧化物还原，转化为等催化作用下使氮氧化物还原，转化为N N2 2、COCO2 2、H H2 2O O等无害气体。等无害气体。CHCH4 4 + 4NO+ 4NO2 2 = 4NO + CO= 4NO + CO2 2 + 2H+ 2H2 2O OCHCH4 4 + 4NO = 2N+ 4NO = 2N2 2 + CO+ CO2
14、2 + 2H+ 2H2 2O OPtPt400 400 500 500 400 400 500 500 PtPt绿色化学绿色化学传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，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废物达目前世界每年产生的有害废物达3 3亿吨亿吨4 4亿吨，亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之给环境造成危害，并威胁着人类的生存。有识之士提出了士提出了绿色化学绿色化学的概念，并立即得到了全世界的概念，并立即得到了全世界的积极响应。的积极响应。原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产原子经济：反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为
15、物，这时原子利用率为100%100%。绿色化学示意图绿色化学示意图以乙烯为原料生产环氧乙烷，经典的方法是氯代乙醇法，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：包括以下两步反应：CHCH2 2CHCH2 2+Cl+Cl2 2+H+H2 2O ClCHO ClCH2 2CHCH2 2OH+HClOH+HClClCHClCH2 2CHCH2 2OH+HCl+Ca(OH)OH+HCl+Ca(OH)2 2 +CaCl+CaCl2 2+2H+2H2 2O O总的反应可表示为：总的反应可表示为：CHCH2 2CHCH2 2+Cl+Cl2 2+Ca(OH)+Ca(OH)2 2 +Ca
16、Cl+CaCl2 2+H+H2 2O OH H2 2C CCHCH2 2O OH H2 2C CCHCH2 2O O现代原子利用率现代原子利用率=100%=100%现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完现代石油化工采用银作催化剂，可以实现一步完成成 2CH2CH2 2CHCH2 2+O+O2 2AgAg2H2H2 2C C CH CH2 2O O经典方法的原子利用率经典方法的原子利用率25%25%【练一练练一练】下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好下列几种生产乙苯的方法中，原子经济性最好的是的是( (反应均在一定条件下进行反应均在一定条件下进行) )（ ）C C石石油油干干馏分分馏催化
17、重整催化重整 化石燃料化石燃料煤煤天然气天然气气化气化液化液化裂化裂化裂解裂解合成材料合成材料环境污染环境污染环境保护环境保护绿色化学绿色化学1.1.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（ ） A.A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B.B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料 C.C.将煤变为煤球作燃料将煤变为煤球作燃料 D.D.将石油裂解制得乙烯等化工原料将石油裂解制得乙烯等化工原料 C C2.2.(2014(2014上海高考上海高考) )结构为结构为CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCH
18、CHCHCHCH的高分子化合物用碘蒸气处理的高分子化合物用碘蒸气处理后后, ,其导电能力大幅度提高。上述高分子化合物的其导电能力大幅度提高。上述高分子化合物的单体是单体是( () )A.A.乙炔乙炔B.B.乙烯乙烯C.C.丙烯丙烯D.1,3-D.1,3-丁二烯丁二烯 A A3.3.（双选）化学与生产和生活密切相关（双选）化学与生产和生活密切相关, ,下列说法下列说法正确的是正确的是( () )A.A.聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应聚乙烯塑料的老化是因为发生了加成反应B.B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料C.C.合成纤维、合成橡胶都属于
19、有机高分子材料合成纤维、合成橡胶都属于有机高分子材料D.D.利用粮食酿酒经历了淀粉利用粮食酿酒经历了淀粉葡萄糖葡萄糖乙醇的化学变乙醇的化学变化过程化过程CDCD4.4.环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境环境污染问题越来越受到人们的关注，造成环境污染的主要原因大多是人类生产活动中过度排放有污染的主要原因大多是人类生产活动中过度排放有关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关物质引起的。下列环境问题与所对应的物质不相关的是关的是( () )A.A.温室效应温室效应二氧化碳二氧化碳 B.B.光化学污染光化学污染二氧化氮二氧化氮C.C.酸雨酸雨二氧化碳二氧化碳 D.D.白色污染白色污染一次
20、性塑料制品的使用一次性塑料制品的使用C C5.5.按照绿色化学的原则，下列反应不符合理想原子按照绿色化学的原则，下列反应不符合理想原子经济性的是经济性的是( () )A.A.消除硫酸厂尾气中的消除硫酸厂尾气中的SOSO2 2： SOSO2 22NH2NH3 3H H2 2O=(NHO=(NH4 4) )2 2SOSO3 3B.B.消除制硝酸工业尾气的氮氧化物：消除制硝酸工业尾气的氮氧化物： NONO2 2NONO2NaOH=2NaNO2NaOH=2NaNO2 2H H2 2O OC.C.制制CuSOCuSO4 4： CuCu2H2H2 2SOSO4 4( (浓浓) CuSO) CuSO4 4SOSO2 22H2H2 2O OD.D.制制CuSOCuSO4 4：2Cu2CuO O2 2 2CuO 2CuO， CuOCuOH H2 2SOSO4 4( (稀稀)=CuSO)=CuSO4 4H H2 2O OC C= 不是什么人都可以交往的，慎交朋友。笑看人生潮起潮落，守住自己的心。
