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1、第四章第四章 化学与自然资源的开发化学与自然资源的开发利用利用第二节第二节 资源综合利用资源综合利用 环境保护环境保护第第1 1课时课时2024/7/251江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣当前地球正面临的严重问题：当前地球正面临的严重问题：化石能源越来越少化石能源越来越少环境问题越来越严重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保护环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题的重要课题从煤、石油和天然气中获得基本化从煤、石油和天然气中获得基本化工原料工原料2024/7/252江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣三废三废: :废废气气、废废水水、废废渣渣废废气气、废废水水、废废渣渣 煤、石油和天
2、然气仍然是人类使用的主要能源，也是三煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料种重要的化石燃料优点优点: : 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、环境污染从煤、石油和天然气中获得基本化工原从煤、石油和天然气中获得基本化工原料料2024/7/253江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣一、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；（还有少量的主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。混合
3、物。煤的结构模型煤的结构模型从煤、石油和天然气中获得基从煤、石油和天然气中获得基本化工原料本化工原料2024/7/254江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣无机物无机物无机物无机物( (少量少量少量少量) )有机物有机物有机物有机物C C 元素元素元素元素大量大量大量大量H H、OO、N N、S S 等元素等元素等元素等元素 少量少量少量少量无机盐等无机盐等无机盐等无机盐等 污污染染环环境境COx、NOx、 SO2 烟尘烟尘煤煤的的组组成成1 1、煤的组成、煤的组成从煤、石油和天然气中获得基本化工原从煤、石油和天然气中获得基本化工原料料2024/7/255江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣煤煤的的综综合合利
4、利用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物尽其用，保护环境物尽其用，保护环境煤煤直接作燃料直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环境从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/256江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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。从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石
5、油和天然气中获得基本化工原料2024/7/257江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣煤干馏的产物有哪些？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，叫做将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，叫做煤的干馏。煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭焦炉煤气、煤焦油、焦炭从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/258江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣表表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从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/259江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从
6、煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2510江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（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)H2O(g) CO(g)H2(g)高温高温水水 煤煤 气气从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2511江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣 在一定条件下在一定条件下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) +
7、HO CO(g) + H2 2(g)(g)高温如：如：直接液化直接液化间接液化间接液化煤与氢气作用生成液体燃料煤与氢气作用生成液体燃料 先转化为先转化为COCO和和H2，再在催化剂作用下，再在催化剂作用下 合成甲醇合成甲醇CO+2H2 CH3OH催化剂催化剂从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2512江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2513江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2514江西
8、省鹰潭市第一中学 桂耀荣二、石油的综合利用二、石油的综合利用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)从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2515江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣结合结合P96图图46思考：思考：石油分石油分馏的产馏的产品有哪品有哪些及其些及其用途？用途？从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤
9、、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2516江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2517江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣石石油油分分馏馏示示意意图图从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2518江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2519江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（）石油的分馏：（）石油的分馏：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物利用原油
10、中各组分沸点的不同，将复杂的混合物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。分离成较简单和更有用的混合物的过程。分离成较简单和更有用的混合物的过程。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：石油的常压蒸馏产品：重油的减压蒸馏产品：重油的减压蒸馏产品：石油气石油气C C4 4以下以下汽油汽油C C5 5C C8 8煤油煤油C C1111C C1616柴油柴油C C1515C C1818重油重油C C2020以上以上轻质油轻质油燃料油、柴油、润滑油、石蜡、沥青燃料油、柴油、润滑油、石蜡、沥青你了解直馏汽油吗？你了解直馏汽油吗？从煤、石油和天然气中获
11、得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2520江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2521江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2522江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏操作操作过程过程原理原理目的目的加热和加热和冷凝冷凝加热和加热和冷凝冷凝隔绝空气隔绝空气加强热加强热物理物理变化变化物理物理变化变化复杂的物理变复杂的物理变化和化学变化化和化学变化分离分离精炼精炼加工煤加工煤从
12、煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2523江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（）石油的催化裂化（）石油的催化裂化在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油汽油汽油汽油等。等。等。等。C16H34 C8H18+C8H16 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 C8H18C
13、4H10+ C4H8 你了解裂化汽油吗？你了解裂化汽油吗？裂化的目的：裂化的目的：提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2524江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2525江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（）石油的裂解（深度的裂化）（）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，成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态，获取有机化工原料获
14、取有机化工原料，如乙烯等，如乙烯等催化剂催化剂加热、加压加热、加压CH+ CH CHCH催化剂催化剂加热、加压加热、加压CH+ CH 从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2526江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣裂解的目的：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C16H34 C8H18 + C8H16催化剂催化剂加热、加压加热、加压十六烷十六烷辛烷辛烷辛烯辛烯从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
15、2024/7/2527江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣C8H18 C4H10 + C4H8催化剂催化剂加热、加压加热、加压丁烷丁烷丁烯丁烯辛烷辛烷C4H10 CH4 + C3H6催化剂催化剂加热、加压加热、加压甲烷甲烷丙烯丙烯丁烷丁烷C4H10 C2H6 + C2H4催化剂催化剂加热、加压加热、加压乙烷乙烷乙烯乙烯丁烷丁烷从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2528江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣（）石油的催化重整：（）石油的催化重整：在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯重新调
16、整，使链状烃转化为环状烃，如苯从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2529江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2530江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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水脱盐脱盐分馏分馏催化催化裂化裂化裂解裂解催化催化重整重整除去原油中的盐和水，减少能耗及对除去原油中的盐和水，减少能耗及对设备的腐蚀。设备的腐蚀。利用加热和冷凝，把石油分成不同利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。沸点范围的产物。石油气，石油气，汽油，煤油，汽油，煤油
17、，柴油柴油，石蜡油、润滑油、，石蜡油、润滑油、重油等。重油等。轻质液体燃料（裂轻质液体燃料（裂化汽油）化汽油）在一定条件下使用催化剂并加热，把相对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。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、丙烯等小分子烃断裂成乙烯、丙烯等小分子乙烯、丙烯、丁二乙烯、丙烯、丁二烯等（有机化工的烯等（有机化工的原料）原料）重油重油原油原油原油原油燃料油、燃料油、润滑油润滑油石油炼制在加热和催化剂作用下，对直链烷烃在加热和催
18、化剂作用下，对直链烷烃的结构进行重新调整，使其转化成带的结构进行重新调整，使其转化成带支链的烷烃或环状烃。支链的烷烃或环状烃。燃料油、燃料油、润滑油润滑油苯的同系物及其苯的同系物及其苯的同系物及其苯的同系物及其它芳香烃它芳香烃它芳香烃它芳香烃注：注：石油的分馏是物理石油的分馏是物理变化，催化裂化、变化，催化裂化、裂解、催化重整是裂解、催化重整是化学变化。化学变化。从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2531江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣阅读教材阅读教材P96资料卡片资料卡片甲烷水合物。甲烷水合物。用途：用途：（1）化石燃料）化石燃料 （2）化工原
19、料：合成氨、生产甲）化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物醇、合成多个碳原子的有机化合物 （3）可燃冰可燃冰CH4nH2OCH4H2O CO 3H2催化剂催化剂高温高温三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2532江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣天然气灶天然气灶液化天然液化天然气公交车气公交车从煤、石油和天然气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2533江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣俄天然气管道通向中俄天然气管道通向中国国德国天然气汽车德国天然气汽车从煤、石油和天然
20、气中获得基本化工原料从煤、石油和天然气中获得基本化工原料2024/7/2534江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣四、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： 。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 。石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大，属于高分子化合物相对分子质量很大，属于高分子化合物加聚、缩聚加聚、缩聚以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2535江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣4 4、聚乙烯与高分子化合物、聚乙
21、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 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 相对分子质量很大相对分子质量很大相对分子质量很大相对分子质量很大, ,是混合物是混合物是混合物是混合物, ,无固定的熔沸点。无固定的熔沸点。无固定的熔沸点。无固定的熔沸点。以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2536江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣CHCH2 2=CH=CH2 2 CHCH2 2CHCH2 2 以煤、石油和天然气为原料生产
22、合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2537江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣加聚反应加聚反应聚合反应：由相对分子质量小的化合物分子互聚合反应：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。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。应又叫加成聚合反应，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、合成纤维综合利用的意义：物尽其用、保护资源，综合利用的意义：物尽其用、保护资源， 创造出更多产品创造出更多产品以煤、
23、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2538江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体：CH2CHCH3以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2539江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H5以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2540江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然
24、气为原料生产合成材料2024/7/2541江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2542江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2543江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣思考与交流：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
25、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。以煤、石油和天然气为原以煤、石油和天然气为原料生产合成材料料生产合成材料2024/7/2544江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣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、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
26、备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2545江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣科学视野：壁虎的脚与胶黏剂科学视野：壁虎的脚与胶黏剂以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2546江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣正方观点举例：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、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；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、生产和使用合成材料可以使利
27、用太阳能变的方便、经济和实用；便、经济和实用；3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有、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。利于生态环境的保护。以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和天然气为原料生产合成材料2024/7/2547江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣反方观点举例：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，、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，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。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、废旧合成材料的回收和利用并
28、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。上考虑根本不合算。3、天然的东西是最好的，我们应该提倡、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自回归自然然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。以煤、石油和天然气为原以煤、石油和天然气为原料生产合成材料料生产合成材料2024/7/2548江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣随堂练习随堂练习A A1 1、石油加工的主要目的是（、石油加工的主要目的是（、石油加工的主要目的是（、石油加工的主要目的是（ ）A.A.将石油按其成分的沸点不同加以分离将石油
29、按其成分的沸点不同加以分离将石油按其成分的沸点不同加以分离将石油按其成分的沸点不同加以分离B.B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离将石油按饱和与不饱和烃加以分离将石油按饱和与不饱和烃加以分离将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.C.得到碳原子数多的烃类得到碳原子数多的烃类得到碳原子数多的烃类得到碳原子数多的烃类D.D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开以煤、石油和天然气为原料生产合成材以煤、石油和天然气为原料生产合成材料料2024/7/2549江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣2、用重油制取丙烯的方法是（、用重油
30、制取丙烯的方法是（ ）A.减压分馏减压分馏 B.干馏干馏 C.裂化裂化 D.裂解裂解D3 3、石油裂解的目的是（、石油裂解的目的是（、石油裂解的目的是（、石油裂解的目的是（ ）A.A.提高轻质液体燃料的产量提高轻质液体燃料的产量提高轻质液体燃料的产量提高轻质液体燃料的产量B.B.主要提高汽油的产量主要提高汽油的产量主要提高汽油的产量主要提高汽油的产量C.C.获得短链不饱和烃获得短链不饱和烃获得短链不饱和烃获得短链不饱和烃D.D.改善汽油的质量改善汽油的质量改善汽油的质量改善汽油的质量C C以煤、石油和天然气为原料生产合成材以煤、石油和天然气为原料生产合成材料料2024/7/2550江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣
