《4[1].2.1化学与资源综合利用、环境保护课件人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4[1].2.1化学与资源综合利用、环境保护课件人教版必修2（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一课时第一课时9/1/2024废废 气气 、 废废 水水 、 废废 渣渣 煤、石油和天然气仍然是人类煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料石燃料优点优点: : 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9/1/2024煤的结构模型煤的结构模型一、煤的综合利用一、煤的综合利用9/1/2024无机物无机物(少量少量)有机物有机物C 元素元素大量大量H、O、N、S 、 P、卤素等、卤素等元元素素少量少量无机盐等无机盐等 污污染染环环境境CO、NOx、 SO2 烟尘烟尘煤煤的的组组成成1 1、煤的
2、组成、煤的组成组成成分：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。混合物。9/1/2024煤煤的的综综合合利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多种获得洁净的燃料和多种化工原料化工原料物尽其用，物尽其用，保护环境保护环境n n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9/1/2024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
3、过程。9/1/2024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9/1/2024（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(sC(s) + H) + H2 2O O CO(gCO(g) + H) + H2 2(g)(g)高温CO(gCO(g)+ 3H)+ 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2CO(g)+ O2CO(g)+ O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)； H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+
4、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/mol9/1/2024 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(sC(s) + H) + H2 2O O CO(gCO(g) + H) + H2 2(g)(g)高温 CO + 2HCO + 2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如：如：9/1/20249/1/
5、2024二、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物。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）（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分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。离成简单混合物的过程。9/1/2024石石油油分分馏馏示示意意图图9/1/2024比较蒸馏、分馏、干馏蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏操作操
6、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9/1/20243、石油的裂化和裂解、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：）裂化的目的：（2）裂化的原理：）裂化的原理：石油的裂化是石油的裂化是 。 在催化剂的作用下将含碳原子多的重油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。（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。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解裂解: 深度的裂化。深度的裂化。裂解的目的：裂解的目的：
7、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9/1/2024C16H34 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9/1/202425%产量提高产量提高9/1/20249/1/202
8、4三、天然气的综合利用三、天然气的综合利用1、天然气既是一种清洁的化石燃料天然气既是一种清洁的化石燃料。2、天然气天然气是一种重要的化工原料，作为化工是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成原料，它主要用于合成 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其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。项具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇综合利用的意义：物尽其用、保护资源，综合利用的意义：物尽其用、保护资源， 创
9、造出更多产品创造出更多产品9/1/2024四、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，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、缩聚塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维9/1/20244单体、链节、聚合度(1)单体：进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体，如聚乙烯的单体是乙烯。(2)链节：高分子化合物中化学组成相同，可重复的最小单元称为链节，也称为重复结构单元，如聚乙烯的链节为CH2CH2。(3)聚合
10、度(n)：高分子链中含有链节的数目称为聚合度，用n来表示。 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。（4 4）高分子化合物及其特征）高分子化合物及其特征9/1/2024加聚反应5、聚合反应：由相对分子质量小的化合、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物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。子的反应。此反应属于乙烯的加成反应，所以这种聚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。合反应又叫加成聚合反应，简称加聚反应。9/1/2024聚乙烯与高分子化合物聚乙烯与高分子化合物（1 1）聚乙
11、烯的生成）聚乙烯的生成CH2=CH2CH2=CH2CH2=CH2+ CH2CH2 nnCH2=CH2 CH2CH2 n聚乙烯聚乙烯单体单体9/1/2024聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体：CH2CHCH39/1/2024聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H59/1/2024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：CH2CCH3COOCH39/1/2024聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF29/1/20246缩合聚合反应(1)由单体通过分子间的相互缩合而生成高分子化合物的聚合反应，简称缩聚反应，所得的高分子化合物称为缩聚物。(2)加聚反应和缩聚反应的主要
12、区别：缩聚反应过程中伴有小分子化合物产生。9/1/2024酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛9/1/20249/1/20241、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过、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；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。三是将废旧合成材料作为燃料使用。9/1/2024第二课时9/1/2024 背景知识回顾背景知识回顾1、通常所说的三废是指、通常所说的三废是指 、 和
13、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9/1/2024一、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要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任务是对 的检测、的检测、 的治理、寻找从源的治理、寻找从源头上治理头上治理 的生产工艺。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9/1/
14、2024二、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、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，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。变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
15、！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9/1/2024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、土分大气污染、水体污染、土壤污染。壤污染。按人类活动分按人类活动分：工业环境污染、城市环境：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。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、热、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。电磁波等）、固体废物污染、能源污染。 9/1/2024思考与交流思考与交流:
16、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，会区域性酸和硝酸，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。酸雨主要是由化
17、石燃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、生产和使用硫酸、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硝酸的工厂等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。的。9/1/2024 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，用和烟囱排气除硫等措施，用CaCO3、CaO、Ca(OH)2、NH3、
18、水等吸收脱硫。水等吸收脱硫。 CaO+SO2=CaSO3 2CaSO3+O2=2CaSO4 SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3800 800 9/1/2024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。CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2OCH4+4N
19、O=2N2+CO2+2H2OPt400500 Pt4005009/1/2024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，直接威胁能损害肝脏，具有促癌效应，直
20、接威胁人类的健康和生存。人类的健康和生存。9/1/2024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9/1/2024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“环
21、境无害化学环境无害化学”、“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，原子利用率为1
22、00%9/1/20249/1/2024原子利用率原子利用率=25.4%原子利用率原子利用率=100%9/1/2024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 2C9/1/2024
