化学与自然资源开发利用

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1、 第四章化学与自然资源开发利用 2、资源综合利用、环境保护 1、煤的组成及其综合利用 一、煤、石油和天然气的综合利用 无机物 有机物 C 元素 大量 H 、 N、 S、 O 等元素 少量 污 染 环 境 COx NOx SO2 烟尘 煤 的 组 成 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程， 叫做 煤的干馏（工业称 煤的焦化 ） 煤干馏的产物有哪些？ 煤综合利用的主要途径： 煤的干馏 、煤的气化和液化 获得洁净的燃料和多种化工原料 煤 焦 油 出 炉 煤 气 煤干馏的主要产品和用途 在一定条件下把煤转化为 可燃性气体 的过程 煤的气化 煤的液化 直接液化：煤与 氢气 作用生成液体燃料 间接液化：先转化

2、为 一氧化碳和氢气 ，再在 催化剂 作用 下合成 甲醇 2、天然气的组成及其综合利用 天然气主要成分是 甲烷 。 天然气是一种 清洁的化石燃料 。 作为化工原料主要用于 合成氨和生产甲醇 目前研究课题： 以甲烷为原料，通过化学变化形成含有两个或多个 碳原子的其他有机化合物 多种 碳氢化合物 组成的 混合物 按元素来看：碳、氢含量为 97% 98% 按物质来看：烷烃、环烷烃、芳香烃 的混合物 石油的成分 过程 原理 原料 产品及用途 脱水 脱盐 分馏 裂化 催化裂化 裂解 除去原油中的盐和水，减少对设 备的腐蚀。 利用加热和冷凝，把石油分成 不同沸点范围的产物。 石油气，汽油，煤油， 柴油，石蜡

3、油、润滑 油、重油。 轻质液体燃料 （裂化汽油） 在一定条件下加热，把相对分子质量 大、沸点高的烃断裂为相对分子质量 较小、沸点较低的烃。 轻质液体燃料 （裂化汽油） 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 的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小 分子 乙烯、丙烯、丁 二烯等（有机化 工的原料） 重油 原油 原油 重油 直链烷烃 石油气 石油炼制 16 34 8 18 8 16 8 18 4 10 4 8 4 10 2 4 2 6 4 10 4 3 6 C H + C H C H C H C H C H C H

4、+ C H CH CH CH C H 催 化 剂 加 热 、 加 压 催 化 剂 加 热 、 加 压 催 化 剂 加 热 、 加 压 催 化 剂 加 热 、 加 压 重油经裂化、裂解可获得很多化工原料 在 加热 和 催化剂 作用下，石油可通过 结构的重新调整 ， 使 链状烃转化为环状烃 目前，绝大部分石油作为 燃料 使用 蒸馏 分馏 干馏 操作 过程 原理 目的 加热和冷 凝 加热和冷 凝 隔绝空气加强热 物理变化 物理变化 复杂的物理变化和 化学变化 分离 精炼 加工煤 比较 分馏、蒸馏、干馏 2、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 （ 1）聚乙烯的生成 加聚反应 H 2 C C H 2

5、nH 2 C C H 2n 链节 H 2 C C H 2 聚合度 单体 塑料、合成橡胶、合成纤维 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 H 2 C C H 2 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。 又因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 。 加聚反应 （ 2）高分子化合物及其特征 相对分子质量 很大 ,是 混合物 ,无固定的熔沸点。 知识扩展 涤纶、

6、锦纶、醇酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂等 合成高分子化合物都是由 缩聚反应 制得 常用塑料在 自然环境降解速率很慢 ，随着合成 材料大量生产和使用，急剧增加的废弃物造成巨大 环境压力。 C O O HC O H O H 2 C C H 2 O HH O C O OC O C H 2 C H 2 n + ( 2 n - 1 ) H 2 O n n+ 对 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 聚 酯 纤 维 （ 涤 纶 ） 知识回顾 1、通常所说的三废是指 、 和 。 2、绿色食品是指 的食品， 白色污染是指 。 废渣 废气 废水 塑料垃圾 无污染、无公害 一、化学在环境保护上的应用 1对环境情况进行监测： 对

7、污染物的存在形态、 含量进行分析和鉴定。 2治理三废： 对生产过程中产生的废气、废水和 废渣进行处理，减少环境污染，实 现资源的回收利用。 3寻找源头治理环境污染的生产工艺， 实施清洁生产 绿色化学 二、介绍几类环境污染及其防治 1大气污染 主要污染物 : SO2、 NO、 NO2、 H2S、 CxHy、颗粒物、 氟化物（ F）、铅及其化合物（ Pb）、 来源 : 煤、石油的燃烧 ,矿石冶炼 ,汽车尾气 ,工业废气等 危害 : 危害人类健康，影响植物生长 破坏建筑材料，改变地球气候 酸雨是指 PH5.6 的酸性降水 2水体污染 水污染的来源： 工业废水、农业用水、生活污水。 水污染的危害： (

8、1)危害人的健康： 水污染后，通过饮水或食物链，污染物进入 人体，使人急性或慢性中毒。 (2)对工农业生产的危害 (3)水的富营养化的危害 三、绿色化学与 “ 原子经济 ” 绿色化学 的核心就是要利用化学原理从 源 头上 减少和消除工业生产对环境的污染。 绿色化学的主要特点： 1、充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原 料； 2、在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废 物向环境排放； 3、提高原子的利用率，力图使所有作为原料的 原子都被产品所消纳，实现“ 零排放 ”； 4、生产出有利于环境保护、社区安全和人体健 康的环境友好的产品。 91页 原子经济 性反应 高选择性 反应 无毒无害 原料 可

9、再生资源 环境友好产品 （安全、能降解 可再生利用） 1、安全的生产工艺 2、应用无毒无害的催化剂 3、应用无毒无害的溶剂 4、提高能源的利用率 原子利用 率 100% 理想的化学生产方式（ 原子经济 ）： 使反应物的原子 完全转化 为期望的最终产物 课堂 练习 以乙烯为原料通过氯代乙醇法生产环氧乙烷，其原子利用率为： 采用银催化一步合成环氧乙烷的原子利用率为： 100。 = 期 望 产 物 的 总 质 量原 子 利 用 率 生 成 物 的 总 质 量 1、下列环境问题与化石燃料无关的是 （ ） A、酸雨 B、光化学烟雾 C、水华 D、温室效应 2、下列制取乙醇的反应中，符合绿色化学观念，原子经 济性最强的是 （ ） （ 1） CH2 CH2 + H2OCH 3CH2OH （ 2） CH3COOC2H5 + H2OCH 3COOH + CH3CH2OH （ 3） CH3CH2Br + H2OCH 3CH2OH + HBr 典型例题：