第四章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展2/1/2023第二節(jié)資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)第一課時(shí)三廢:廢氣、廢水、廢渣

煤、石油和天然氣仍然是人類使用的主要能源，也是三種重要的化石燃料。優(yōu)點(diǎn):提供能量、化工原料缺點(diǎn):不可再生、環(huán)境污染形成：古代動(dòng)植物經(jīng)過(guò)上一萬(wàn)年的復(fù)雜變化形成的，屬不可再生資源。信息：《海洋石油》根據(jù)石油專家以往的推算,地球上石油只能使用40—50年，煤炭還有不到100年。結(jié)論：實(shí)現(xiàn)煤炭、石油的綜合利用，提高他們的利用率減少化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染。一、煤、石油、天然氣的綜合利用1.煤的綜合利用①煤的成分？②煤的綜合利用有哪些途徑，相應(yīng)的產(chǎn)物又有哪些？③煤的干餾是物理變化還是化學(xué)變化？帶著問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)無(wú)煙煤褐煤泥煤閱讀P95-96煤炭的主要組成煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜的混合物，含有C、H、O、N、S等元素。一、煤、石油、天然氣的綜合利用1.煤的綜合利用煤的組成無(wú)機(jī)物(少量)無(wú)機(jī)鹽等

有機(jī)物C

元素—大量H、O、N、S

等元素

—少量污染環(huán)境COx、NOx、SO2

煙塵一、煤、石油、天然氣的綜合利用1.煤的綜合利用煤直接作燃料——利用率低并污染環(huán)境（1）煤的干餾①煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過(guò)程②煤的干餾產(chǎn)物：焦?fàn)t煤氣、煤焦油、焦炭復(fù)雜物理、化學(xué)變化煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖一、煤、石油、天然氣的綜合利用1.煤的綜合利用煤干餾的主要產(chǎn)品和用途一、煤、石油、天然氣的綜合利用1.煤的綜合利用⑵煤的氣化在一定條件下把煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。主要反應(yīng)是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高溫⑶煤的液化在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料直接液化煤與氫氣作用生成液體燃料間接液化先轉(zhuǎn)化為CO和H2，再在催化劑作用合成甲醇

CO+2H2CH3OH（甲醇）一定條件一、煤、石油、天然氣的綜合利用2.天然氣的利用天然氣的主要成分是甲烷綜合利用：A、燃料——清潔能源B、化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成兩碳或多碳有機(jī)物、可燃冰CH4·nH2OCH4＋H2OCO＋3H2催化劑高溫2CH4CH≡CH+3H2一定條件天然氣灶液化天然氣公交車一、煤、石油、天然氣的綜合利用3.石油的綜合利用帶著問(wèn)題來(lái)學(xué)習(xí)（1）石油的組分主要有哪些？（3）石油分離的原理和方法是什么？（4）分餾與蒸餾區(qū)別是什么，是物理變化還是化學(xué)變化（5）石油分餾后餾分有哪些，每一種餾分是純凈物還是混合物（2）石油的綜合利用有哪些途徑？一、煤、石油、天然氣的綜合利用3.石油的綜合利用（1）石油的組成組成元素：主要是碳、氫元素組成成分：各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物（2）石油的分餾原理：利用原油中各組分沸點(diǎn)的不同，將復(fù)雜的混合物分離成較簡(jiǎn)單和更有用的混合物的過(guò)程。分餾：對(duì)多組分混合物在控溫下先后、連續(xù)進(jìn)行的兩次或多次蒸餾。一、煤、石油、天然氣的綜合利用3.石油的綜合利用25%一、煤、石油、天然氣的綜合利用3.石油的綜合利用（3）石油的催化裂化

在催化劑作用下，將含碳原子較多、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為含碳原子較少、沸點(diǎn)較低的汽油（裂化汽油）等。C16H34

C8H18+C8H16

催化劑加熱、加壓催化劑加熱、加壓

C8H18C4H10+C4H8

一、煤、石油、天然氣的綜合利用3.石油的綜合利用（4）石油的裂解(深度裂化)

用比裂化更高的溫度使長(zhǎng)鏈的烴分子斷裂成碳原子數(shù)較少的氣態(tài)烴分子和少量的液態(tài)，獲取有機(jī)化工原料，獲得工業(yè)上的“三烯二烷”（乙烯、丙烯，1，3-丁二烯、甲烷、乙烷）催化劑加熱、加壓CH４+C３H６

C４H10C４H10催化劑加熱、加壓C２H４+C２H６

石油的裂化和裂解：石油的裂化和裂解都是將碳原子數(shù)較多、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為碳原子數(shù)較少、沸點(diǎn)較低的汽油的過(guò)程。裂化的目的:裂解(深度裂化)的目的:提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量獲得乙烯、丙烯、丁烯、甲烷、乙烷等重要化工基本原料。C16H34→C8H18+C8H16C4H10→C2H4+C2H6C4H10→CH4+C3H6直餾汽油：飽和烷烴裂化汽油：含有不飽和烴⑶石油的催化重整：在加熱和催化劑的作用下，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯或甲苯等。3、石油的組成及其綜合利用分餾是分離提純沸點(diǎn)相近的混合液體的一種方法，它實(shí)質(zhì)上就是多次蒸餾。如石油的分餾。干餾、分餾和蒸餾的區(qū)別：干餾是固態(tài)物質(zhì)隔絕空氣加強(qiáng)熱發(fā)生分解反應(yīng)的過(guò)程，屬于化學(xué)反應(yīng)。如：煤的干餾。蒸餾是液態(tài)混合物在不需要隔絕空氣情況下加熱發(fā)生的液體氣化再冷凝的過(guò)程。屬于物理變化。方法：將雙鍵改為單鍵，將原來(lái)連在不飽和碳原子上的其它原子（或原子團(tuán)）寫在鏈節(jié)的上方或下方。聚乙烯nCH2＝CH2[CH2－CH2]n

催化劑二、以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料在聚乙烯中，n稱為聚合度，表示高分子化合物中的數(shù)目，n有的相同，有的不同，所以它是混合物。單體為

CH2＝CH2

,鏈節(jié)為-CH2－CH2-

。

加聚反應(yīng)聚合反應(yīng)：由相對(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對(duì)分子質(zhì)量大的高分子的反應(yīng)。此反應(yīng)屬于乙烯的加成反應(yīng)，所以這種聚合反應(yīng)又叫加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)。三大合成材料:塑料、合成橡膠、合成纖維綜合利用的意義：物盡其用、保護(hù)資源，創(chuàng)造出更多產(chǎn)品聚氯乙烯塑料聚乙烯塑料聚丙烯塑料聚苯乙烯塑料聚四氟乙烯聚甲基丙烯酸甲酯——有機(jī)玻璃酚醛塑料合成纖維1.下列物質(zhì)中，有固定熔沸點(diǎn)的是（）A．汽油B．煤C．苯D．煤焦油課堂練習(xí)C

2.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．石油是只含有的烷烴，可以通過(guò)石油的分餾得到汽油B．含以上烷烴的重油經(jīng)過(guò)催化裂化可以得到汽油C．石油的分餾是一個(gè)化學(xué)過(guò)程D．石油裂解得到的裂解氣中含不飽和的烯烴C“三廢”污染及其防治（廢氣廢水廢渣）二、環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)大氣污染物主要來(lái)自化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣及其攜帶的顆粒物。工業(yè)生產(chǎn)中的廢水往往含有復(fù)雜的成分，任意排放會(huì)導(dǎo)致土壤、水源的污染，需要經(jīng)過(guò)多步處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。廢渣等固體廢棄物的處理兼有減少環(huán)境污染和資源回收利用兩個(gè)重要目的。綠色食品是指無(wú)污染、無(wú)公害的食品，白色污染是指塑料垃圾。P101思考與交流酸雨是指PH≤5.6的酸性降水，其主要成分是硫酸和硝酸，屬于嚴(yán)重的大氣污染現(xiàn)象，會(huì)區(qū)域性或隨風(fēng)漂移形成對(duì)土壤肥力、森林、水生動(dòng)植物和建筑物等的大范圍危害。酸雨主要是由化石燃料的燃燒、金屬礦物的冶煉、生產(chǎn)和使用硫酸、硝酸的工廠等排放的硫氧化物和氮氧化物所造成的。“空中的死神”——酸雨酸雨是怎樣形成的？SO2→H2SO3→H2SO4NO2→HNO3酸雨的危害有哪些？1.酸化土壤,使土壤養(yǎng)分流失并失去活性2.酸化水資源,使魚類減少甚至滅絕3.侵蝕建筑物、橋梁等4.侵蝕國(guó)家保護(hù)文物防治酸雨,降低煤燃燒時(shí)向大氣中排放二氧化硫,工業(yè)上將生石灰和硫煤混合燃燒,請(qǐng)寫出此法“固硫”的化學(xué)方程式:SO2+CaO=CaSO32CaSO3+O2=2CaSO4再如，機(jī)動(dòng)車輛的尾氣排放也同樣需要控制，其中的氮氧化物還是光化學(xué)污染的主要成因，它比硫氧化物的消除難度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物還原，轉(zhuǎn)化為N2、CO2、H2O等無(wú)害氣體。

CH4+4NO2======4NO+CO2+2H2O

CH4+4NO======2N2+CO2+2H2OPt400~500℃Pt400~500℃水華是淡水中的一種自然生態(tài)現(xiàn)象，是由于水的富營(yíng)養(yǎng)化引起藻類（如藍(lán)藻、綠藻、硅藻等）的迅猛生長(zhǎng)，水一般呈藍(lán)色或綠色淡水中“水華”造成的最大危害是：飲用水源受到威脅，藻毒素通過(guò)食物鏈影響人類的健康，藍(lán)藻“水華”的次生代謝產(chǎn)物MCRST能損害肝臟，有促癌效應(yīng)，直接威脅人類的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻類、原生動(dòng)物或細(xì)菌異常增殖或聚集而引起海水變色的現(xiàn)象。實(shí)際上，赤潮并不一定都是紅色的，它可因引發(fā)赤潮的生物種類和數(shù)量不同而呈現(xiàn)出不同顏色。返回綠色化學(xué)

二、環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)綠色化學(xué)的核心就是利用化學(xué)原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。原子經(jīng)濟(jì)：反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，也就是原子利用率為100%。原子利用率＝（預(yù)期產(chǎn)物的分子量／全部生成物的分子量總和）×100％原子利用率=44g/（44g+111g+18g）=25.4%原子利用率=100%P101注釋1綠色化學(xué)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)提出了“原子經(jīng)濟(jì)性”（原子節(jié)約）的新概念及要求。理想的原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)是原料分子中的原子全部轉(zhuǎn)變成所需產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)零排放。下列幾種生產(chǎn)乙苯的方法中，原子經(jīng)濟(jì)性最好的是（反應(yīng)均在一定條件下進(jìn)行）（）A

＋C2H5Cl→＋HClB

＋C2H5OH→＋H2OC

＋CH2＝CH2→→D

＋HBr

→

＋H2→C綠色化學(xué)特點(diǎn)P101綠色化學(xué)示意圖

二、環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)1．充分利用資源和能源，采用無(wú)毒、無(wú)害的原料；2．在無(wú)毒、無(wú)害的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以減少向環(huán)境排放廢物；3．提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產(chǎn)品所消納，實(shí)現(xiàn)“零排放”；4．生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產(chǎn)品。[課堂練習(xí)]某工廠利用銅屑制硝酸銅。你認(rèn)為可以用哪些方法？哪種最好？A、銅與濃硝酸反應(yīng)；B、銅與稀硝酸反應(yīng)；C、銅與氧氣反應(yīng)后，再與硝酸反應(yīng)。解析：從原子經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，從最大限度地減少?gòu)U物的排放的角度考慮，采用銅與氧氣反應(yīng)后，再與硝酸反應(yīng)的方法是最好的。1998摩洛哥干旱羊上樹

請(qǐng)看以下數(shù)據(jù)：1．全世界每年消耗的化石燃料，20世紀(jì)初不足15億噸，70年代初達(dá)70－80億噸２．人類每年都在制造成千上萬(wàn)種新化學(xué)品，有毒化學(xué)品已達(dá)400萬(wàn)噸南極企鵝體內(nèi)也檢驗(yàn)出滴滴涕，北極附近冰蓋層,鉛汞含量不斷上升。污染到處存在,世界已無(wú)凈土1986年4月,烏克蘭基輔北部切爾諾貝利核電站4號(hào)反應(yīng)堆爆炸,放射性物質(zhì)大量外瀉,造成31人死亡,237人受放射性傷害。沙塵暴:央視《東方時(shí)空》：毒患籠罩下的天津癌癥村根據(jù)村民的不完全統(tǒng)計(jì)，自1999年以來(lái)，西堤頭村和劉快莊村各種癌癥患者有232人，平均年齡51歲，最小的才7歲，已經(jīng)死亡172人，其中肺癌、肝癌和腸癌的患病比例最高。兩個(gè)村的總?cè)丝诖蠹s是1.3萬(wàn)，癌癥發(fā)病率達(dá)到了178/萬(wàn)，是全國(guó)癌癥平均發(fā)病率7/萬(wàn)的25倍多。

2月