第四章化學與自然資源的開發(fā)利用 第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護 第1課時 當前地球正面臨的嚴重問題 化石能源越來越少環(huán)境問題越來越嚴重保護環(huán)境已成為實現(xiàn)人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要課題 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 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 提供能量 化工原料 缺點 不可再生 環(huán)境污染 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 一 煤的綜合利用1 煤的組成 組成元素 主要是碳元素 還有少量的H O N P S 鹵素等 組成成分 是由多種有機物 無機物組成的復雜混合物 煤的結(jié)構(gòu)模型 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 無機物 少量 有機物 C元素 大量 H O N S等元素 少量 無機鹽等 污染環(huán)境 COx NOx SO2煙塵 煤的組成 1 煤的組成 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 煤的綜合利用 煤的干餾 煤的氣化 煤的液化 獲得潔凈的燃料和多種化工原料 物盡其用 保護環(huán)境 煤直接作燃料 利用率低并污染環(huán)境 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 煤的干餾實驗裝置圖 實驗裝置1 實驗裝置2 2 煤的綜合利用 1 煤的干餾 煤的干餾原理 把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 煤干餾的產(chǎn)物有哪些 將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程 叫做煤的干餾 焦爐煤氣 煤焦油 焦炭 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 表4 2煤干餾的主要產(chǎn)品和用途 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 2 煤的氣化 將煤中的有機物及碳轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程 水煤氣 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化液體燃料的過程 分為直接液化和間接液化 3 煤的液化 如 直接液化 間接液化 煤與氫氣作用生成液體燃料 先轉(zhuǎn)化為CO和H2 再在催化劑作用下合成甲醇 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 二 石油的綜合利用1 石油的組成元素 主要是碳 氫元素 是由各種烷烴 環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物 還有水分 鹽分等雜質(zhì) 石油的主要成分 2 石油的煉制 除水脫鹽后 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 結(jié)合P96圖 46思考 石油分餾的產(chǎn)品有哪些及其用途 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 石油分餾示意圖 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 石油的分餾 利用原油中各組分沸點的不同 將復雜的混合物分離成較簡單和更有用的混合物的過程 石油的常壓蒸餾產(chǎn)品 重油的減壓蒸餾產(chǎn)品 燃料油 柴油 潤滑油 石蠟 瀝青 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 比較蒸餾 分餾 干餾 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 石油的催化裂化 在催化劑作用下 將含碳原子較多 沸點較高的烴斷裂為含碳原子較少 沸點較低的汽油等 裂化的目的 提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 石油的裂解 深度的裂化 用比裂化更高的溫度使長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) 獲取有機化工原料 如乙烯等 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 裂解的目的 獲得乙烯 丙烯 甲烷等重要化工基本原料 乙烯的產(chǎn)量是一個國家石化水平的標志 C16H34C8H18 C8H16 催化劑 加熱 加壓 十六烷 辛烷 辛烯 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 C8H18C4H10 C4H8 催化劑 加熱 加壓 丁烷 丁烯 辛烷 C4H10CH4 C3H6 催化劑 加熱 加壓 甲烷 丙烯 丁烷 C4H10C2H6 C2H4 催化劑 加熱 加壓 乙烷 乙烯 丁烷 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 石油的催化重整 在加熱和催化劑的作用下 可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整 使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴 如苯 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 除去原油中的鹽和水 減少能耗及對設(shè)備的腐蝕 利用加熱和冷凝 把石油分成不同沸點范圍的產(chǎn)物 石油氣 汽油 煤油 柴油 石蠟油 潤滑油 重油等 輕質(zhì)液體燃料 裂化汽油 在一定條件下使用催化劑并加熱 把相對分子質(zhì)量大 沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小 沸點較低的烴 采用比裂化更高的溫度 使其中的長鏈烴斷裂成乙烯 丙烯等小分子 乙烯 丙烯 丁二烯等 有機化工的原料 重油 原油 原油 燃料油 潤滑油 石油煉制 在加熱和催化劑作用下 對直鏈烷烴的結(jié)構(gòu)進行重新調(diào)整 使其轉(zhuǎn)化成帶支鏈的烷烴或環(huán)狀烴 燃料油 潤滑油 苯的同系物及其它芳香烴 注 石油的分餾是物理變化 催化裂化 裂解 催化重整是化學變化 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 閱讀教材P96資料卡片 甲烷水合物 用途 1 化石燃料 2 化工原料 合成氨 生產(chǎn)甲醇 合成多個碳原子的有機化合物 3 可燃冰CH4 nH2O 三 天然氣的綜合利用 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 天然氣灶 液化天然氣公交車 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 俄天然氣管道通向中國 德國天然氣汽車 從煤 石油和天然氣中獲得基本化工原料 四 合成材料1 原料 2 合成材料基本特征 3 合成材料的合成原理 例如 乙烯合成聚乙烯 丙烯合成聚丙烯 石油 煤 天然氣 相對分子質(zhì)量很大 屬于高分子化合物 加聚 縮聚 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 4 聚乙烯與高分子化合物 1 聚乙烯的生成 2 高分子化合物及其特征 相對分子質(zhì)量很大 是混合物 無固定的熔沸點 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 CH2 CH2 CH2 CH2 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 加聚反應(yīng) 聚合反應(yīng) 由相對分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對分子質(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 保護資源 創(chuàng)造出更多產(chǎn)品 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 聚丙烯 單體 CH2 CHCH3 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 聚苯乙烯 單體 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 聚甲基丙烯酸甲酯 有機玻璃 單體 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 酚醛塑料 單體 苯酚 甲醛 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 聚四氟乙烯 單體 CF2 CF2 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 思考與交流 1 目前 回收利用廢舊合成材料有很多途徑 請查閱資料了解有哪些途徑 并試著從環(huán)境保護和經(jīng)濟成本等方面作出評價 2 你認為應(yīng)該限制生產(chǎn) 使用聚苯乙烯塑料快餐盒 還是回收利用 請用必要資料和數(shù)據(jù)作為論據(jù) 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 1 回收利用廢舊合成材料主要有三種途徑 一是通過熔融再生重新作成多種有用的材料 二是采用熱裂解或化學處理的方法使其分解 用于制備多種化工原料 三是將廢舊合成材料作為燃料使用 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 科學視野 壁虎的腳與膠黏劑 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 正方觀點舉例 1 生產(chǎn)和使用合成材料可以更加合理的開發(fā)和利用自然資源 2 生產(chǎn)和使用合成材料可以使利用太陽能變的方便 經(jīng)濟和實用 3 用合成材料替代木材 棉花 天然橡膠等 有利于生態(tài)環(huán)境的保護 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 反方觀點舉例 1 生產(chǎn)和使用合成材料等自然界原本沒有的物質(zhì) 超出環(huán)境的自然消化能力 這不是科技的進步 而是異化和倒退 2 廢舊合成材料的回收和利用并不容易 甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本 經(jīng)濟上考慮根本不合算 3 天然的東西是最好的 我們應(yīng)該提倡 回歸自然 的綠色生活方式 拒絕生產(chǎn)和使用合成材料 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 隨堂練習 A 1 石油加工的主要目的是 A 將石油按其成分的沸點不同加以分離B 將石油按飽和與不飽和烴加以分離C 得到碳原子數(shù)多的烴類D 將石油中烷烴 環(huán)烷烴和芳香烴分開 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料 2 用重油制取丙烯的方法是 A 減壓分餾B 干餾C 裂化D 裂解 D 3 石油裂解的目的是 A 提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量B 主要提高汽油的產(chǎn)量C 獲得短鏈不飽和烴D 改善汽油的質(zhì)量 C 以煤 石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料