高中化学课件必修二《第四章 第二节 资源综合利用环境保护》

高中化学课件必修二《第四章 第二节 资源综合利用环境保护》

第二节 资源综合利用 环境保护 一、煤、石油、天然气的综合利用 14 二月 2021 学科网 煤的组成：复杂的混合物，含有 C 、 H 、 O 、 N 、 S 等元素。 煤 —— 由有机物和少量无机物组成的复 杂混合物。（ C H O N S 等） 1 ：煤的干馏 干馏 —— 隔绝空气加强热，使之发生化学反应的过程 。 煤 干馏 焦炉气 粗氨水 煤焦油 焦炭 H 2 CH 4 C 2 H 4 CO H 2 S 等 NH 3 .H 2 O NH 4 + 苯 甲苯 二甲苯 酚 萘等 沥青 分馏 C 分馏是物理变化， 干馏是化学变化。如 煤中不含有煤焦油，干馏后才得到。 对比理解记忆： 焦炉气 ： H 2 CH 4 C 2 H 4 CO 水煤气 ：　 CO 和 H 2 液化石油气 ： C 3 ~C 5 　烃 C(s) + H 2 O(g) CO(g) + H 2 (g) 高温 水煤气 CO(g) + 2H 2 (g) CH 3 OH( l ) 催化剂 液化： 3. 煤的液化 （化学变化） 直接液化 —— 使煤与 H 2 作用生成 液体燃料 。 间接液化 —— 先将煤转化为 CO 和 H 2 , 在催化合 成 CH 3 OH 。 2. 煤的气化： 把煤中的有机物转化为可燃气体的过程。 属于化学变化。 学科网 ☆ 知识运用：煤的气化和液化 1) 为了减少煤的燃烧对环境的污染可采取的措施是： ① . ② . 改进煤的燃烧技术、改善煤的排烟设备； 设法把煤转化成清洁的燃料 2) 是使煤转化为清洁能源的有效途径，同时煤的 也得到了提高。 煤的气化和液化 燃烧热效率 C(s) + H 2 O CO(g) + H 2 (g) 高温 由煤先制 CO 和 H 2 ，然后再制甲醇，这个过程属 于 。 煤的气化和液化 CO(g) + 2H 2 (g) CH 3 OH(l) 催化剂 二、石油 ( 混合物） —— 主要成分烷烃、环烷烃和芳香烃 。 1 ：石油的分馏 —— 利用各组分沸点不同，进行多级蒸馏的过程。（物理变化、得馏分） 溶剂油 C 5 ～ C 8 汽 油 C 5 ～ C 11 航空煤油 C 10 ～ C 15 煤油 C 11 ～ C 16 柴油 C 15 ～ C 18 重油： C 18 以上的烷烃 （润滑油、石蜡、沥青 ) 重油 : C 18 以上的烷烃， 石蜡主要由正构烷烃 CnH2n+2 组成。 碳原子数一般为 22-36 ，主要为 22 烷 28 烷 分馏得到的汽油，主要是各种烷烃， 分馏汽油 不能 使高锰酸钾 溶液褪色 2 ：石油的 裂化 —— 化学变化，大分子转化为小分子。 裂化 目的： 提高汽油的 产量 ( 主要 ) ， 和质量 . 含热裂化和催化裂化 裂解 ：深度裂化。 ( 化学变化 ) . 目的： 获得化工产品 -- 三烯 三烯： 乙烯，丙烯， 1 ， 3 丁二烯 催化剂 苯 甲苯 提高汽油的质量 分馏得到的汽油，主要是各种烷烃， 分馏汽油 不能 使高锰酸钾 溶液褪色； 裂化或裂解汽油中含有烯烃，能使高锰酸钾溶液褪色。 ☆ 工业上乙烯的主要生产方法是 。 石油的裂解 重整 ： 把直链烃的分子结构 转化成芳香烃 或具有支链的 烷烃异构体。 学科网 ☆ 石油的裂化与裂解 1 ）对石油进行裂化和裂解的主要目的是什么？ 2 ）何谓的裂化？ 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程。 3 ）裂解： 裂解又叫深度裂化，更高温度下的裂化叫裂解（ 700 0 C ～ 800 0 C 或更高温度） --- 目的获取三烯 ☆ 工业上乙烯的主要生产方法是 。 石油的裂解 注意： 分馏汽油，主要是各种烷烃 ， 分馏汽油不能使高锰酸钾溶液褪色； 裂化或裂解汽油 中含有烯烃，能使高锰酸钾溶液 褪色 。 5 ）重整： 把直链烃的分子结构 转化成芳香烃 或具有支链的烷烃异构体。 提高汽油的质量 为了获得更多的轻质油 （或为了 提高汽油的产量） ① 化石燃料的产品 —— 三大合成材料 塑料、合成橡胶、合成纤维 —— 加成聚合反应（即加聚反应） 方法：将 双键 改为 单键 ，将原来连在 不饱和碳原子上的其它原子（或原子团） 写在链节的上方或下方。 聚乙烯 nCH 2 ＝ CH 2 [ CH 2 － CH 2 ] n   催化剂 以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 催化剂 nCH 2 =CH-CH 3 nCH 2 =CH [ CH 2- CH ] n 催化剂 Cl Cl [ CH 2- CH ] n CH3 ( 讨论 1) 写出加聚合成下列高分子的化学方程式： 1 聚乙烯 2 聚氯乙烯 3 聚丙烯 4. 聚苯乙烯 催化剂 nCH 2 =CH [ CH 2- CH ] n PVC 塑料 nCH 2 =CH 2 [ CH 2 — CH 2 ] n （单体） （链节） (n 为聚合度 ) 加成聚合反应（加聚反应） 缩合聚合反应（缩聚反应） 单体间（小分子）相互反应而成高分子化合物， 同时还生成小分子 （如水、氨等分子）的反应。 见资料卡片 环境保护 与 绿色化学 北大校园 2010 年 3 月北京沙尘暴 死鱼事件 沉鱼 落雁 闭月 羞花 美人已远去，现代版的“沉鱼落雁闭月羞花”让我们看到了现实中环境的不堪，甚至重重地敲响了环境保护的警钟！ 全球面临的十大环境问题 4. 土地沙漠化 3. 臭氧层破坏 酸雨污染 6. 水环境污染与水资源危机 5. 森林面积减少 2. 温室效应或气候变暖 7. 水土流失 8. 城市垃圾成灾 9. 大气环境污染 10. 物种灭绝与生物多样性锐减 酸雨的形成 乐山大佛遭受酸雨腐蚀 温室效应 北极熊的无奈 臭氧空洞 南极上空出现的臭氧层空洞 　 臭氧层好比是地球的 “ 保护伞 ” ，阻挡了太阳 99% 的紫外线辐射 , 具有保护地球上生物免遭紫外线过量辐射的作用。 家用冰箱中的制冷剂（氟氯代烷）和汽车尾气中的氮氧化物在破坏臭氧层中的反应中起着催化剂的作用。其原理为： Cl+O 3 = ClO+O 2 ClO+O = O2 + Cl 总反应： O 3 + O = 2O 2 臭氧层的保护 为了保护臭氧层，国际社会要求各国减少并逐步 禁止氟氯烃 等消耗臭氧层的物质 的排放 ，发达国家要求到 2000 年停止使用氟氯烃，发展中国家则在 2016 年冻结使用， 2040 年淘汰； 并组织人力物力研制新型的制冷系统。 水华 这种由于水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染叫做水体的富营养化。当水体发生富营养化时，由于缺氧，致使大多数水生动、植物不能生存。它们的遗骸在水底腐烂沉积，使水质不断恶化，影响渔业生产，并通过 食物链 危害人体健康。 由于含 N 、 P 的物质在分解的过程中，大量消耗溶解在水中的氧，并产生大量的养分，使藻类和其他浮游生物大量繁殖。由于占优势的浮游生物的颜色不同，使水面呈现蓝色、绿色、红色等。 这种现象在 江河、湖泊 中出现称为“ 水华” ， 在 海湾 出现叫做 “赤潮”。 P —— 来自含磷洗涤剂和农业滥用磷肥等； N —— 来自蛋白质和农业滥用氮肥等； 水体富营养化 ----- 赤潮 ( 海湾出现 ) 水华 ( 江河、湖泊中出现 ) 。 5. 水体富营养化 起因 : 大量使用氮肥、磷肥、含磷洗涤剂 , 生活污水中常含有过量的 N 、 P 等营养物质 . 这些物质流入湖泊、海湾 , 使海水中富集 N 、 P 等植物营养物质 . 危害 : 引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖 . 这些生物集中在水层表面进行光合作用释放 O 2 , 使表层海水溶解氧达饱和 , 从而阻止了大气中的 O 2 溶入海水 , 而大量死亡的海藻在分解时却要消耗水中的 O 2 , 使水中含氧量急剧减少 , 使鱼类死亡 水华 水华是 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 （如蓝藻 、绿藻、硅藻等）的迅猛生长， 水一般呈蓝色或绿色。 淡水中“水华”造成的最大 危害是： 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“水华”的次 生代谢产物 MCRST 能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁 人类的健康和生存。 白色污染 起因 : 废弃塑料制品垃圾难于被生物降解 , 如一次性使用聚苯乙烯杯、盒等所带来的污染 . 危害 : 此材料可破坏土壤结构 , 影响市容卫生 , 且焚烧时产生一级致癌物二垩英 . 目前一次性塑料制品逐步被”绿色制品” —— 聚乳酸代替 , 这种物质可 60 天自行降解为 CO 2 和 H 2 O 绿色化学 环境保护与绿色化学 绿色化学的核心就是利用 化学原理 从 源头上减少和消除 工业生产对环境的污染。 原子经济：反应物的原子 全部 转化为期望的最终产物，也就是原子利用率为 100% 。 原子利用率＝（预期产物的分子量／全部生成物的分子量总和） ×100 ％ 原子利用率 =25.4% 原子利用率 =100% 下列变化属于物理变化的是 （　 ） Ａ、煤的气化　　　Ｂ、石油的分馏　　Ｃ、石油的裂解　　Ｄ、煤的干馏 B 某工厂利用铜屑制硝酸铜。你认为可以用哪些 方法？哪种最好？ 利用铜屑制硝酸铜可以采用以下三种方法： 铜与浓硝酸反应； 铜与稀硝酸反应； 铜与氧气反应后，再与硝酸反应。 从原子经济性的角度考虑，从最大限度地减少废 物的排放的角度考虑，采用铜与氧气反应后，再 与硝酸反应的方法是最好的。 请把左侧的化学物质与右侧的环境问题联系起来 SO 2 、 NO 2 氟利昂 洗涤剂 （生活污水） CO 2 温室效应 水体富营养化 （赤潮） 酸雨 臭氧层破坏 白色污染 塑料 汽油 空气中铅、 CO 超标 思考与交流 分离固体和液体的一种操作（ 目的是得到固体 ） 分离固体和液体 ( 或 沸点不同的 两种 液体 ) 的操作 （目的是得到液体） 分离沸点不同的液体混合物。 根据 各成分的 沸点不同 ，进行一一分离的操作。 蒸发： 蒸馏： 分馏： 水银球在支管处 下进上出 石油的分流装置图→ 注意点 各仪器的名字？ 温度计的插法？ 冷凝器中的水流方向？ 实验室分馏石油 保护环境 从我做起