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第四章化学与可持续发展,Ag,Al,Au,Cu,Fe,Mg,Co,Mn,三废,废气、废水、废渣,煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料,优点提供能量、化工原料,缺点不可再生、环境污染,一、煤的综合利用1、煤的组成,组成元素主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素等）组成成分是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。,煤的结构模型,,无机物少量,有机物,,C元素大量,H、O、N、S等元素少量,无机盐等,,污染环境,,COx、NOx、SO2烟尘,煤的组成,1、煤的组成,煤直接作燃料利用率低并污染环境,煤的综合利用,煤的干馏,煤的气化,煤的液化,,,获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用，保护环境,煤的干馏实验装置图,实验装置1,实验装置2,2、煤的综合利用（1）煤的干馏①煤的干馏原理把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。,（2）煤的气化,将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。,中热值气,高热值气,将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。,（3）煤的液化,如,二、石油的综合利用1、石油的组成元素,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。（还有水分、盐分等杂质）,石油的主要成分,2、石油的炼制除水脱盐后,（1）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离成简单混合物的过程。,比较蒸馏、分馏、干馏,3、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的（2）裂化的原理石油的裂化是。,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。,提高轻质液体燃料的产量。,3裂解深度的裂化。,裂解的目的获得乙烯、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,石油的成分烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。,分馏,常压蒸馏汽油、煤油和柴油等；,减压蒸馏重油、沥青等。,裂化,原料重油目的提高轻质液体燃料汽油、煤油、柴油等的产量，特别是提高汽油的产量。,原料石油分馏产品即轻质油包括石油气目的获得工业上的“三烯二烷”（乙烯、丙烯，1，3-丁二烯）。,在加热和催化剂作用下，链状烃转化为环状烃。,裂解,,,重整,25,,,,产量提高,,,三、天然气的综合利用天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成和生产等。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。,氨,甲醇,液化天然气公交车,天然气灶,用途（1）化石燃料（2）化工原料合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物（3）可燃冰CH4nH2O,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、天然气,相对分子质量很大，属于高分子化合物,加聚、缩聚,三大合成材料,塑料、合成橡胶、合成纤维,综合利用的意义物尽其用、保护资源，创造出更多产品,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机玻璃,酚醛塑料,合成纤维,科学视野壁虎的脚与胶黏剂,思考与交流1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。2、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用请用必要资料和数据作为论据。,,1、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。,第二课时,,,,绿色化学理念（防治优于治理）,核心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“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”。从学科观点看是化学基础内容的更新。（改变反应历程）从环境观点看强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）从经济观点看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）热点原子经济性反应物原子全部转化为最终的期望产物，原子利用率为100,原子利用率25.4,原子利用率100,,,,,绿色化学对于化学反应提出了“原子经济性”（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）（）,A,＋C2H5Cl→,＋HCl,B,＋C2H5OH→,＋H2O,C,＋CH2＝CH2→,→,,＋H2→,C,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。,背景知识回顾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、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日益突出的今天，化学工作者所面临的重要任务是对的检测、的治理、寻找从源头上治理的生产工艺。2、化学在三废治理过程中的重要作用,环境情况,环境污染,三废,二、环境保护与绿色化学,1、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污染问题。3、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如水华、赤潮、酸雨、光化学烟雾,环境污染的分类,按环境要素分大气污染、水体污染、土壤污染。按人类活动分工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。按造成污染的性质、来源分化学污染、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。,思考与交流1、硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。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。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。,酸雨是指PH≤5.6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。酸雨主要是由化石燃料的燃烧、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的。,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，它比硫氧化物的消除难度大，一般采用CH4、H2、NH3等在Pt、Pd等催化作用下是氮氧化物还原，转化为N2、CO2、H2O等无害气体。CH44NO24NOCO22H2OCH44NO2N2CO22H2O,Pt,400500℃,Pt,400500℃,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。,赤潮是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。,返回,白色污染,1、由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制品带来的环境污染就是“白色污染”。,2、白色污染的危害；,3、白色污染的治理A、废弃塑料的再利用（如直接作为材料、制作单体和燃料油、制作气体等）；B、制造易降解材料。,
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