资源综合利用环境保护概论课件.ppt

1.煤、石油和天然气的综合利用2.环境保护与绿色化学,第二节 资源综合利用 环境保护,资源综合利用环境保护概论PPT课件,资源综合利用环境保护概论PPT课件,1.1 从煤、石油和天然气中获得基本化工原料,（1）煤的组成：,1.1.1 煤,煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，以C为主，含少量H、O、N、S等。,1.煤、石油和天然气的综合利用,将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化。可得到焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油和焦炭等。,（2）煤的干馏：,（3）煤的气化：,将煤转化成可燃性气体的过程。,将煤直接与氢气作用生成液体燃料称为直接液化；将煤先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇的过程成为间接液化。,（4）煤的液化：,（1）石油的组成：,1.1.2 石油,石油又称原油，是在地下深处开采的棕黑色粘稠性可燃液体，由各种烷烃、环烷烃和芳香烃等多种碳氢化合物组成的混合物。,主要含C、H，还含少量O、N、S等。,利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。可得到汽油、煤油、柴油和重油等。,（2）石油的分馏：,石油的裂化就是在一定条件下，将相对分子质量较大，沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃过程，又称催化裂化。,（3）石油的裂化和裂解：,例如：,这里的汽油为裂化汽油，含不饱和键；通过石油分馏得到的汽油叫直馏汽油，只含饱和键。,石油的裂解（深度的裂化）是将石油分馏产品在比裂化更高的温度（700800甚至更高）下，使烃分子中的化学键发生更大程度的断裂，以获得乙烯丙烯等不饱和小分子烃的过程。,例如：,在催化剂作用下，将链状烃结构重新调整转化为环状烃的过程。,（4）石油的催化重整：,（1）天然气的组成：CH4为主。,1.1.3 天然气,（2）天然气的应用：合成氨，甲醇等。,1.2 以煤、石油和天然气为原料生产合成材料,（1）三大合成材料：,塑料、合成橡胶和合成纤维。,（2）合成聚乙烯：,乙烯称为单体，重复结构单元CH2=CH2称为链节；n称为聚合度。,聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、合成橡胶等都是通过加聚反应制得的，它们都是混合物。,以煤、石油和天然气为原料，合成多种高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。但是，很多常用塑料在自然环境中降解速率很慢，急剧增加的废弃物也造成了巨大的环境压力。,思考与交流：,1.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论据。,2.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。,3.结合教材中碳循环示意图，举出一些化学反应实例，说明循环过程中碳及其化合物之间的转化，讨论这些过程对人类生存、发展的意义和作用。,2.1 环境问题：指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏，以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。,2.环境保护与绿色化学,又称环境友好化学，环境无害化学，清洁化学，是用化学的技术和方法去减少或清除有害物质的生产和使用。,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。,2.3 绿色化学的核心：,2.2 绿色化学：,指反应物的原子全部转化为期望的最终产物，这时原子利用率为100%。,2.4 原子经济：,1.煤、石油和天然气的组成,2.煤干馏原理及其产品,3.石油分馏得到的产品及裂化过程,4.绿色化学的核心及原子经济,1（2009天津卷）海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：,（1）请列举海水淡化的两种方法：、。,（2）将NaCl溶液进行电解，在电解槽中可直接得到 的产品有H2、或H2、。,（3）步骤中已获得Br2，步骤中又将Br2还原 为Br，其目的为。,（4）步骤用SO2水溶液吸收Br2，吸收率可达95，有关反应的离子方程式为，由此反应可知，除环境保护外，在工业生产中应解决的主要问题 是。,（5）某化学研究性学习小组为了解从工业溴中提纯溴的方法，查阅了有关资料，Br2的沸点为59。微溶于水，有毒性和强腐蚀性。他们参观生产过程后，了如下装置简图：,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),请你参与分析讨论：,图中仪器B的名称：。,整套实验装置中仪器连接均不能用橡胶塞和橡 胶管，其原因是。,实验装置气密性良好，要达到提纯溴的目的，操作中 如何控制关键条件：。,C中液体产生颜色为。为除去该产物中仍残留的少 量Cl2，可向其中加入NaBr溶液，充分反应后，再进 行的分离操作是。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（1）蒸馏法、电渗析法、离子交换法及其他合 理答案中的任意两种（2）Cl2 NaOH NaClO（3）富集溴元素（4）Br2SO22H2O=4HSO422Br 强酸 对设备的严重腐蚀（5）冷凝管 Br2腐蚀橡胶控制温度计b的温 度，并收集59的馏分深红棕色分液（或 蒸馏）,答案：,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),本题考查海水中提取溴的实验。电解NaCl溶液的方程式为：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2，其中Cl2有可能与NaOH会生成NaClO。步骤I中的Br2的浓度很小，多次用SO2反复吸收，最终用Cl2处理，则可获得大量的工业溴。溴具有强氧化性可以氧化SO2，生成H2SO4，因此要注意酸对设备的腐蚀问题。溴具有腐蚀性，可以腐蚀橡胶。蒸馏的目的，就是通过沸点不同而提纯Br2，所以要通过温度计控制好Br2沸腾的温度，尽可能使Br2纯净。,解析：,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),2（2009广东卷）超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料。（1）实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料，在一定条件下先反应生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3,该沉淀高温分解即得超Al2O3,NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反应方程式。（2）NH4Al(SO4)212H2O的相对分子质量为453。欲配制100mlPH为2浓度约为0.1mol-1的NH4Al(SO4)2溶液,配制过程为用托盘天平称量NH4Al(SO4)212H2O固体 g。将上述固体置于烧杯中。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（3）在0.1moll-1NH4Al(SO4)2溶液中，铝各形态的浓度（以Al3计）的对数（lgc）随溶液ph变化的关系见下图,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),用NaOH溶液调节（2）中溶液pH至7，该过程中发生反应的离子方程式有 请在答题卡的框图中，画出0.01moll-1NH4Al(SO4)2溶液中铝各形态的浓度的对数lgc随溶液pH变化的关系图，并进行必要的标注。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（1）2NH4AlO(OH)HCO3 2NH3+Al2O3+3H2O+2CO2（2）将4.5g固体置于烧杯中，边加蒸馏水溶解边用玻 璃棒搅拌，待完全溶解后，用玻璃棒移液至 100ml的容量瓶中，用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒 23次，并将洗涤液转移到容量瓶中，加蒸馏水至 刻度线23cm处应改用胶头滴管，上下振荡，静置 将配置好的溶液装入试剂瓶中，并贴上标签。,答案：,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（3）,作图要点：起始与最终数值为-2；刚开始产生沉淀时PH要增大；完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样；氢氧化铝完全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变，所以线要与原图有所区别。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),解析：,（1）解答该题的关键是要判断出反应的产物，由题意NH4AlO(OH)HCO3热分解的产物应该有Al2O3，结合所学知识可知产物还应有NH3、CO2和H2O，配平化学方程式得：,2NH4AlO(OH)HCO3 2NH3+Al2O3+3H2O+2CO2,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（2）注意配置一定物质的量浓度溶液的操作步骤地准确性，一般是计算、溶解、转移、洗涤、定容、装瓶。计算时要注意规范，同时要注意托盘天平的精确度是0.1g，100ml 0.1mol/LNH4Al(SO4)2中，物质的量为0.01mol,MNH4Al(SO4)2=453g/mol，所以m（NH4Al(SO4)2）=453g/mol0.01mol=4.53g=4.5g；溶解时要注意玻璃棒搅拌，转移时注意用到玻璃棒引流，同时还要注意洗涤操作，定容时距刻度23cm处应改用胶头滴管，同时还要注意上下震荡，使之混合均匀，装瓶时要注意贴上标签。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（3）从题给图示可以看出，pH至7时铝离子完全转化为氢氧化铝沉淀，没有出现沉淀的溶解，又因为铵根离子水解使溶液显酸性，所以中性溶液中必须是铵根离子和一水合氨的混合物，说明必需有铵根离子与氢氧根的反应。该过程中发生反应的离子方程式为：Al3+3OH-=Al(OH)3；NH4+OH-=NH3H2O作图时注意NH4Al(SO4)2浓度的变化，由于浓度变为0.01moll-1，所以起始与最终数值为-2，又因为Al3+浓度减少减少为0.01moll-1，而溶度积常数不变，所以刚开始产生沉淀时pH要增大。而完全沉淀和沉淀溶解时的PH应与原图一样不能改变，但注意氢氧化铝完全溶解时的PH也是不变的二纵座标发生改变，所以线要与原图有所区别。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),3(2009海南卷),工业上常用氨氧化法生产硝酸，其过程包括氨的催化氧化（催化剂为铂铑合金丝网）、一氧化氮的氧化和水吸收二氧化氮生成硝酸。请回答下列问题：,（1）氨催化氧化的化学方程式为：,（2）原料气中空气必须过量，其主要原因是；,（3）将铂铑合金做成薄丝网的主要原因是；,（4）水吸收二氧化氮生成硝酸为放热反应，其化学方 程式为，为了提高水对二氧化氮的吸收 率，可采取的措施为（答2项）。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（1）4NH35O2 4NO6H2O,（2）提高氨的转化率和一氧化氮的转化率,（3）增大单位质量的催化剂与反应物的接触面积,（4）3NO2H2O=2HNO3NO 加压 降温,答案：,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（1）,（2）根据平衡原理，增大反应物的浓度，平衡向正 反应方向移动，以提高原料的转化率；（3）这是为了增大铂铑合金的表面积，使接触面积 增大，提升催化的效果；（4）为了提高吸收率，可根据溶解过程放热采用降 温处理，且气体的吸收可用加压的方式。,解析：,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),1.含有碳元素的混合物是（）二氧化碳 石灰石 甲烷天然气 一氧化碳 石油 乙醇 煤 醋酸 水煤气A.B.C.D.,D,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),2.下列各组物质中均属于有机物的是（）A.乙酸，乙醇，淀粉 B.金刚石，水，天然气C.大理石，干冰，一氧化碳 D.酒精，煤气，塑料,A,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),3.下列燃料燃烧不会造成环境污染的是（）A.煤 B.酒精 C.汽油 D.氢气,D,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),BD,4.下列燃料中不属于矿物燃料的是（）A.天然气 B.煤 C.石油 D.酒精,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),5.下列各气体属于纯净物的是（）A.天然气 B.水煤气 C.甲烷 D.液化石油气,C,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),6.关于裂化和裂解的叙述中，不正确的是（）A.裂解与裂化的产物中都含有不饱和烃B.裂解与裂化都是为了得到气态烃C.裂解与裂化的原料都是石油分馏产品D.裂解与裂化都是为了使相对分子质量大的烃断 裂成相对分子质量小的烃,B,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),7.按照绿色化学原则，下列反应符合最理想原子经济性的是（）A.乙烯与氧气在银催化作用下生成环氧乙烷B.乙烷与氯气反应制备氯乙烷C苯与乙醇在一定条件下生产乙苯D乙醇与浓硫酸共热制备乙烯,A,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),8.绿色化学的目标是（）A减少对环境的污染B防患于未然，最终杜绝化学污染源C设计对人类健康和环境更安全的化合物D研究变换基本原料和起始化合物,B,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),9.如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容。为研究铁锈蚀的影响因素，某同学做了如下探究实验,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),回答以下问题：（1）上述实验中发生了电化学腐蚀的是（填实验序 号）；在电化学腐蚀中，负极反应 是；正极反应是。（2）由该实验可知，可以影响铁锈蚀速率的因素 是。（3）为防止铁的锈蚀，工业上普遍采用的方法 是（答两种方法）。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),（1）3、4、5、6 Fe2e=Fe2（或2Fe4e=2Fe2）O24e2H2O=4OH（2）湿度、温度、O2的浓度、电解质存在（3）电镀、发蓝等表面覆盖层，牺牲阳极的阴极 保护法等（其他合理答案也给分）,答案:,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),1.B 2.B 3.AD 4.B 5.D 6.C7.(1)SO2,NO2 和可吸入颗粒物(2)污染环境10.增大空气进入量或减少液化石油气进入量,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),11.(1)主要从社会和经济等方面考虑，如储量，释能，运输及污染程度(2)存在问题，煤和天然气：运输不方便，汽车等使用时不方便；风能、水力能、生物质能、地热能等：受自然因素影响较大，不便于连续利用；核能：长久安全的使用和废弃物的无害化处理等；氢能：开发、运输和利用成本大于使用成本。比较好的方法可能是：因地制宜，调整能源结构；开源节流，保证可持续发展。,资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),资源综合利用环境保护概论(PPT49页),