新人教版化学与资源综合利用环境保护金属矿物的开发利用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章 化学与可连续发展 第二节化学与资源综合利用、环境保护 第1页教学目标教学目标知识与能力知识与能力 了解化学在资源综合利用及环境保护方面作用和意义。教学重点：教学重点：1、煤、石油、天然气综合利用，尤其是石油利用。2、经过环境保护和绿色化学相关知识，使学生加强环境保护意识并培养绿色化学理念。教学难点：教学难点：石油裂化原理。第2页第一课时4.1.1金属矿物开发利用 第3页背景知识回顾背景知识回顾一、化石燃料一、化石燃料煤、石油和天然气都是古代煤、石油和天然气都是古代 经过一系经过一系列复杂改变而成，它们是人们生活中经常使用主列复杂改变而成，它们是人们生活中经常使用主要燃料，所以人们常称它们为要燃料，所以人们常称它们为 燃料，是燃料，是 资源。资源。二、煤、石油燃烧对环境影响二、煤、石油燃烧对环境影响1、煤燃烧对空气影响、煤燃烧对空气影响煤燃烧时会排放出煤燃烧时会排放出 等气体和一些烟尘，等气体和一些烟尘，它们都是大气污染物。它们都是大气污染物。2、用石油作燃料，直接燃烧是石油加工产品、用石油作燃料，直接燃烧是石油加工产品汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出 、含、含 化合物、未燃烧化合物、未燃烧 化合物和烟尘等，它们都是大气污染物。化合物和烟尘等，它们都是大气污染物。动植物遗骸动植物遗骸化石化石不可再生不可再生SO2、NO2CO氮氧化物氮氧化物铅铅碳氢碳氢第4页迄今为止，煤、石油、天然气仍是迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用主要能源，同时它们也是人类使用主要能源，同时它们也是主要化工原料。怎样实现化石燃料主要化工原料。怎样实现化石燃料综合利用，提升利用率，降低化石综合利用，提升利用率，降低化石燃料燃烧所造成环境污染，是人类燃料燃烧所造成环境污染，是人类面临重大挑战。面临重大挑战。第5页第6页 能源能源国家国家石油石油（亿吨）（亿吨）天然气天然气（亿立方米）（亿立方米）煤炭煤炭（亿吨）（亿吨）中国中国产量产量1.461175.612.4消费量消费量1.627175.65.72美美国国产量产量3.8635320.99.35消费量消费量8.0795924.14.92 19941994年中美三大能源产量与消费量比较表年中美三大能源产量与消费量比较表第7页我国煤分布图我国煤分布图第8页上京煤矿上京煤矿宁夏优质无煤宁夏优质无煤 太西煤露天采太西煤露天采区区 第9页求知课堂互动求知课堂互动一、煤综合利用一、煤综合利用1、煤组成、煤组成 组成元素组成元素:主要是碳元素；（还有少主要是碳元素；（还有少许许H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等）组成成份：是由各种有机物、无机组成成份：是由各种有机物、无机物组成复杂混合物。物组成复杂混合物。煤结构模型煤结构模型第10页一、煤综合利用：一、煤综合利用：2、煤分类、煤分类腐泥煤腐泥煤腐植煤腐植煤褐褐 煤煤烟烟 煤煤泥泥 煤煤无烟煤无烟煤按按C%95%以上以上70%以上以上60%70%50%60%工业上工业上煤煤品质品质检测检测指标：指标：发烧量、挥发分、固发烧量、挥发分、固定碳、水分、灰分等定碳、水分、灰分等第11页煤干馏试验装置图煤干馏试验装置图试验装置试验装置1试验装置试验装置2一、煤综合利用一、煤综合利用（1 1）煤干馏）煤干馏煤干馏原理：煤干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解过程。把煤隔绝空气加强热使它分解过程。第12页煤干馏主要产品和用途煤干馏主要产品和用途第13页（2）煤气化：）煤气化：将煤中有机物及碳转化为可燃性气体过程。将煤中有机物及碳转化为可燃性气体过程。C(s)+HC(s)+H2 2O CO(g)+HO CO(g)+H2 2(g)(g)高温CO(g)+3HCO(g)+3H2 2 CH CH4 4(g)+H(g)+H2 2O(l)O(l)一定条件中热值气中热值气高热值气高热值气2CO(g)+O2CO(g)+O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+O(g)+O2 2 2H 2H2 2O(l)O(l)；H=-571KJ/molCHCH4 4(g)+2O(g)+2O2 2 CO CO2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)H=-890.3KJ/mol第14页煤气储气柜煤气储气柜煤碳煤气化炉煤碳煤气化炉宜昌煤制气厂宜昌煤制气厂等离子体辅助煤汽化装置等离子体辅助煤汽化装置第15页 将煤转化液体燃料过程。将煤转化液体燃料过程。分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。一、煤综合利用一、煤综合利用（3）煤液化：）煤液化：C(s)+HC(s)+H2 2O CO(g)+HO CO(g)+H2 2(g)(g)高温 CO+2H CO+2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定条件如：如：第16页小资料：小资料：最近，美、联邦德国、日三国正式签署协议合最近，美、联邦德国、日三国正式签署协议合建一个日处理建一个日处理6000吨煤溶剂精炼煤吨煤溶剂精炼煤(称称SRC方法方法)液化示范工厂。用这个方法，液化示范工厂。用这个方法，23t煤能煤能够产够产1t汽油汽油(视煤种而异视煤种而异)，说明这项技术已发，说明这项技术已发展到一定成熟程度。展到一定成熟程度。最近，美国某企业发表了用分子筛作催化剂最近，美国某企业发表了用分子筛作催化剂把甲醇转化为汽油专利。这种催化剂能够有把甲醇转化为汽油专利。这种催化剂能够有效地控制产物分子大小形状，所以产品中效地控制产物分子大小形状，所以产品中75直接能够用作高级汽油。直接能够用作高级汽油。第17页煤液化煤液化 装置装置纳米级煤液化油纳米级煤液化油煤煤 液化烘干机液化烘干机液化氣罐液化氣罐煤氣灶煤氣灶第18页第19页二、石油综合利用二、石油综合利用1、石油组成元素、石油组成元素:主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成混合物。是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成混合物。（还有水分、盐分等杂质）还有水分、盐分等杂质）石油主要成份：石油主要成份：2、石油炼制、石油炼制(除水脱盐后除水脱盐后)（1）石油分馏：）石油分馏：利用原油中各组分沸点不一样将复杂混合物分利用原油中各组分沸点不一样将复杂混合物分离成简单混合物过程。离成简单混合物过程。第20页石油分馏示意图石油分馏示意图第21页第22页3、石油裂化和裂解、石油裂化和裂解（1）裂化目标：）裂化目标：（2）裂化原理：）裂化原理：石油裂化是石油裂化是 。在催化剂作用下将含碳原子多重油在催化剂作用下将含碳原子多重油（烃）断裂成碳原子较少烃过程。（烃）断裂成碳原子较少烃过程。提升轻质液体燃料产量。提升轻质液体燃料产量。(3)裂解裂解:深度裂化。深度裂化。裂解目标：裂解目标：取得乙烯、丙烯、甲烷等主要化工基本原料。取得乙烯、丙烯、甲烷等主要化工基本原料。乙烯产量是一个国家石化水平标志乙烯产量是一个国家石化水平标志第23页25%产量提升产量提升第24页4 4、石油结构重整、石油结构重整 石油在加热和催化剂作用下，能够经石油在加热和催化剂作用下，能够经过结构重新调整，是链状烃转化为环状过结构重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是主要化工烃，如苯或甲苯等，它们也是主要化工基本原料。基本原料。第25页第26页中海油渤海石油平台中海油渤海石油平台第27页第28页三、天然气综合利用三、天然气综合利用天然气既是一个清洁化石燃料，更是一个天然气既是一个清洁化石燃料，更是一个主要化工原料，作为化工原料，它主要用主要化工原料，作为化工原料，它主要用于合成于合成 和生产和生产 等。天然气化工以等。天然气化工以含一个碳原子甲烷为原料，经过化学改变含一个碳原子甲烷为原料，经过化学改变形成含两个或多个碳原子其它有机化合物。形成含两个或多个碳原子其它有机化合物。实现天然气有效转化是一项含有挑战性课实现天然气有效转化是一项含有挑战性课题。题。氨氨甲醇甲醇第29页柴达木盆地天然气储量突破柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米亿立方米第30页珠海振戎企业已经珠海振戎企业已经与伊朗方面签署协与伊朗方面签署协议，同意在未来议，同意在未来25年向伊朗购置年向伊朗购置200亿亿美元液化天然气美元液化天然气亚洲最大天然亚洲最大天然气处理厂气处理厂第31页阜阳市利用阜阳市利用“西气东输西气东输”工程天然气门站鸟瞰图工程天然气门站鸟瞰图第32页俄天然气俄天然气管道通向管道通向中国中国德国天然气汽车德国天然气汽车第33页天然气灶天然气灶液化天然液化天然气公交车气公交车第34页四、合成材料四、合成材料1、原料：、原料：。2、合成材料基本特征：、合成材料基本特征：。3、合成材料合成原理：、合成材料合成原理：。比如：乙烯合成聚乙烯比如：乙烯合成聚乙烯 ，丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯 。石油、煤、天然气石油、煤、天然气相对分子质量很大，属于高分子化合物相对分子质量很大，属于高分子化合物加聚、缩聚加聚、缩聚第35页合成材料概况：合成材料概况：伴随人类不停文明和进步，人对天然伴随人类不停文明和进步，人对天然材料利用已不能满足很多方面需要，于是材料利用已不能满足很多方面需要，于是就发生了一场材料革命人工合成材料；就发生了一场材料革命人工合成材料；合成材料原料丰富、制造加工简单，合成材料原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；性能千变万化；塑料、合成纤维、合成橡胶塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大称为三大合成材料；合成材料；黏合剂、涂料也属于合成材料。黏合剂、涂料也属于合成材料。第36页塑料塑料 塑料主要成份是合成树脂，其中还添加塑料主要成份是合成树脂，其中还添加了一些特定用途添加剂（如提升塑性增塑了一些特定用途添加剂（如提升塑性增塑剂、预防老化防老化剂）；有些剂、预防老化防老化剂）；有些热塑性塑热塑性塑料（聚乙烯塑料），料（聚乙烯塑料），能够重复加工，屡次能够重复加工，屡次使用；有些使用；有些热固性塑料（电木），热固性塑料（电木），一旦加一旦加工成型就不会受热熔化。工成型就不会受热熔化。常见塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基常见塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。第37页聚丙烯：聚丙烯：单体：单体：CH2CHCH3第38页聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H5第39页聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2CCH3COOCH3第40页酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛第41页聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2第42页合成纤维合成纤维纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类合成纤维合成纤维：用石油、天然气等为原：用石油、天然气等为原料制成单体，再经聚合制成纤维料制成单体，再经聚合制成纤维（如：（如：“六大纶六大纶”、碳纤维、光导、碳纤维、光导纤维等）纤维等）人造纤维人造纤维：用木材、草类纤维经化：用木材、草类纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等学加工制成。如黏胶纤维等第43页合成橡胶合成橡胶橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶聚硫橡胶聚硫橡胶硅橡胶硅橡胶第44页第45页思索与交流：思索与交流：1、当前，回收利用废旧合成材料有很多路、当前，回收利用废旧合成材料有很多路径，请查阅资料了解有哪些路径？并试着径，请查阅资料了解有哪些路径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。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、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？请用必要资料料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。和数据作为论据。第46页1、回收利用废旧合成材料主要有三种路径：一是经、回收利用废旧合成材料主要有三种路径：一是经过熔融再生重新作成各种有用材料；二是采取热裂过熔融再生重新作成各种有用材料；二是采取热裂解或化学处理方法使其分解，用于制备各种化工原解或化学处理方法使其分解，用于制备各种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。第47页正方观点举例：正方观点举例：1、生产和使用合成材料能够愈加合理开发和利用自、生产和使用合成材料能够愈加合理开发和利用自然资源；然资源；2、生产和使用合成材料能够使利用太阳能变方便、生产和使用合成材料能够使利用太阳能变方便、经济和实用；经济和实用；3、用合成材料替换木材、棉花、天然橡胶等，有利、用合成材料替换木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境保护。于生态环境保护。反方观点举例：反方观点举例：1、生产和使用合成材料等自然界原本没有物质，超出环境自然、生产和使用合成材料等自然界原本没有物质，超出环境自然消化能力，这不是科技进步，而是异化和倒退。消化能力，这不是科技进步，而是异化和倒退。2、废旧合成材料回收和利用并不轻易，甚至有些材料回收再生、废旧合成材料回收和利用并不轻易，甚至有些材料回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。3、天然东西是最好，我们应该提倡、天然东西是最好，我们应该提倡“回归自然回归自然”绿色生活方式绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。，拒绝生产和使用合成材料。第48页第49页第50页第51页第52页第53页第54页第二课时第55页