化學(xué)原理教學(xué)拓展材料

化學(xué)原理教學(xué)拓展材料第一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（InternationalUnionofPureandAppliedChemistryAssociation,IUPAC）當(dāng)今化學(xué)發(fā)展的總的趨勢(shì)大致是：由宏觀到微觀，由定性到定量，由穩(wěn)定態(tài)到亞穩(wěn)定態(tài)，由經(jīng)驗(yàn)上升到理論并用理論指導(dǎo)實(shí)踐，進(jìn)而開創(chuàng)新的研究。關(guān)鍵性問題是：1化學(xué)反應(yīng)的性能問題；2化學(xué)催化的問題；3生命過程中的化學(xué)問題。第二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日綠色化學(xué)所謂綠色化學(xué)又稱為環(huán)境友好化學(xué)，它的中心思想是從源頭杜絕有害物質(zhì)的產(chǎn)生，從根本上消除化學(xué)生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的污染。它對(duì)化學(xué)反應(yīng)（或工藝）從原料到產(chǎn)品提出了一系列保護(hù)環(huán)境的要求：首先要采用無毒、無害的原料；反應(yīng)在無毒、無公害的條件下進(jìn)行；反應(yīng)具有高選擇性，副產(chǎn)品極少（高效率），甚至實(shí)現(xiàn)零排放（廢料最小化）；最后生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是對(duì)環(huán)境友好的產(chǎn)品。（綠色催化劑，綠色工藝）第三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日1化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的作用和地位人類生活的各個(gè)方面，社會(huì)發(fā)展的各種需要都與化學(xué)息息相關(guān)。從我們的衣、食、住、行來看，色澤鮮艷的衣料需要經(jīng)過化學(xué)處理和印染，豐富多彩的合成纖維更是化學(xué)的一大貢獻(xiàn)。要裝滿糧袋子，豐富菜籃子，關(guān)鍵之一是發(fā)展化肥和農(nóng)藥的生產(chǎn)。加工制造色香味俱佳的食品，離不開各種食品添加劑，如甜味劑、防腐劑、香料、調(diào)味劑和色素等等。現(xiàn)代建筑所用的水泥、石灰、油漆、玻璃和塑料等材料都是化工產(chǎn)品。用以代步的各種現(xiàn)代交通工具，不僅需要汽油、柴油作動(dòng)力，還需要各種汽油添加劑、防凍劑，以及機(jī)械部分的潤滑劑，這些無一不是石油化工產(chǎn)品。此外，人們需要的藥品，洗滌劑、美容品和化妝品等日常生活必不可少的用品也都是化學(xué)制品。可見我們的衣、食、住、行無不與化學(xué)有關(guān)，人人都需要用化學(xué)制品，可以說我們生活在化學(xué)世界里。第四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日目前國際上最關(guān)心的幾個(gè)重大問題----環(huán)境的保護(hù)、能源的開發(fā)利用、功能材料的研制、生命過程奧秘的探索----都與化學(xué)密切相關(guān)?；瘜W(xué)是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)，它在整個(gè)自然科學(xué)中的關(guān)系和地位，正如[美]PimentelGC在“化學(xué)中的機(jī)會(huì)----今天和明天”一書中指出的“化學(xué)是一門中心科學(xué)，它與社會(huì)發(fā)展各方面的需要都有密切關(guān)系?！彼粌H是化學(xué)工作者的專業(yè)知識(shí)，也是廣大人民科學(xué)知識(shí)的組成部分，化學(xué)教育的普及是社會(huì)發(fā)展的需要，是提高公民文化素質(zhì)的需要。第五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日2化學(xué)科學(xué)的分支：化學(xué)學(xué)科在其發(fā)展過程中還與其他學(xué)科交叉結(jié)合形成多種邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、醫(yī)化學(xué)、材料化學(xué)、地球化學(xué)、放射化學(xué)、激光化學(xué)、計(jì)算化學(xué)、星際化學(xué)等。3化學(xué)變化的特征：所有的化學(xué)反應(yīng)都具有兩個(gè)特點(diǎn)：A化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律（反應(yīng)體系中物質(zhì)的總質(zhì)量不會(huì)改變）；B化學(xué)變化都伴隨著能量變化。第六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日有機(jī)化合物的重要反應(yīng)類型一、取代反應(yīng)；二、加成反應(yīng)；三、消去反應(yīng)；四、氧化反應(yīng)；五、重排反應(yīng)六、異構(gòu)化反應(yīng)：從一個(gè)異構(gòu)體轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€(gè)異構(gòu)體的反應(yīng)。例如，正丁烷在溴化鋁及溴化氫存在下，在27℃時(shí)可發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)生成異丁烷。煉油工業(yè)中，常常利用烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)使直鏈烷烴異構(gòu)化為帶支鏈的烷烴，以提高汽油的質(zhì)量。七、裂化反應(yīng)：烷烴在無氧的條件下進(jìn)行熱分解的反應(yīng)，裂化反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的過程。（為了得到更多的乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、乙炔等基本有機(jī)化工原料，常把石油在更高的溫度下（700℃以上）深度裂化的反應(yīng)稱為裂解反應(yīng)。）八、聚合反應(yīng)：在一定條件烯烴π鍵斷裂，進(jìn)行自身加成反應(yīng)生成聚合物的反應(yīng)。包括齊聚合反應(yīng)（生成低聚物）和高聚合反應(yīng)。九、還原反應(yīng)：與氫氣、金屬氫化物等還原劑作用的反應(yīng)。十、脫羧反應(yīng)：從羧酸失去二氧化碳的反應(yīng)。第七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日環(huán)境化學(xué)與環(huán)境污染人類賴以生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境（人工環(huán)境）組成。自然環(huán)境是人類生活和生產(chǎn)所必需的自然條件和自然資源的總稱，即陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、動(dòng)植物、微生物以及地殼的穩(wěn)定性等自然因素的總和。而社會(huì)環(huán)境是人類在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，為不斷提高物質(zhì)和精神生活水平，通過長期有計(jì)劃、有目的地發(fā)展，逐步創(chuàng)造和建立起來的一種人工環(huán)境。社會(huì)環(huán)境是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標(biāo)志，它隨經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷地變化。第八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日環(huán)境化學(xué)即生態(tài)化學(xué)是一門用化學(xué)方法研究化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中行為及其對(duì)生態(tài)體系的影響的科學(xué)。自然界是由大氣圈、水圈、巖石圈（土壤）和生物圈組成，也即人類生存的環(huán)境。三廢即廢氣、廢液與廢渣。一、大氣圈的組成組成現(xiàn)代大氣的主要成分是氮?dú)猓?8.09%）、氧氣（20.94%）、氬氣（0.93%）及少量二氧化碳（0.03%）等。根據(jù)大氣的物理性質(zhì)垂直分布的特點(diǎn)，可將大氣層分為對(duì)流層、平流層（同溫層）、中間層（過渡層）、暖層（熱離子層）和逸散層等5個(gè)層次。氣溫隨高度的變化通常以氣溫垂直遞減率表示，即每垂直升高100米氣溫的變化值。一般地說對(duì)流層中的氣溫垂直遞減率平均為0.6℃/100m。第九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日靠近地面1km處為大氣邊界層（邊界流動(dòng)層）。這一層受地球表面人類活動(dòng)影響最大，也是大氣污染的主要區(qū)域。邊界流動(dòng)層的垂直遞減率可以大于零、等于零或小于零。在對(duì)流層中下熱上冷，空氣形成自然對(duì)流，有利于污染氣體的擴(kuò)散，否則在“逆溫層”則不利于污染質(zhì)的擴(kuò)散而造成污染事件。如20世紀(jì)10大公害事件中的洛杉磯事件、倫敦事件等都是在逆溫情況發(fā)生的。二、大氣污染物一般將大氣污染分為兩大類：原生污染物（由污染源直接排出的）和次生污染物（由原生污染物與空氣進(jìn)行化學(xué)變化后的產(chǎn)物，往往危害性更大）；第十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日第十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日按污染物的化學(xué)性質(zhì)可以分成：顆粒物質(zhì)、含硫化合物、含碳化合物、含氮化合物、CO與CO2、鹵族化合物和放射性物質(zhì)。1、顆粒物質(zhì)（水以外的其他固體或液體物質(zhì)）一般有以下幾種：A、灰塵（粉塵）：是固體物質(zhì)（二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵及其它各種金屬氧化物）經(jīng)機(jī)械粉碎分散在大氣中，顆粒尺寸較大，可以自然沉降，在大氣中停留時(shí)間較短。B、霧：是由蒸汽凝聚，顆粒尺寸大于10m的小液體，比煙的顆粒尺寸大，霧能模糊視線。C、煙：由低蒸汽壓物質(zhì)的過飽和蒸汽凝聚而成的小顆粒。顆粒尺寸較小，常見的是燃料燃燒產(chǎn)生的煙。第十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日2光化學(xué)煙霧：向大氣中排放的NOx、CO、HC等在出現(xiàn)逆溫層的條件下難于擴(kuò)散而逐步積累，在日光照射下通過復(fù)雜反應(yīng)形成二次污染物如乙醛、臭氧等，以強(qiáng)刺激性煙霧分散在大氣中的白色霧狀物質(zhì)，能見度降低。3酸雨：一般把pH值低于5.6的降雨稱為酸雨。（正常被CO2飽和的水的pH值為5.6）4溫室效應(yīng)：平流層中的臭氧能大量吸收紫外光，大氣中的水蒸氣和二氧化碳能吸收紅外光。只有可見光才能到達(dá)地球表面。到達(dá)地球表面的可見光大部分為地球表面吸收，地球表面吸收了太陽光能量后又以紅外輻射的形式返回空間，為近地表大氣層中二氧化碳所吸收，使熱量難以散發(fā)出去。第十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

在交通和能源使用過程中，大量氮氧化物和碳?xì)浠衔锱湃氪髿庵校趶?qiáng)烈日光照射及低風(fēng)速、低濕度情況下，這些污染物組分產(chǎn)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，生成藍(lán)色強(qiáng)氧化性氣團(tuán)，以臭氧為主體污染物，還包括醛類、過氧化氫、小氣粒溶膠等復(fù)雜化合物，稱之光化學(xué)氧化劑，所形成的煙霧就是光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧形成機(jī)理非常復(fù)雜。2光化學(xué)煙霧(photochemicalsmog)

第十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日第十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日光化學(xué)煙霧的形成第十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

光化學(xué)煙霧污染最初(1943年)出現(xiàn)在美國加州的洛杉礬，該市于1949、1950、1952、1953、1954、1960年連續(xù)不斷地多年爆發(fā)光化學(xué)煙霧事件，因此這種污染被稱作“洛杉礬型光化學(xué)煙霧污染”。美國南部和西南部一些城市的大氣污染均屬此類污染。日本東京地區(qū)于1970年和1971年也曾發(fā)生過多起光化學(xué)煙霧污染事件。以后又向其它一些城市擴(kuò)展，總共有4000～5000人受害。繼后，歐洲、加拿大南部、墨西哥一些大城市，意大利、澳大利亞、印度、前蘇聯(lián)的一些城市也都曾發(fā)生過光化學(xué)煙霧污染。

第十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日光化學(xué)煙霧污染與當(dāng)?shù)仄嚁?shù)量的發(fā)展往往呈正相關(guān)性，如洛杉礬市人口800萬，汽車400萬輛，每天排放碳?xì)浠?000t／d，氮氧化物433t／d，一氧化碳4200t／d，加上適宜的氣候條件(陽光、靜風(fēng)及地理?xiàng)l件)，就為光化學(xué)煙霧污染創(chuàng)造了基本條件。一般是清晨汽車行駛高峰時(shí)產(chǎn)生的尾氣污染積蓄于大氣中，待中午陽光強(qiáng)時(shí)呈現(xiàn)光化學(xué)煙霧。第十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日(1)對(duì)人眼的刺激危害。洛杉礬市由于光化學(xué)煙霧污染刺激而致3／4的居民患紅眼病。1970年東京發(fā)生光化學(xué)煙霧時(shí)有20000多人患眼病。光化學(xué)煙霧中PAN(過氧乙酰硝酸酯)為一種強(qiáng)催淚劑，其刺激性為甲醛的200倍；PBN(過氧苯酰硝酸酯)的刺激性又比PAN強(qiáng)100倍，而且，據(jù)認(rèn)為兩者都具致癌毒性。除刺激眼睛外，對(duì)鼻、咽喉、氣管和肺部也都有刺激作用，能促使哮喘癥病人發(fā)作哮喘，能誘發(fā)肺癌，能影響人體的新陳代謝，加速衰老。第十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日(2)對(duì)植物的不利影響?？墒罐r(nóng)作物減產(chǎn)、樹葉枯死。例如它能使葡萄減產(chǎn)60％以上，也能使柑桔減產(chǎn)。此外，對(duì)棉花、煙草、甜菜、蕃茄、菠菜以及飼料作物和觀賞植物(花卉等)等都有重大危害。(3)使大氣能見度降低。(4)能使橡膠制品和塑料加速老化龜裂，并能腐蝕建筑物和衣服等。第二十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日3酸

雨(acidrain)酸雨是指pH<5.6的酸性雨水。酸雨生成的原因與過程大致如下：第二十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日(2)3NO2+H2O=2HNO3+NO酸雨對(duì)水體、森林和土壤都有重要影響，如使石灰?guī)r溶解，海岸線后退，樹木枯死，造成的損失很大。1998年我國劃定“兩控區(qū)”，要求嚴(yán)控酸雨和SO2排放。酸雨的形成SO3+H2O=H2SO42H2SO3+O2=H2SO4(1)

SO2+H2O=H2SO3第二十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日酸雨污染及蔓延的危害：(1)使土壤酸化；(2)使土壤養(yǎng)分流失，肥力降低；(3)使地表水體(特別是湖、水庫)酸化，水生生物受損害、死亡乃至滅絕；(4)使地下水酸化；(5)使森林、作物、花卉遭受損害，枯萎、死亡；(6)危害人體健康；(7)腐蝕建筑物、金屬、名勝古跡等。第二十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日歐洲、北美和中國已成為當(dāng)代世界三大主要酸雨區(qū)。日本和一些亞洲、非洲以及拉丁美洲的新興工業(yè)化國家，地方性大氣污染和酸雨污染也在發(fā)展與蔓延。其中，拉丁美洲各國，諸如巴西、哥倫比亞、厄瓜多爾和委內(nèi)瑞拉也是遭受酸雨危害的國家。 第二十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

由于二氧化硫的大量排放，中國酸雨污染持續(xù)擴(kuò)展，從20世紀(jì)80年代初以來，以重慶、貴陽和柳州為代表的西南地區(qū)，以湖南長沙、懷化及江西贛州、南昌為代表的華中地區(qū)成為我國酸雨污染最嚴(yán)重的地區(qū)，其中心地區(qū)的年平均降水pH值低于4.0，酸雨出現(xiàn)的頻率也在不斷增加，達(dá)90％以上，已到了“逢雨必酸”的程度。近年來以南京、上海、杭州、福州和廈門為代表的華東、華南沿海地區(qū)也已成為我國主要的酸雨地區(qū)。華北的北京、天津，東北的丹東和圖門等地區(qū)也頻頻出現(xiàn)酸雨沉降。第二十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日從發(fā)展趨勢(shì)看，由于中國能源消耗，特別是煤炭消耗的不斷增長，致酸物質(zhì)排放量仍在繼續(xù)增長，中國酸雨污染在一定時(shí)期內(nèi)仍將呈持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)。我國的科研結(jié)果表明，中國酸雨中硫酸根與硝酸根的摩爾比約為10：1，因此，中國的酸雨是硫酸型的，主要由人為排放二氧化硫造成。因此，控制二氧化硫排放量是防治中國酸雨污染的關(guān)鍵。第二十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日4溫室效應(yīng)大氣中的CO2和其它微量氣體如CH4、N2O、臭氧O3、氟氯烴CFC、水蒸汽等，能讓太陽的短波輻射(如可見光、紫外線)自由透過，而對(duì)地面增溫后所放出的熱輻射（屬長波紅外輻射）卻有強(qiáng)烈吸收作用。這些有類似溫室(greenhouse)的玻璃屋頂作用的氣體被稱為溫室氣體。地球大氣溫度因溫室氣體的作用而升高，由此產(chǎn)生的效應(yīng)稱為溫室效應(yīng)。第二十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日第二十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日當(dāng)前，全球氣候變暖及其不利影響已成為人類廣泛關(guān)注的重大問題之一。由于人類活動(dòng)促使大氣中溫室氣體濃度的大幅度增加，地球表面和大氣的溫度不斷增高，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境已產(chǎn)生十分不利的影響。洪澇沙漠化第二十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日自然因素包括：太陽活動(dòng)、火山爆發(fā)、厄爾尼諾(Ehino)現(xiàn)象人為因素有：

城市化、工業(yè)化、森林砍伐、過度放牧、土地不合理利用、交通運(yùn)輸排放的氣體(如飛機(jī)尾氣以及汽車尾氣)等。第三十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

大量研究表明：大氣中CO2含量對(duì)溫室效應(yīng)起重要作用，其他的溫室氣體雖然在數(shù)量上不及CO2，但其溫室效應(yīng)也是巨大的。例如，一個(gè)CH4分子的溫室效應(yīng)為一個(gè)CO2分子的溫室效應(yīng)的25倍；而一個(gè)氟氯烴類物質(zhì)的溫室效應(yīng)為一個(gè)CO2分子的幾千、上萬倍。第三十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

歷史上和目前全球溫室氣體排放的最大部分源自發(fā)達(dá)國家，發(fā)展中國家的人均排放量仍相對(duì)較低，但隨著發(fā)展中國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其在全球排放中所占的份額將會(huì)增加。美國是世界上溫室氣體排放量最多的國家，人均排放量也是世界第一，其次是歐洲國家。

緩解溫室效應(yīng)的措施：

（1）設(shè)法減少礦物燃料使用量，開發(fā)新能源；（2）禁止濫砍濫伐；（3）有效控制人口增長。第三十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日5冷化效應(yīng)：以硫酸鹽氣溶膠為主的云層對(duì)日光有強(qiáng)烈的散射作用，大大減少了照射到地球表面的日照量，導(dǎo)致了地球表面氣溫的下降。6厄爾尼諾現(xiàn)象：太平洋赤道地區(qū)水域周期性變暖、水位明顯升高的現(xiàn)象。7臭氧層空洞：臭氧對(duì)<300nm波長的紫外輻射具有強(qiáng)的吸收作用，臭氧層可以阻擋太陽紫外輻射中最危險(xiǎn)的波長，同時(shí)也使其它波長減少到可以忍耐的含量。(在<300nm時(shí)：O2→O3)第三十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日近20年來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)有些地區(qū)臭氧層中臭氧的平均濃度夏季減少了1％，冬天則減少了4％。1984年，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)南極上空產(chǎn)生臭氧空洞。臭氧空洞面積達(dá)2千萬平方公里,比加拿大和中國的面積加起來還大。第三十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)主要?dú)w納為三個(gè)方面(1)制冷劑氟利昂和滅火劑哈龍(2)大型噴氣飛機(jī)的高空飛行

2004年5月，全球1.6萬架商用飛機(jī)每年產(chǎn)生超過6億噸CO2和約0.3億噸NOx廢氣。(3)核爆炸第三十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

美國Rowland于1974年首先提出氟利昂等物質(zhì)破壞臭氧層的理論。氟利昂等物質(zhì)在短波紫外線的作用下分解成Cl、Br、HO等活潑自由基，可作為催化劑引起連鎖反應(yīng)，促使O3分解。第三十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日其中O也是O3分解產(chǎn)物：現(xiàn)已明了氯原子來自氟利昂的光化學(xué)分解：第三十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日１、危害人體健康臭氧層破壞會(huì)使照射人體的紫外線過量，能引起皮膚癌和免疫系統(tǒng)的損害，也能引起眼疾的發(fā)病率增高。平流層中臭氧濃度減少1％，紫外線增加2％，皮膚癌發(fā)病率增加4％。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球死于皮膚癌者每年逾十萬人。２、對(duì)植物的不利影響

過量紫外線輻射能改變植物的再生能力及質(zhì)量，并使植物易受雜草及病蟲損害，使生長率下降。３、對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的危害

紫外線輻射能危害水生浮游植物以及微生物，從而危及整體水生生態(tài)系統(tǒng)與食物鏈，例如，殺死幼魚、小蝦，導(dǎo)致形成水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈基礎(chǔ)的中斷等。第三十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

從1977年至今，世界各國為保護(hù)臭氧層開始采取了世界行動(dòng)計(jì)劃。1985年于維也納簽署了《保護(hù)臭氧層維也納公約》；1987年有制訂了蒙特利爾國際公約，禁止使用氟里昂及其它鹵代烴。各國都認(rèn)識(shí)到全球臭氧層變化對(duì)人類健康和環(huán)境可能造成的有害影響，需要對(duì)此問題繼續(xù)從事研究和有系統(tǒng)的觀察，以期進(jìn)一步發(fā)展有關(guān)臭氧層及其變化可能引起的不利影響方面的科學(xué)知識(shí)，并決心要保護(hù)地球和人類免受臭氧層變化而引起的不利影響。第三十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日820世紀(jì)世界10大公害事件：A馬斯河谷（比利時(shí)，1930年）大氣污染事件；B洛杉磯（美國，1940年）光化學(xué)煙霧事件；C多諾拉（美國賓西法尼亞，1948年）大氣污染事件；D倫敦（英國，1952年）煙霧事件；E水俁?。ㄈ毡拘鼙究h，1953~1959年）事件；F骨痛病（日本富士山縣，1955~1972年）事件；G四日市（日本四日市，1961~1970年）哮喘事件；H米糠油（日本九州愛知縣，1963年）事件；I博帕爾（印度，1984年）農(nóng)藥事件；J切爾諾貝利（烏克蘭，1986年）核事件。第四十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日三、水污染常用處理廢水的化學(xué)方法：A混凝（投加電解質(zhì)）；B中和（酸堿中和）；C氧化還原；D電解；E萃取；F吸附（包括離子交換）。四、廢渣處理垃圾處理一般通過三種途徑利用：A作為輔助燃料代替低硫煤使用；B在焚化爐內(nèi)焚化，利用其熱能生產(chǎn)蒸汽和發(fā)電；C高溫干餾產(chǎn)生氣體和殘?jiān)?，氣體可作燃料，殘?jiān)鋮s后形成玻璃體，可作原料利用。第四十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日廢水常用處理方法1.混凝法常用混凝劑：鋁鹽、鐵鹽作用：中和膠體雜質(zhì)的電荷黏結(jié)膠體雜質(zhì)微粒吸附膠體雜質(zhì)助凝劑：細(xì)黏土、膨潤土影響因素:pH、溫度、攪拌強(qiáng)度第四十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日廢水常用處理方法2.離子交換法

陽離子交換樹脂R-SO3H+M+=R-SO3M+H+

陰離子交換樹脂R-N(CH3)OH+R-N(CH3)X+OH+第四十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日3.化學(xué)法（1）沉淀反應(yīng)FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)常用沉淀劑：Na2CO3、CaO、Na2S（2）氧化還原法Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O加NaOH，調(diào)節(jié)pH為6-8，生成Cr(OH)3沉淀常用氧化劑:O2(空氣)、Cl2、H2O2、O3

常用還原劑：FeSO4、Fe粉、SO2、Na2SO3第四十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日4.電滲析法和反滲透法反滲透是一種利用高分子膜進(jìn)行物質(zhì)分離的過程，可以從水中除去90%以上的溶解鹽類及99%以上的膠體、微生物、有機(jī)物等。返回第四十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日我國的環(huán)境工作方針為：全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、依靠群眾、大家動(dòng)手、保護(hù)環(huán)境、造福人民。我國九五環(huán)保目標(biāo)的兩大舉措：A實(shí)現(xiàn)污染物排放總量的控制；B實(shí)施跨世紀(jì)綠色工程計(jì)劃，重點(diǎn)是三河（淮河、遼河、海河）、三湖（滇池、巢湖、太湖）水污染防治和SO2污染與酸雨控制。（環(huán)境質(zhì)量指數(shù)EQI）第四十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日為了我們共同的家園

請(qǐng)珍惜地球，保護(hù)環(huán)境！返回第四十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日水處理劑為了不同的目的，常常需要一些化學(xué)劑處理水，這些化學(xué)劑總稱為水處理劑。常見有緩蝕劑、防垢劑、殺菌劑、除氧劑、除油劑、絮凝劑等。防垢劑是指能防止或延緩水中無機(jī)物質(zhì)形成垢沉積的化學(xué)劑。一種好的防垢劑應(yīng)滿足高效、無毒、能與其他處理劑配伍、使用方便、來源廣、成本低等要求。主要有下列幾個(gè)類型：縮聚磷酸鹽（鏈狀的多聚和環(huán)狀的聚偏）、膦酸鹽、氨基多羧酸鹽、表面活性劑和聚合物。能將垢從結(jié)垢表面出去的化學(xué)劑稱除垢劑。碳酸鈣垢除垢劑（鹽酸、螯合劑）、硫酸鋇垢和硫酸鍶垢除垢劑（螯合劑、冠醚）、硫酸鈣垢除垢劑（螯合劑、氯化鈉、垢轉(zhuǎn)化劑）、硅酸鈣垢除垢劑（垢轉(zhuǎn)化劑和螯合劑）和鐵垢除垢劑（鹽酸、螯合劑）。第四十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日殺菌劑為了防止由細(xì)菌（油田水中常見的細(xì)菌為硫酸還原菌SRB、鐵細(xì)菌IB和腐生細(xì)菌TGB）引起的金屬腐蝕、地層堵塞和化學(xué)劑變質(zhì)，可使用殺菌劑。少量加入就能殺死細(xì)菌的化學(xué)劑。一種好的殺菌劑應(yīng)滿足高效、廣譜、低毒、穩(wěn)定、無臭、無刺激性、能與其他處理劑配伍、使用方便、來源廣、成本低等要求。除氧劑水中的溶解氧可以增加金屬的腐蝕，也可使溶于水中的化學(xué)劑（如聚丙烯酰胺）氧化變質(zhì)（如降解減粘）。能除去水中溶解氧的化學(xué)劑、均為還原劑。常見有亞硫酸鹽、甲醛、聯(lián)氨、硫脲、異抗壞血酸和氫氣。第四十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日除油劑從油井產(chǎn)液中脫出的污水總含有一定數(shù)量的原油（一般小于1克每升）。為將污水回注地層，必須將油含量降至30毫克每升以下。常見有陽離子型聚合物、有分支結(jié)構(gòu)的表面活性劑。絮凝劑由于固體懸浮物主要為粘土顆粒，它們表面帶負(fù)電，互相排斥，所以它們不易聚結(jié)、下沉。絮凝劑應(yīng)像除油劑那樣起兩個(gè)作用：中和固體表面的負(fù)電性（混凝劑：主要用無機(jī)陽離子型聚合物）；使失去電性的固體懸浮物迅速聚結(jié)、下沉（助凝劑：主要用有機(jī)非離子型和陰離子型的水溶性聚合物）。第五十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日水驅(qū)與化學(xué)驅(qū)目前原油采收率不高，一次采油可采出10%~25%的地下原油，二次采油可采出15%~25%的地下原油，即一次猜疑加二次猜疑可采出25%~50%的地下原油，還有許多原油留在地下采不出來?？捎酶鞣N驅(qū)油劑提高原油采收率。驅(qū)油劑是指為了提高原油采收率而從油田的注入井注入油層將油驅(qū)至采油井的物質(zhì)。二次采油時(shí)向地層注入的水就是驅(qū)油劑。以水作驅(qū)油劑的驅(qū)動(dòng)叫水驅(qū)。由于便宜、易得，能大量使用，所以水是重要的驅(qū)油劑。但是以水作驅(qū)油劑也有許多缺點(diǎn)。例如水的粘度一般比油低，在不均質(zhì)油層中易沿高滲透層指進(jìn)入油井；水與油不互溶，它與油接觸的地方形成界面，在多孔結(jié)構(gòu)的油層中，這些界面的存在會(huì)產(chǎn)生許多不利于采油的毛細(xì)管效應(yīng)；水與地層中的粘土作用，產(chǎn)生粘土膨脹、微粒運(yùn)移，減小地層的滲透率；此外，水的洗油能力不高，特別是在親油地層。第五十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日為了克服水的缺點(diǎn)，可在水中加入各種化學(xué)劑。在水中加入各種化學(xué)劑后的驅(qū)動(dòng)叫化學(xué)驅(qū)。由于加入水中的化學(xué)劑主要為聚合物、堿和表面活性劑，所以化學(xué)驅(qū)通常分為聚合物驅(qū)、堿驅(qū)和表面活性劑驅(qū)。聚合物驅(qū)用的化學(xué)劑聚合物驅(qū)的主劑是聚合物，它通過提高水的波及系數(shù)提高原油采收率。有兩類聚合物已用于現(xiàn)場(chǎng)。一類聚合物為部分水解聚丙烯酰（HPAM）和另一類為生物聚合物（XC）。還有羥乙基纖維素（HEC）和硬葡萄聚糖（SG）。第五十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日堿驅(qū)用的化學(xué)劑堿驅(qū)用的主劑是堿。它通過與原油中酸性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生表面活性劑來起提高原油采收率作用。所用的堿包括氫氧化鈉、原硅酸鈉、硅酸鈉、氨和碳酸鈉等。堿驅(qū)的重要助劑是鹽，主要是氯化鈉。表面活性劑驅(qū)用的化學(xué)劑表面活性劑驅(qū)用的主劑是表面活性劑。它主要通過降低油水界面張力，提高毛管數(shù)來起提高原油采收率的作用。常見有石油磺酸鹽和石油羧酸鹽。助劑有助表面活性劑（醇和醇醚）和電解質(zhì)（多用氯化鈉）。犧牲劑：堿性物質(zhì)、多元羧酸及其鹽、低聚物與高聚物和木質(zhì)素磺酸鹽。第五十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日表面活性劑1表面活性劑：那些少量存在就能大大降低表面張力的物質(zhì)。這時(shí)由于活性劑能大大減小表面的凈吸引力引起的。（活性劑分子總是由親水的極性部分和親油的非極性部分組成）2表面活性劑的分類：A陰離子活性劑｛解離后起活性作用的部分是陰離子，其又分為鹽型（羧酸鹽型R-COONa和磺酸鹽型R-SO3Na）、酯鹽型（硫酸酯鹽型R-OSO3Na和磷酸酯鹽型R-OPO3Na2）｝；B陽離子活性劑｛解離后起活性作用的部分是陽離子，其又分為胺鹽型[RNH3]Cl、季胺鹽型[R4N]Cl和吡啶鹽型[R-py]Cl｝；C非離子活性劑｛在水中不解離，分為酯型R-COOR、醚型R-O-R、胺型R-NR2和酰胺型R-CONR2｝；D兩性活性劑｛這類活性劑起活性作用的部分帶有兩種電學(xué)性質(zhì)，可分為非離子-陰離子型[R-OR]SO3Na、非離子-陽離子型[R4N]Cl和陰離子-陽離子型R3N+-CH2CH2COO-｝。按電學(xué)性質(zhì)分類外，活性劑還可按分子量分為低分子活性劑和高分子活性劑。高分子活性劑也象低分子活性劑那樣可分為陰離子高分子活性劑、陽離子高分子活性劑、非離子高分子活性劑和兩性高分子活性劑等。第五十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日3活性劑的幾個(gè)重要作用：A起泡作用（活性劑使泡沫易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定穩(wěn)定性的作用）；B乳化作用（活性劑使乳狀液易于產(chǎn)生并在產(chǎn)生后有一定穩(wěn)定性的作用）；C增溶作用（活性劑使難溶的固體或液體的溶解度顯著增加的作用，其是溶質(zhì)集中在膠束內(nèi)部）；D潤濕反轉(zhuǎn)作用（活性劑使固體表面的潤濕性向相反方向轉(zhuǎn)化的作用）；E洗凈作用（活性劑使一種液體將其他物質(zhì)從固體表面洗脫下來的作用，它是一種綜合的作用，它包括活性劑的潤濕反轉(zhuǎn)作用、乳化作用和增溶作用）4活性劑的HLB值：為了決定HLB值，選擇親油活性劑油酸的HLB值定為1，將親水活性劑油酸鈉的HLB值定為18。第五十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日油層的化學(xué)改造油層之所以要改造，是由于油層的采收率低。油層的化學(xué)改造有兩個(gè)途徑，提高波及系數(shù)（主要的方法是減小驅(qū)油劑的流動(dòng)速度）和提高洗油效率（主要方法是改變巖石表面的潤濕性和減小毛細(xì)管現(xiàn)象的不利影響）。改造油層的三種方法：A化學(xué)驅(qū)油法（聚合物驅(qū)、活性劑驅(qū)、堿驅(qū)）；B混相驅(qū)油法；C熱力采油法。1聚合物驅(qū)：也叫稠化水驅(qū)或增粘水驅(qū)。一般使用的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM），其分子量為5至8百萬，水解度為5~30%，濃度為250~500ppm的范圍。2活性劑驅(qū)：它主要通過降低油水界面張力，提高毛管數(shù)而起提高原油采收率的作用。第五十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日驅(qū)油用的活性劑體系有活性水（活性劑濃度小于臨界膠束濃度的活性劑體系）、膠束溶液（活性劑濃度大于臨界膠束濃度但小于2%的活性劑體系）、微乳狀液（活性劑濃度大于2%，水含量大于10%的活性劑體系）、溶性油（活性劑濃度大于2%，水含量小于10%的活性劑體系）。表面活性劑驅(qū)用到兩種助劑：助表面活性劑、電解質(zhì)；還有犧牲劑（自己消耗來減少表面活性劑損耗的廉價(jià)化學(xué)劑，有A堿性物質(zhì)；B多元羧酸及其鹽；C低聚物與高聚物；D木質(zhì)素磺酸鈉）。第五十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

3堿驅(qū)：目前堿驅(qū)主要用NaOH、Na2SO4和Na2CO3。在堿水溶液中，還需加入適當(dāng)數(shù)量的鹽（如氯化鈉），使堿與原油的酸性成分反應(yīng)生成的活性劑有所需的親水親油平衡。堿驅(qū)用的堿溶液的最大效率的pH值在11~13的范圍。4混相驅(qū)：混相注入劑是那些注入油層，在一定條件下能與地層油混相的物質(zhì)。如A貧氣（C2～C6的烴氣含量小于30%的氣體）；B干氣（C1的烴氣含量大于98%的氣體，干氣屬貧氣）；C富氣（也叫濕氣，C2～C6的烴氣含量在30～50%的氣體）；D液化石油氣（LPG，C2～C6的烴氣含量大于50%的氣體）；E二氧化碳；F氮?dú)狻?復(fù)合驅(qū)：僅指兩種或兩種以上化學(xué)驅(qū)主劑組合起來的驅(qū)動(dòng)，如堿（A）+表面活性劑（S）+聚合物（P）叫三元復(fù)合驅(qū)。復(fù)合驅(qū)通常比單一的驅(qū)動(dòng)有更高的采收率。第五十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日采油化學(xué)劑的應(yīng)用越來越廣泛，其發(fā)展趨勢(shì)為：1擴(kuò)大化學(xué)劑的來源：采油化學(xué)劑的原料來源目前已由石油擴(kuò)大至煤、頁巖、微生物和工業(yè)廢液等領(lǐng)域。2發(fā)揮化學(xué)劑的多種效用：化學(xué)劑常有多種效用，如十二烷基三甲基氯化銨有殺菌、緩蝕、粘土穩(wěn)定、防止蠟的析出和抑制酸化淤渣生成等作用?；瘜W(xué)劑的多種效用正在開發(fā)之中。3利用化學(xué)劑的協(xié)同效應(yīng)：采油化學(xué)劑多是復(fù)配使用的。復(fù)配化學(xué)劑的使用效果往往優(yōu)于同條件下單一化學(xué)劑的使用效果，減少它的用量并擴(kuò)大它的使用范圍。4發(fā)展在苛刻條件下使用的化學(xué)劑：苛刻條件是指超出正常狀況下的條件，如高溫、高礦化度、高含水、高粘度、高含蠟、高粘土含量、低滲透等。這些條件對(duì)化學(xué)劑提出了嚴(yán)格的要求，因而需發(fā)展一系列在苛刻條件下使用的化學(xué)劑。5強(qiáng)化化學(xué)劑的作用機(jī)理研究：為了促進(jìn)化學(xué)劑應(yīng)用的發(fā)展，化學(xué)劑的作用機(jī)理如驅(qū)油機(jī)理、調(diào)剖機(jī)理、堵水機(jī)理、防蠟機(jī)理、防垢機(jī)理、粘土穩(wěn)定機(jī)理、緩蝕機(jī)理、酸化、壓裂用添加劑作用機(jī)理等的研究，日益引起人們的重視。第五十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日化學(xué)試劑我國化學(xué)試劑生產(chǎn)是解放后才發(fā)展起來的一門新興工業(yè)。化學(xué)試劑無論在工礦冶金、學(xué)校教育等部門均是不可缺少的物質(zhì)，它在科學(xué)研究中被稱為新的文房四寶（圖書、儀器、資料、化學(xué)試劑）之一。（舊文房四寶：筆、墨、紙、硯）。隨著科學(xué)研究和新興部門的建立，必將促進(jìn)化學(xué)試劑工業(yè)的發(fā)展?；瘜W(xué)試劑的分類1按組成分類：無機(jī)化學(xué)試劑、有機(jī)化學(xué)試劑；2按用途分類：通用化學(xué)試劑、專用化學(xué)試劑。目前，化學(xué)試劑的生產(chǎn)正向著高純和超純方向發(fā)展，這不僅是為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，更重要的是為了滿足電子工業(yè)、光學(xué)工業(yè)的需要。第六十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日化學(xué)試劑的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

一般來說，專用化學(xué)試劑只有一種級(jí)別，如光譜純?cè)噭⒅甘緞┑取?/p>

所謂化學(xué)試劑的等級(jí)規(guī)格是對(duì)通用化學(xué)試劑來說的，我國通用化學(xué)試劑的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：試劑級(jí)別一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級(jí)純分析純化學(xué)純?cè)囼?yàn)試劑代表符號(hào)GRARCPLR標(biāo)簽顏色綠色

紅色

藍(lán)色

棕黃色

用途精密的分析和科學(xué)研究重要的分析實(shí)驗(yàn)一般的化學(xué)制品和化學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求不高的實(shí)驗(yàn)和制備第六十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日如：500g硫酸銅分析純（紅色）copper(II)sulfatepentahydrateChemicalReagent分子式：CuSO4·5H2O分子量：249.68CuSO4·5H2O含量不少于99.0%雜質(zhì)最高含量水不溶物

…風(fēng)船牌?665-88天津化學(xué)試劑三廠批號(hào)990529第六十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日材料化學(xué)化學(xué)是材料發(fā)展的源泉。所謂材料是指人類利用化合物的某些功能來制作物件使用的化學(xué)物質(zhì)?；瘜W(xué)與材料科學(xué)保持著相互依存、相互促進(jìn)的關(guān)系。無機(jī)材料包括金屬材料和無機(jī)非金屬材料（如陶瓷材料等）。材料按用途可分為結(jié)構(gòu)材料（利用材料的力學(xué)和理、化性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、工程建設(shè)、交通運(yùn)輸和能源等各個(gè)工業(yè)部門）和功能材料（利用材料的熱、光、電、磁等性質(zhì)，用于電子、激光、通訊、能源和生物工程等許多高新技術(shù)領(lǐng)域，最新發(fā)展為智能材料而具有環(huán)境判斷功能、自我修復(fù)功能和時(shí)間軸功能----21世紀(jì)材料）。第六十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日按材料的成分和特性可分為金屬材料（合金材料）、陶瓷材料（由硅酸鹽變?yōu)榧兊难趸?、碳化物、氮化物和硅化物，即無機(jī)非金屬材料）、高分子材料（塑料、合成纖維、合成橡膠、涂料和膠粘劑等）和復(fù)合材料（金屬材料、陶瓷材料和高分子材料復(fù)合組成）。也可把材料分為傳統(tǒng)材料（工藝成熟）和新型材料（具有特殊功能，如高溫超導(dǎo)材料、工程陶瓷、功能高分子材料等）。第六十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日合成高分子材料：1塑料：在一定溫度和壓力下可塑制成型的合成高分子材料?？煞譃橥ㄓ盟芰希ň垡蚁哼m合做食品包裝袋、奶瓶的高壓聚乙烯和適合做強(qiáng)度、硬度較高的低壓聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯）、工程塑料（聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS塑料）、特種塑料（在高溫、高腐蝕（聚四氟乙烯）或高輻射時(shí)使用）和增強(qiáng)塑料。2合成纖維：聚酯纖維（滌綸，的確良）；聚酰胺纖維（尼龍或錦綸）；聚丙烯腈纖維（腈綸）；聚乙烯醇纖維（維倫）；聚氯乙烯纖維（氯綸）；聚丙烯纖維（丙綸）。3合成橡膠：通用橡膠（丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠）；特種橡膠（耐高溫如硅橡膠、耐低溫、耐油如聚硫橡膠、耐化學(xué)腐蝕和具有高彈性如氟硅橡膠）。新型高分子材料：功能高分子；高分子膜；高分子吸附劑；生物醫(yī)藥高分子（高分子藥物、醫(yī)用高分子、仿生高分子）；交換型高分子。第六十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

~0.1nm1nm100nm1m

微觀團(tuán)簇納米介觀宏觀

microscopicclusternanoscopicmesoscopicmacaoscopic納米和團(tuán)簇具有奇特的光、電、磁、熱、力和化學(xué)等性質(zhì)。例如納米鐵的抗斷裂應(yīng)力比普通化學(xué)鐵高12倍；納米金的熔點(diǎn)是330℃（金塊為1063℃）；納米銀的熔點(diǎn)是100℃（銀塊為960.8℃）；納米TiO2在200℃可以轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷氐慕鸺t石結(jié)構(gòu)。納米科技是在納米尺寸范圍內(nèi)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行研究和應(yīng)用，使人類認(rèn)識(shí)和改造物質(zhì)的手段直接延伸到原子。第六十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日材料科學(xué)中的硬化學(xué)(HardChemistry)和軟化學(xué)(SoftChemistry)：硬化學(xué)的概念類似于極端條件下的化學(xué)，即在超高溫、超高壓、強(qiáng)輻射、無重力、仿地、仿宇宙等條件下探索新物質(zhì)的合成，并原位、實(shí)時(shí)地研究其反應(yīng)、結(jié)構(gòu)和物性。例如自蔓延高溫合成(self-propagatinghightemperaturesynthesis)或固體火焰燃燒(solidflamecombustion)反應(yīng)，反應(yīng)物是采用一些高分散狀態(tài)、具有巨大的化學(xué)能、可以燃燒產(chǎn)生高溫并迅速發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)；產(chǎn)物則是一些耐高溫的固體化合物（氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物、硫?qū)倩锏龋?。已?00多種化合物用這種方法合成出來，而且反應(yīng)可以大量、快速地進(jìn)行，一旦點(diǎn)燃反應(yīng)物，立刻就獲得產(chǎn)物。起始反應(yīng)時(shí)間約為0.5~3s，自蔓延速率約為0.1~10cm/s，燃燒溫度在1500~3500K。第六十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日例如利用這種方法，采用Cu、BaO、Y2O3和O2作為反應(yīng)物，可以成公斤地合成出高溫超導(dǎo)材料YBa2Cu3O7-x。又如利用爆炸沖擊波中的化學(xué)反應(yīng)，也可以制備得到一些常規(guī)反應(yīng)條件下無法得到的材料。軟化學(xué)是在溫和的反應(yīng)條件下和緩慢的反應(yīng)進(jìn)程中，以可控制的步驟，一步步地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，以制備材料。例如溶膠-凝膠方法是經(jīng)過源物質(zhì)分子的聚合、縮合團(tuán)簇膠粒溶膠凝膠熱解等步驟，可以制備得到具有指定組成、結(jié)構(gòu)和物性的納米微粒、薄膜、纖維、致密或多孔陶瓷、復(fù)合材料等，也可以直接形成器件。軟化學(xué)方法制作材料和器件，已形成新的產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)。一切好的材料都是來源于化學(xué)，而只有好的材料才能賦予器件以優(yōu)異的功能。第六十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日富勒烯（Fullerene）的發(fā)現(xiàn)：1985年等提出C60是由60個(gè)C原子構(gòu)成球形32面體，即由12個(gè)五邊形和20個(gè)六邊形組成。其中五邊形彼此不相連，只與六邊形相鄰。也稱為足球烯。C60是球形分子，分子中有30個(gè)雙鍵，因此可以合成各種化合物。下表列出了已合成的各種摻雜C60的超導(dǎo)體已進(jìn)入高溫超導(dǎo)行列。A3C60是通過C60和金屬之間的擴(kuò)散反應(yīng)完成的。A3K3K2RbRb2KRb3Cs3Tc/K19.2821.8026.4029.4030第六十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日C60

：科學(xué)家于1985年發(fā)現(xiàn)的碳的一種同素異形體，它是由60個(gè)碳原子構(gòu)成的分子，形似足球。第七十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日AxC60超導(dǎo)體返回第七十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日能源一、能源、環(huán)境、材料和信息被稱為人類社會(huì)發(fā)展的四大支柱。所謂能源是指提供能量的自然資源。根據(jù)各個(gè)歷史階段所使用的主要能源，可以分為柴草時(shí)期、煤炭時(shí)期和石油時(shí)期。

柴草時(shí)期從火的發(fā)現(xiàn)到18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命期間，樹枝雜草一直是人類使用的主要能源。陶器是人類用火制造出來的第一中自然界不存在的材料。

煤炭時(shí)期煤炭的開發(fā)始于13世紀(jì)，而大規(guī)模開發(fā)并使其成為世界的主要能源則是18世紀(jì)中葉的事了。煤是發(fā)熱量很高的一種固體燃料。它的主要成分是C，還有一定量的H和少量的O、N、S和P等。

石油時(shí)期第二次世界大戰(zhàn)之后，在美國、中東、北非等地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了大油田及伴生的天然氣，每噸原油產(chǎn)生的熱量比每噸煤高一倍。（標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量定為29.26MJ/kG）。第七十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日二、能源的分類和能量的轉(zhuǎn)化能源品種繁多，按其來源可以分為三大類：A來自地球以外的太陽能，除太陽的輻射能之外，煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能等都間接來自太陽能；B來自地球本身，如地?zé)崮?，原子核能（核燃料鈾、釷等存在于地球自然界）；C由月球、太陽等天體對(duì)地球的引力而產(chǎn)生的能量，如潮汐能。第七十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日能源分類統(tǒng)計(jì)圖

可再生能源（如水能）常規(guī)能源

非再生能源（如煤炭、石油、天然氣、核裂變?nèi)剂希┮淮文茉纯稍偕茉矗ㄈ缣柲?、風(fēng)能、生物質(zhì)能）新能源非再生能源（如核聚變?nèi)剂?、油頁巖、油砂）能源煤制品——洗煤、焦炭、煤氣二次能源石油制品——汽、煤、柴、燃料油、液化石油氣電力、氫能、余熱、沼氣、蒸汽等第七十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

能源工作者常用的分類方法：能源有一次能源：A常規(guī)能源----可再生能源（如水能）；非再生能源（如煤炭，石油，天然氣，核裂變?nèi)剂希新能源----可再生能源（如太陽能，風(fēng)能，生物質(zhì)能）；非再生能源（如核聚變?nèi)剂?，油頁巖，油砂）。二次能源：A煤制品----洗煤，焦炭，煤氣。B石油制品----汽油，煤油，柴油，燃料油，液化石油氣。C電力，氫能，余熱，沼氣，蒸汽等。三、煤炭及其綜合利用經(jīng)地質(zhì)學(xué)家、煤田學(xué)家、化學(xué)家們的共同努力，現(xiàn)代的成煤理論認(rèn)為煤化過程是：植物泥炭（腐蝕泥）褐煤煙煤無煙煤，這個(gè)過程稱煤化作用。煙煤和無煙煤是老年煤，形成的時(shí)間最長，含碳量高，發(fā)熱量高；而褐煤和泥煤則比較年輕，含碳量較低，發(fā)熱量也較低。

第七十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日煤炭的結(jié)構(gòu)第七十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日缺點(diǎn)：熱效率低—一般20～30%，蜂窩煤50%左右；燃燒—受各因素(爐子、煤的形狀、質(zhì)量等)影響大；

產(chǎn)物污染空氣—溫室效應(yīng)、空氣粉塵、酸雨等；

固體垃圾—煤灰、煤渣的處理和利用（浪費(fèi)問題）

運(yùn)輸問題—煤炭分布不均，運(yùn)輸是一個(gè)大問題！問題：如何使煤轉(zhuǎn)化為清潔的能源？如何提取分離煤中所含的寶貴的化工原料？辦法：煤的氣化、煤的焦化、煤的液化！第七十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日無煙煤的含碳量為85~95%，煙煤70~85%，褐煤50~70%，泥煤約50%。目前，煤的平均化學(xué)組成為C135H96O9NS。

煤的氣化讓煤在氧氣不足的情況下進(jìn)行部分氧化，使煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w，以氣體燃料的方式經(jīng)管道輸送到車間、實(shí)驗(yàn)室、廚房等，也可以作為原料氣體送進(jìn)反應(yīng)塔。根據(jù)煤氣的不同用途，需調(diào)節(jié)煤的空氣、水和空氣的比例，改進(jìn)汽化爐的結(jié)構(gòu)，控制反應(yīng)溫度和壓力等條件以達(dá)到強(qiáng)化需要的反應(yīng)，抑制不需要的反應(yīng)的目的，作為燃料用的煤氣實(shí)際是H2，CO，CO2，CH4，N2（由空氣帶入）的混合氣體，它若作為化工原料對(duì)氣體純度有一定的要求，則對(duì)條件的控制要求更高，并還要適當(dāng)?shù)胤蛛x提純。第七十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

煤的焦化（干餾）把煤置于隔絕空氣的密閉煉焦?fàn)t內(nèi)加熱，煤分解生成固態(tài)的焦炭、液態(tài)的煤焦油和氣態(tài)的焦?fàn)t氣。有低溫（500~600℃）、中溫（750~800℃）和高溫（1000~1100℃）干餾之分。煤經(jīng)過焦化加工，使其中各成分都能得到有效利用，而且用煤氣作燃料要比直接燒煤干凈得多。

煤的液化煤炭液化油也叫做人造石油。煤的平均分子量大約是石油的10倍，煤的含氫量比石油低得多。所以煤加熱裂解，使大分子變小，然后在催化劑的作用下加氫（450…480，12…30MP）可以得到多種燃料油。

煤既是能源，也是重要的化工原料。我國是世界上最大的耗煤國家，但70%的煤都是直接燒掉，既浪費(fèi)資源，也污染環(huán)境。積極開展煤的綜合利用是十分重要的方針。第七十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日四、石油和天然氣石油有“工業(yè)的血液”、“黑色的黃金”等美譽(yù)。石油是國家現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略物質(zhì)，許多國際爭(zhēng)端往往與石油產(chǎn)品有關(guān)。石油七姐妹：美國的?？松?、得士古、加州標(biāo)準(zhǔn)、海灣、飛馬（美孚）和英國石油、殼牌等石油公司。石油輸出國組織歐佩克（OPEC，13國）：沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特、委內(nèi)瑞拉（南美）、阿爾及利亞、厄瓜多爾、加蓬、印度尼西亞、利比亞、尼日利亞、卡塔爾和阿拉伯聯(lián)合酋長國。第八十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日天然氣的主要成分是甲烷，也有少量乙烷和丙烷，它和石油伴生，但一般埋藏部位較深。據(jù)國際經(jīng)驗(yàn)，每噸石油大概伴有1000m3的天然氣。石油中所含化合物種類繁多。必須經(jīng)過多步煉制，才能使用。主要過程有分餾、裂化、重整、精制等。在石油工業(yè)中，把常壓蒸餾和減壓蒸餾叫做一次加工，這時(shí)物理變化，而裂化、重整和加氫控制等則叫二次加工，它們都屬于化學(xué)變化過程。石油和煤成分的比較燃料CHONS發(fā)熱量/kJ.G-1石油中含量/%83~8710~140.05~2.00.02~0.20.05~8.048煤炭中含量/%80~903~65~80.5~1.01~230第八十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日

無機(jī)成因無機(jī)成因?qū)W派的論據(jù)主要有：1）通過無機(jī)途徑（如金屬碳化物和水）可以形成一定量的烴類；2）火山噴出的氣體和熔巖流中含有烴類；3）許多天體上存在烴類，如木星、天王星等的氣圈中含有甲烷；4）生命起源于烴類。第八十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日【幾種學(xué)說】1）碳化物說：門捷列夫創(chuàng)立（1876）。地球形成時(shí)期，溫度很高，使碳和鐵變成液體，互相作用而變成碳化鐵。由于比重大，留在地球深處，地表水沿地殼裂縫向下滲透與碳化鐵作用產(chǎn)生碳?xì)浠衔铩?FemCn+4mH2OmFe3O4+C3nH8m碳?xì)浠衔镉盅刂严渡仙降貧?。冷凝下來形成石油，并在孔隙性巖層中聚集而成油氣藏。第八十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日2）宇宙說：1889年俄國學(xué)者索科洛夫提出：他認(rèn)為碳?xì)浠衔锸怯钪婀逃械?，地球處于熔融階段時(shí)即已處在氣圈中，隨著地球的冷卻，被吸收凝結(jié)在地殼中，當(dāng)這些碳?xì)浠衔镅亓芽p溢向地表的過程中便可形成油氣藏。3）巖漿說：1949年蘇聯(lián)學(xué)者庫德梁采夫認(rèn)為組成烴類的碳和氫存在于包括地球在內(nèi)的天體中，地球的巖漿中的碳和氫在高溫高壓作用下有可能結(jié)合起來形成各種烴類。他還認(rèn)為依靠石油，地球上才產(chǎn)生了生物，石油不是來自于有機(jī)物質(zhì)，恰恰相反，有機(jī)物卻來源于石油。無機(jī)成因的弱點(diǎn)是脫離了地質(zhì)條件來討論石油的成因，而且將宇宙中發(fā)現(xiàn)的簡單的烴類與地球上組成復(fù)雜的石油等同起來。第八十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日生成石油與天然氣的原始物質(zhì)既有動(dòng)物又有植物，而異的等生物為主；生成油氣的環(huán)境既可以是海相也可以是陸相。有機(jī)成因：大多數(shù)人認(rèn)同。因地?zé)峄虻貕旱茸饔米兂墒褪痛蠖嗉性谏硯r之類孔隙較多的巖石層中第八十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日生油的原始物質(zhì)：石油是地質(zhì)時(shí)期中生物遺體（或稱有機(jī)殘?bào)w）在適當(dāng)條件下生成的。一般認(rèn)為形成成績無中有機(jī)質(zhì)的最重要的生物有四種：浮游植物、浮游動(dòng)物、高等植物和細(xì)菌。其中一些低等生物，繁殖迅速，產(chǎn)量巨大。它們死亡后，只有少部分由于在乏氧環(huán)境中，被泥沙埋藏而保存下來，最后轉(zhuǎn)化為石油。第八十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日石油必須經(jīng)過多步煉制才能使用。主要過程有分餾、裂化、重整、精制。分餾—烴的沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加而升高，在加熱時(shí)，沸點(diǎn)低的烴類先氣化，經(jīng)過冷凝先分離出來；溫度升高時(shí)，沸點(diǎn)較高的烴在氣化冷凝，借此可以把沸點(diǎn)不同的化合物進(jìn)行分離，這種方法叫分餾。所得產(chǎn)品較餾分。裂化—用分餾的方法只能分離出原油的1/3~1/4的有用的輕油，分子量大的烴類必須采用催化裂化法，使分子變小。

二、石油的煉制催化劑加熱加壓C16H34C8H18+C8H16第八十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日分餾塔示意圖第八十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日石油分餾主要產(chǎn)品及用途溫度范圍/℃分餾產(chǎn)品名稱烴分子中所含碳原子數(shù)主要用途氣體

＜30石油氣C1～C4

化工原料，氣體燃料輕油30～180

溶劑油汽油C5～C6C6～C10

溶劑汽車用液體燃料

180～280煤油C10～C16

飛機(jī)用液體燃料，溶劑280～350柴油C17～C20

重型卡車，拖拉機(jī)，輪船用燃料，各種柴油機(jī)用燃料重油350～500潤滑油凡士林C18～C30

機(jī)械，紡織等工業(yè)用的各種潤滑油，化妝品，醫(yī)藥業(yè)用的凡士林石蠟C20～C30

蠟燭，肥皂瀝青C30～C40

建筑業(yè)，鋪路＞500渣油＞C40

作電極，金屬鑄造燃料第八十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日五、核能（原子能）普通化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)來源于外層電子重排時(shí)鍵能的變化，而原子核及內(nèi)層電子并沒有變化。另外還有一類反應(yīng)的熱效應(yīng)卻來源于原子核的變化，這類反應(yīng)稱核反應(yīng)。有核衰變（原子核不穩(wěn)定，能自發(fā)地放出輻射，而變成另一種原子核的過程），核裂變（原子彈，原子核受轟擊時(shí)而分裂為質(zhì)量相差不多的兩種核素并釋放大量熱量和幾個(gè)中子的過程），核聚變（氫彈：由2個(gè)或多個(gè)輕原子聚合成一個(gè)較重的原子核并釋放大量熱量的過程，由于核聚變反應(yīng)是在極高溫度下進(jìn)行的核反應(yīng)，也稱熱核反應(yīng)。1g核燃料經(jīng)核聚變后所產(chǎn)生的能量約為核裂變相應(yīng)能量的4倍）。第九十頁，共一百零八頁，2022年，8月28日1g鐳(Ra)在衰變過程中釋放的能量是1g鐳和足量氯氣(Cl2)起反應(yīng)生成RaCl2時(shí)所釋放能量的50萬倍。1g鈾235(U)發(fā)生裂變時(shí)釋放能量為8×107kJ，1g氘(H)發(fā)生聚變時(shí)釋放的能量是6×108kJ，而1g煤完全燃燒時(shí)釋放的能量僅為30kJ。核反應(yīng)過程中由于原子核的變化，而伴隨著巨大的能量變化，所以核能也叫原子能。因此人們開始了對(duì)核能的開發(fā)和利用。第九十一頁，共一百零八頁，2022年，8月28日返回第九十二頁，共一百零八頁，2022年，8月28日六、化學(xué)電源化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，統(tǒng)稱為化學(xué)電池或化學(xué)電源。（干電池、蓄電池、紐扣電池）1鋅-錳干電池：外殼用鋅皮作負(fù)極，中心為正極，是一根導(dǎo)電性能良好的石墨棒，裹上了一層由MnO2，炭黑及NH4Cl溶液混合壓緊的團(tuán)塊（電解液為NH4Cl，ZnCl2和淀粉液），鋅負(fù)極：Zn+4NH4Cl(NH4)2ZnCl4+2NH4++2e-；錳正極：MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-。第九十三頁，共一百零八頁，2022年，8月28日2鉛蓄電池：PbO2為蓄電池的正極，海綿狀鉛為負(fù)極（電解液為30%的硫酸），正極：PbO2+SO42-+4H++2e-PbSO4+2H2O；負(fù)極：Pb+SO42-PbSO4+2e-。第九十四頁，共一百零八頁，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)高、電壓穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、原料豐富、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：笨重、防震性差、易溢出酸霧、維護(hù)不便、攜帶不便等。第九十五頁，共一百零八頁，2022年，8月28日3堿性蓄電池（日常生活中用的充電電池，壽命較鉛蓄電池長得多）：商品電池中有鎳-鎘和鎳-鐵兩類，它們的電池反應(yīng)是：Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2Fe+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Fe(OH)24銀-鋅電池（紐扣電池）：它們的電極材料是Ag2O2和Zn，電池反應(yīng)為2Zn+Ag2O2+2H2O2Zn(OH)2+2Ag。5燃料電池：氫氣，甲烷氣，乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)，能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。這種電池能量利用率可高達(dá)80%（一般柴油發(fā)電機(jī)只有40%左右）。

第九十六頁，共一百零八頁，2022年，8月28日堿性燃料電池簡介：電極反應(yīng)：H2+2OH-2H2O+2e-

?1=-0.828V1/2O2+H2O+2e-2OH-

2?

=0.401V總反應(yīng)：1/2O2+H2H2OE?=1.229V第九十七頁，共一百零八頁，2022年，8月28日優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高（0.80～0.95V電壓時(shí)，轉(zhuǎn)化率高達(dá)60～70%）；可用非鉑電催化劑，如雷尼鎳、硼化鎳等；鎳在堿性條件下和電池工作溫度下化學(xué)性質(zhì)是穩(wěn)定的。缺點(diǎn)：采用空氣作氧化劑，必須進(jìn)行凈化，消除CO2；當(dāng)以各種烴類的重整氣作燃料時(shí)，也必須除去CO2，使造價(jià)變高；堿性電池均采用KOH作電解質(zhì)，排水方法及控制較復(fù)雜。第九十八頁，共一百零八頁，2022年，8月28日可分為四類：必需元素：常量元素：微量元素：

污染元素：一、生物體中的元素分類生命過程的某一環(huán)節(jié)（一個(gè)或一組反應(yīng)）需要該元素的參與，即該元素存在于所有健康的組織中；生物體具有主動(dòng)攝入并調(diào)節(jié)其體內(nèi)分布和水平的元素；存在于體內(nèi)的生物活性化合物的有關(guān)元素；缺乏該元素時(shí)會(huì)引起生化生理變化，當(dāng)補(bǔ)充后即能恢復(fù)。人體內(nèi)大約含30多種元素，其中有11種為常量元素，它們是：C,H,O,N,S,P,Cl,Ca,Mg,Na,K。這11種元素在人體內(nèi)的含量為99.95%。其余的0.05%為微量元素或超微量元素。即沒有這些元素有妨人體健康—有益元素有20-30種普遍存在于組織中的元素，它們的濃度是變化的，而它們的生物效應(yīng)和作用還未被人們認(rèn)識(shí)，它們也可能來自環(huán)境的沾污，因此稱沾污元素。當(dāng)沾污元素的濃度達(dá)到了可以產(chǎn)生能覺察到生理或形態(tài)癥狀時(shí)，就可以將沾污元素稱為污染元素。第九十九頁，共一百零八頁，2022年，8月28日人體必需微量元素元素

原子序數(shù)相