新人教版高中化学选修2石油 煤和天然气的综合利用

石油 煤和天然气的综合利用第二课时引言煤、石油、天然气都是很重要的能源物质，而它们在地壳中含量是有限的，在新的理想的能源没有大量地被开发和生产出之前，摆在我们面前的一个很严峻的问题就是如何将有限的能源，尽可能地延长其使用期限，这就是能源的综合利用问题。以煤为例，在我国目前仍然主要作燃料为主，这相当于是对能源物质的巨大浪费，那么如何提高煤的利用率呢？本节课就来讨论煤的综合利用问题。板书三、煤的综合利用师煤对大家来说并不陌生，因为我们家里平时的烧水、做饭、取暖等都离不开煤，那么大家是否知道煤可分为哪几类？生可分为无烟煤、烟煤、泥煤等。师除此之外还有一种褐煤，那么这些不同种的煤有何区别呢？投影显示表55 各种煤的含碳量范围煤的种类无烟煤烟煤褐煤泥煤碳的质量分数/%859570855070约50学生活动自学讨论并参考表55的数据回答：它们的含碳量不同，无烟煤的含碳量较高，泥煤的含碳量较低，当然含碳量不同发热量也就不同，含碳量越高，发热量也越高。师所以我们在燃煤时愿意用无烟煤还是泥煤？生当然是无烟煤。师我们常常称呼块状的煤叫炭，那么无论是煤还是炭，其主要组成元素是什么呢？是不是煤中只含碳元素呢？生煤含的主要元素是碳，除此之外还有少量氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质，所以煤并不是只含碳元素。师事实上煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物。板书1.煤的种类和组成投影显示资料：一、煤的形成二、煤的元素组成和结构组成（内容详见备课资料煤和煤的综合利用）生观看投影，进一步了解煤的种类及组成。师无论是我们家里烧煤，还是单位、企业燃煤，我们都会看到滚滚黑烟，尤其是冬天尤为常见，试从煤的组成元素思考，直接燃煤会造成哪些污染？煤除了燃烧还可以有什么用途？学生活动分组讨论、思考、分析，结合投影资料回答：煤燃烧时产生有毒的SO2以及氮的氧化物等，这是“废气”；燃烧完产生的煤灰，这是“废渣”；烟囱中常有难闻液体，这是“废液”。从煤的成分看其中含有许多有机成分和无机矿物，因此煤除了可以燃烧还可以从中提取化工原料。师因此煤的综合利用就是势在必行了。在煤的综合利用中人们最为关注并一直致力于研究的问题是：如何提高煤燃烧的热效率，如何分离、提取煤中的化工原料以及如何解决燃煤引起的污染。目前已有实用价值的办法主要有煤的干馏和煤的气化、液化。我们先来了解煤的干馏。板书2.煤的干馏设疑什么叫煤的干馏？工业炼焦的主要产物有哪些？投影显示表56 煤干馏的主要产品和用途干馏产品主要成分主要用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐氮肥粗苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料学生活动自学煤的干馏知识，并结合表56回答：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程叫做煤的干馏，也叫煤的焦化。工业上炼焦原理就是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加强热。煤分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等。问这些产物有什么重要用途？生这些产物可用于冶金、作燃料、生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。问煤的干馏的关键因素是什么？生关键因素有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧，二是要加强热。问煤的干馏是物理变化还是化学变化？生回忆木材干馏知识，回答：煤的干馏过程中所发生的变化是很复杂的化学、物理变化。问在许多产煤大省曾存在许多的土法炼焦炉（窑），也就是简陋的野外的炼焦。请大家分析土法炼焦有什么危害？学生活动分组讨论，结合报纸、电视新闻和上边所学的炼焦的产品等知识回答：土法炼焦一方面造成能源的大量浪费，另一方面严重污染环境。师所以国家三令五申禁止土法炼焦，意义就在于此。这样，通过将煤焦化处理，既使煤得到充分利用，节约了能源，也保护了环境。投影显示如何区别碳、煤、炭？答案：（提示）碳、煤、炭三者既有联系又有区别。碳是化学元素C的名称。煤是古代的植物体在不透空气或空气不足的情况下，受到地下的高温和高压而变质形成的黑色固体矿物，煤也叫煤炭。煤是多种有机物和多种无机物组成的混合物。炭是碳元素单质中的无定形体，有木炭、焦炭、活性炭和炭黑，方言也将煤叫做炭。过渡刚才大家已分析过，煤在燃烧时虽提供了能量但会生成SO2、氮氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物。如何改进煤的燃烧方式呢？一方面改进燃煤技术，改善燃煤质量和排烟设备；另一方面设法把煤转化为清洁的燃料。煤的气化和液化就是将煤变成清洁能源的有效途径。板书3.煤的气化和液化（1）煤的气化设疑煤的气化原理是什么？其主要反应是什么？生煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤气化的主要反应是碳和水蒸气的反应（由一名学生板演）C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)问这是一个吸热反应，反应所需能量如何解决呢？生一般由同时进行的碳的燃烧反应来提供。（板演）C(s)+O2(g) CO2(g)问煤气化时所得到的煤气有哪些？生根据其成分和用途可分为低热值气、中热值气以及高热值气。投影显示煤气化产物的区别成分特点用途低热值气CO、H2、N2热值较低用作冶金、机械工业的燃烧气中热值气CO、H2、CH4热值较高可短距离输送煤气、合成氨、甲醇等高热值气CH4热值很高可远距离输送煤气、化工原料设疑什么叫煤的液化？煤的液化途径有哪些？学生活动自学、讨论，回答：把煤转化为液体燃料的过程叫煤的液化。把煤与适当的溶剂混合后，在高温高压下，使煤与氢气作用生成液体燃料，这叫直接液化；若把煤气化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成，得到液体燃料，这叫间接液化。板书（2）投影显示资料：三、煤的综合利用（内容详见备课资料煤和煤的综合利用）生观看投影资料，体会煤的综合利用所带来的好处：一方面提高了煤的热效率；另一方面从煤中获得众多的化工原料；三防止了环境污染。投影练习某混合气体依次通过溴水时，使溴水褪色通过浓H2SO4通过灼热的CuO粉末，黑色粉末变红通过澄清石灰水，溶液变浑浊。最后剩余气体能在空气中点燃火焰呈淡蓝色，产生的气体经冷却有水滴并且能使石灰水变浑浊。这样的气体是( )A.高炉煤气B.焦炉煤气C.裂解气D.水煤气思路分析高炉煤气主要成分是CO、CO2、N2，焦炉煤气主要成分是H2、CH4、C2H4、CO。裂解气主要成分是乙烯、丙烯及异丁烯，水煤气主要成分是H2O、CO。实验说明其中有不饱和烃（SO2可不予考虑），实验说明其中有H2、CO，点燃剩气说明有气态烷烃。答案：B本节小结本节课我们了解了煤的种类和组成元素，煤的综合利用的基本措施：煤的干馏、煤的气化和液化。学习时应重点了解煤的干馏原理。通过学习我们清楚了在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、“废气”“废液”都应加以合理的处理和利用，一定要做到消除污染、保护环境。作业P146二、4、5板书设计三、煤的综合利用1.煤的组成和种类2.煤的干馏3.煤的气化和液化（1）煤的气化（2）教学说明煤是重要的能源物质，但煤的燃烧效率低、污染严重的情况长期存在，所以煤的综合利用势在必行。教学中，分别从煤的种类、组成方面加以引导、启发，通过设疑、观看资料等方法，逐步得出煤的综合利用的必要性，引出干馏、气化、液化等具体措施和途径。同样也通过学生的自学讨论、设疑、观看资料等方法，不仅使学生对煤的综合利用的各种措施得到了解，也大大增强了每个同学在节约能源、保护环境方面的自信心和责任感。参考练习1.含碳量最高的煤是( )A.烟煤B.无烟煤C.褐煤D.泥煤答案：B2.下列叙述错误的是( )A.煤的干馏必须在隔绝空气的条件下进行B.煤焦油在170以下主要分馏出苯及苯的同系物C.冶金用的焦炭可以通过煤的低温干馏而获得D.焦炭可用于冶金、合成氨造气、电石、燃料等答案：C