化学高一下必修ⅱ煤石油天然气的综合利用

1、第四章 化学与自然资源的开发利用第二节 资源综合利用、环境保护第课时煤、石油和天然气的综合利用 2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 经过一系列经过一系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用的主复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用的主要燃料，因此人们常称它们为要燃料，因此人们常称它们为 燃料，是燃料，是 资源。资源。二、煤、石油燃烧对环境的影响二、煤、石油燃烧对环境的影响1、煤的燃烧对空气的影响、煤的燃烧对空气的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，它们都是大气的污染物。它们都是大气的污染

2、物。2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产品、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产品汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出出 、 、含、含 化合物、未燃烧的化合物、未燃烧的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。动植物遗骸动植物遗骸化石化石不可再生不可再生SO2、NO2CO氮的氧化物氮的氧化物铅铅碳氢碳氢3 迄今为止，煤、石油、天然气仍是人迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用

3、率，减少化石燃综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。临的重大挑战。4我国煤的分布图我国煤的分布图5求知课堂互动求知课堂互动一、煤的综合利用一、煤的综合利用1、煤的组成、煤的组成 组成元素组成元素:主要是碳元素；（还有少主要是碳元素；（还有少量的量的H、O、N、P、S、卤素等）、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。物组成的复杂混合物。煤的结构模型煤的结构模型6一、煤的综合利用：一、煤的综合利用： 2、煤的分类、煤的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

4、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的检的检测指标：测指标：发热量、挥发分、固发热量、挥发分、固定碳、水分、灰分等定碳、水分、灰分等7煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图实验装置实验装置1实验装置实验装置2一、煤的综合利用一、煤的综合利用（1 1）煤的干馏）煤的干馏煤的干馏原理：煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。8煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途9（2）煤的气化：）煤的气化： 将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。 C(s) + H

5、C(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g)高温10 将煤转化液体燃料的过程。将煤转化液体燃料的过程。 分为直接液化和间接液化。分为直接液化和间接液化。 一、煤的综合利用一、煤的综合利用（3）煤的液化：）煤的液化：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：11二、石油的综合利用二、石油的综合利用1、石油的组成元素、石油的组成元素: 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的混

6、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）合物。（还有水分、盐分等杂质）石油的主要成分：石油的主要成分：2、石油的炼制、石油的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)（1）石油的分馏：）石油的分馏：利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合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。物分离成简单混合物的过程。12石油分馏示意图石油分馏示意图133、石油的裂化和裂解、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：）裂化的目的：（2）裂化的原理：）裂化的原理：石油的裂化是石油的裂化是 。 在催化剂的作用下将含碳原子多的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

7、程。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。提高轻质液体燃料的产量。(3)裂解裂解: 深度的裂化。深度的裂化。裂解的目的：裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。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乙烯的产量是一个国家石化水平的标志1425%产量提高产量提高154、石油结构的重整、石油结构的重整石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。

8、16三、天然气的综合利用三、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，一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成它主要用于合成 和生产和生产 等。天等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，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。转化是一项具有挑战性的课题。氨氨甲醇甲醇17四、四、化石燃料的产品化石燃料的产品三大合成材料三大合成材料 塑料、合成橡胶、合成纤

9、维塑料、合成橡胶、合成纤维加成聚合反应（即加聚反应）加成聚合反应（即加聚反应）方法：将方法：将双键改双键改为为单键单键，将原来连在，将原来连在不饱和碳不饱和碳原子上的其它原子（或原子团）写在链节的上原子上的其它原子（或原子团）写在链节的上方或方或下方下方。聚乙烯聚乙烯nCH2CH2 CH2CH2 n 催化剂催化剂18聚氯乙烯聚氯乙烯nCH2CH2 CH2CH2 n 催化剂催化剂ClClnCH2CH2 CH2CH2 n 催化剂催化剂CH3CH3聚丙烯聚丙烯19合成材料概况：合成材料概况：随着人类不断的文明和进步，人对天随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，然材料的

10、利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命人工合成于是就发生了一场材料的革命人工合成材料；材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单，合成材料的原料丰富、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。20塑料塑料 塑料的主要成分是合成树脂，其中还添塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑热塑性塑料性塑料（聚乙烯

11、塑料）（聚乙烯塑料），可以反复加工，多，可以反复加工，多次使用；有些次使用；有些热固性塑料热固性塑料（电木）（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。 常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基常见的塑料：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。21聚丙烯：聚丙烯： 单体：单体：CH2CHCH322聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2CHC6H523酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛24聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF225合成纤维合成纤

12、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的单体，再经聚合制成的纤料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：维（如：“六大纶六大纶”、碳纤维、光、碳纤维、光导纤维等）导纤维等）人造纤维人造纤维：用木材、草类的纤维经：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等化学加工制成。如黏胶纤维等26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27思考与交流：思考与交流：1、目前，回收利用废旧

13、合成材料有很多、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。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、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？请用必要资塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。料和数据作为论据。281、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是、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，用于制备用热裂解或

14、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多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。用。29正方观点举例：正方观点举例：1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用自然、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用自然资源；资源；2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便、经、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便、经济和实用；济和实用；3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。态环境的保护。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的物质，超出、生产和使用

15、合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。倒退。2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。合算。3、天然的东西是最好的，我们应该提倡、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然回归自然”的的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。30例1：工业上合成氨的原料气之一H2有一种来源是取自石油气，如丙烷。（1）有人设计了以下反应途径（假设反应都能进行），你认为最合理的是 A、 D、 B、 C、 （2）按照所选反应途径，理论上用1mol丙烷最多可制得氨A、4mol B、4.7mol C、10mol D、2.7mol2