高中化学必修2 课时8.1.2 煤、石油和天然气的综合利用高一化学精品讲义

1、煤、石油和天然气的综合利用【学习目标】1、认识三大化石原料及其组成2、掌握石油的分馏、裂化和裂解的含义及煤的干馏、气化和液化的含义【主干知识梳理】一、煤的综合利用1、煤的组成(1)物质组成：有机物和少量无机物组成的复杂混合物(2)元素组成：主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素2、煤的综合利用(1)煤的干馏概念：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化发生的变化：煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 煤干馏的产品及用途煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气干 馏 产

2、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、萘类染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦 炭炭冶金、合成氨造气、电石、燃料【微点拨】煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 化学“三馏”的比较名称干馏蒸馏分馏原理隔绝空气、高温下使物质分解根据液态混合物

3、中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物混合物单一组分的纯净物沸点相近的各组分组成的混合物变化类型化学变化物理变化物理变化(2)煤的气化概念：将煤转化为可燃性气体主要反应：C(s)H2O(g)eq o(=,sup7(高温)CO(g)H2(g) = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 发生的变化：化学变化(3)煤的液化概念：把煤转化成液体燃料的过程发生的变化：化学变化 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 分类：直接液化和间接液化a.直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即：煤H2液体燃料b.间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气

4、作用气化，产生合成气CO、H2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等即：煤COH2甲醇【对点训练1】1、下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是()A图示实验中发生了化学变化B实验后水溶液的pH7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等C气体Z易燃，可以还原氧化铜D液体Y是一种纯净物2、下列属于物理变化的是()石油的分馏 煤的干馏 石油的裂化 铝热反应 由乙烯制备聚乙烯 将氧气转化为臭氧乙烯催熟果实 将苯加入溴水中海水蒸馏制取淡水A B C D二、石油的综合利用1、石油的形成及成分(1)形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的(2)元素组成：碳、氢、硫、氧、氮等(3)物质组成

5、：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃(4)物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点2、石油的炼制石油炼制的意义从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。原油含盐类、含水多，在炼制时要浪费燃料，含水、含盐多会腐蚀设备。所以，原油必须先经脱水、脱盐等处理过程才能进行炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，做为基础有机化工原料石油炼制的

6、方法分馏、裂化、裂解及催化重整(1)石油的分馏概念：利用原油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃气化，再经冷凝将烃分离成不同沸点范围的产物的过程，石油分馏得到的各种馏分是混合物，分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油设备：加热炉和分馏塔 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 分类 常压分馏原理用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分原料原油目的获得以燃料油为主的不同石油产品产品石油气、汽油、煤油、柴油、重油减压分馏原理通过减压降低重油的沸点，从重油中分离出不同沸点范围的馏分原料重 油目的获得以润滑油为主的不同石油产品产品柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油 = 4

7、 * GB3 * MERGEFORMAT 为什么要减压分馏？若要将重油进一步分离，则要在更高的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏(2)石油的裂化 概念：在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程 原料：重油 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 目的：提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 原理：

8、C12H26C6H14C6H12 = 5 * GB3 * MERGEFORMAT 方法：热裂化和催化裂化 a.热裂化的目的是提高汽油的产量；缺点是温度过高，发生结焦现象b.催化裂化的目的是提高汽油的产量；使用的催化剂是硅酸铝、分子筛(铝硅酸盐)(3)石油的裂解概念：即深度裂化，在高温下，使具有长链分子的烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等各种短链的气态烃和少量液态烃的过程原料：含直链烷烃的石油分馏产品 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 目的：获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 裂解反应：C16H34C8H18C8H16 C8H18C4H10C4

9、H8C4H10CH4C3H6 C4H10C2H6C2H4(4)石油的催化重整概念：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃目的：使链状烃转化为环状烃，获得芳香烃 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 产品：苯或甲苯等化工原料【微点拨】由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 分馏是物理变化，裂化、裂解和催化重整均

10、为化学变化【对点训练2】1、下列关于石油的说法不正确的是()A石油主要含C、H两种元素 B石油通过催化重整可得到环状烃C石油裂化是物理变化 D石油分馏得到的汽油是混合物2、石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是()A常压分馏B减压分馏 C裂解 D催化裂化3、石油裂解的目的主要是()A提高轻质液体燃料的产量 B提高汽油的产量C改善汽油的质量 D获得短链不饱和烃4、含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有()A3种 B4种 C5种 D6种三、天然气的综合利用1、天然气的组成：主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等2、天然气的加工及利用天

11、然气是一种清洁的化石燃料，日常生活用作燃料化工生产主要用于合成氨和生产甲醇等3、化学“六气”的主要成分高炉煤气水煤气天然气液化石油气焦炉气裂解气主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10、C3H6、C4H8H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4【微点拨】煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料，它们也是脂肪烃的来源石油的分馏与蒸馏原理相同，发生的是物理变化；石油的裂化、裂解和催化重整发生的是化学变化煤的液化、气化和干馏是化学变化【对点训练3】1、最近，新华社的一条消息中披露：我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半

12、；而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体(CH4nH2O)。下列说法中正确的是()ACH4nH2O晶体中水是溶剂 BCH4nH2O的组成元素有3种CCH4nH2O中CH4和H2O的质量比为1：n D可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性2、某混合气体依次通过溴水(使其褪色)，通过灼热的氧化铜(使其黑色变红色)，通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色)，通过澄清石灰水(石灰水由清变浑再变清)，最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈淡蓝色，该混合气体是()A水煤气 B焦炉煤气 C石油液化气 D高炉煤气 3、为了减少大气污染，许多城市推广清洁燃料，目前使用的清洁燃料主要有两类，一

13、类是压缩天然气，另一类是液化石油气，这两类燃料的主要成分是()A碳水化合物 B碳氢化合物 C氢气 D醇类【课后作业】1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源()(2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏()(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一()(4)天然气的主要用途就是作燃料()(5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴()(6)石油分馏和煤干馏均为化学变化()(7)裂化汽油可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色()2、石油分馏的主要目的是( )A将石油按其成分沸点的不同加以分离 B将石油按饱和烃与不饱和烃加以分离C得到碳原子数更多的烃 D

14、将石油中的烷烃、环烷烃和芳香烃分开3、关于石油炼制的说法正确的是()A石油的炼制过程是将相对分子质量较大分子变成相对分子质量较小分子的过程B石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先汽化，经冷凝而分离出来C石油经过分馏、裂化等工序后得到大量乙烯、苯等不饱和烃D石油经分馏得到的各馏分仍然是多种烃的混合物4、丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（ ）A19% B25% C36% D40%5、石油催化裂化和裂解的目的是()A使长链烃分子断裂为短链烃分子B使直链烃转化为

15、芳香烃C除去石油中的杂质D前者是提高汽油的产量和质量，后者是得到短链的不饱和气态烃，提供有机化工原料6、下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是()A煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程B煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等液态物质的过程C煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程D石油通过催化裂化，可以获得碳原子数较少的轻质油7、C8H18在一定条件下受热可完全裂解生成CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C4H8五种气体的混合气，此混合气对相同条件下氢气的相对密度为 ()A38 B57 C19 D无定值8、近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨

16、的大型油田。下列有关说法正确的是()石油裂解得到的汽油可与溴水反应石油的分馏是化学变化石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度石油分馏得到的汽油仍是混合物A B C D9、下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A煤的气化和液化过程只发生物理变化 B天然气作为化工原料可用于合成氨和生产甲醇C石油分馏的目的是生产乙烯、丙烯、甲烷等化工原料 D天然气和液化石油气的主要成分是甲烷10、下列转化不属于煤或石油的综合利用的是A将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C将煤变为煤饼作燃料 D将石油裂解制得乙烯等化工原料11、国内能源供应紧张形势日

17、益加剧，煤的涨价导致部分地区电荒，煤在国民经济中的重要地位由此可见一斑。下列关于煤的说法正确的是()A煤属于有机化合物B在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化C煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源D煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义12、下列关于煤、石油、天然气等能源的说法正确的是()A石油裂解得到的汽油是纯净物 B石油产品都可用于聚合反应C天然气是一种清洁的化石燃料 D水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料13、下列变化不属于化学变化的是()煤的干馏 煤与氢气作用液化煤的气化石油的分馏石油的催化裂化 石油的裂解 煤的开采海水蒸馏AB C D1

18、4、下列说法中正确的是()A煤属于有机化合物B在物质变化类型上，煤的干馏过程只包含了物理变化C煤中含有大量的苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源D煤的气化和液化属于煤的综合利用15、下列变化属于化学变化，且产物中有气体、液体、固体的是()A石油分馏 B石油裂解 C煤的干馏 D煤的气化16、下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A石油裂解得到的汽油是纯净物 B石油产品都可用于加成反应C天然气是一种清洁的化石燃料 D煤就是碳，属于单质17、下列说法中错误的是()A煤中含量最大的元素是碳B煤、煤焦油都是复杂的混合物C煤是芳香烃的一种重要来源D煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离

19、出来18、下列说法错误的是()A石油中含有C5C11的烷烃，通过石油的分馏得到汽油B含C20以上的重油经催化裂化可以得到汽油C开采天然气(主要成分是甲烷)应做到安全规范的操作D煤中含有苯和甲苯，可用分馏的方法把它们分离出来19、下列说法中错误的是()A石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物B含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C焦炭是煤干馏的一种重要产品D煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来20、煤和石油等化石燃料对促进经济社会发展起到了重要的作用，这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题：(1)石油分馏是石油炼制的重要环节，这种操作是在_

20、(填设备名称)内完成的。工业上通常使用的分馏石油的方法有常压分馏和_，分馏的目的是_(2)石油不仅是重要的燃料，还是重要的化工原料的来源，如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取_措施(3)目前石油资源逐渐匮乏，人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。目前煤综合利用的主要方法是_、_和煤的气化21、请回答实验室分馏石油的有关问题：(1)实验室分馏石油的正确操作顺序是E_A_GA连接接液管 B装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子C检查装置气密性 D连接冷凝管及进出水管E在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上石棉网 F固定好蒸馏烧瓶G加热(2)以下是石油分馏的装置图

21、，试指出有关仪器的名称：A_；B_(3)分馏石油得到的各个馏分都是_(填“混合物”或“纯净物”)22、下图是实验室干馏煤的装置图：(1)指出图中仪器名称：a._，d._(2)仪器d的作用是_，c中液体有_和_，其中无机物里溶有_，可用_检验出来。有机物可以通过_的方法使其中的重要成分分离出来(3)e处点燃的气体主要成分有_(填化学式)，火焰的颜色是_【煤、石油和天然气的综合利用】答案【对点训练1】1、D。解析：煤的干馏是化学变化，A项正确；所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗氨水、焦炭等，焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜，且易燃，C项

22、正确；氨水的pH7，煤焦油居于水层以下，粗苯密度小于水，在上层，故B项正确；煤焦油中含有多种物质，属混合物，D项错误。2、C。解析：蒸馏和分馏的原理相同，都是利用沸点不同分离物质，将苯加入溴水中不发生化学反应，而是苯萃取溴水中的溴，故均属于物理变化，其余各项均发生了化学变化。【对点训练2】1、C。解析：石油裂化是化学变化。2、D。解析：选项中的四种方法都是石油炼制加工的方法，而其目的不同。A项中只能对石油进行初步加工，各类烃的质量仅占石油总量的25%左右；B项操作不会得到汽油；C项所得产物主要是乙烯、丙烯等小分子短链不饱和烃；只有D项才能得到质量更高、产量更多的汽油。3、D。解析：石油裂解的主

23、要目的是获得乙烯、丙烯等工业原料。4、C。解析：C6H14裂解的方式可能有下列四种：C6H14eq o(,sup11(催化剂),sdo4(加热、加压)CH4C5H10 C6H14eq o(,sup11(催化剂),sdo4(加热、加压)C2H6C4H8 C6H14eq o(,sup11(催化剂),sdo4(加热、加压)C3H8C3H6C6H14eq o(,sup11(催化剂),sdo4(加热、加压)C4H10C2H4，其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分异构体CH3CH2CH2CH3、，因此考虑C4H10的同分异构体，最终生成的烷烃最多有5

24、种。【对点训练3】1、B2、B。解析：水煤气的主要成分是CO和H2；焦炉煤气的主要成分是H2、CH4、C2H4和CO等；石油液化气的成分是C2C3的烷烃；高炉煤气的成分是CO、CO2和N2等。能符合题给实验现象的气体只有焦炉煤气。3、B【课后作业】1、(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2、A3、D。解析：A项，石油的炼制包括分馏、裂化和裂解；裂化是在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃，裂解则为深度裂化，错误；B项，石油分馏的目的是将石油分成多种在一定沸点范围内的馏分，错误；C项，石油经过裂解得到乙烯、丙烯、丁二烯等，石油经催化重整可得到苯和

25、甲苯等，错误；D项，石油分馏得到的各馏分中含有多种烃类物质，是混合物，正确。4、A5、D。解析：石油催化裂化的目的是提高汽油的产量和质量，石油裂解的目的是获得短链的不饱和烃，作化工原料，D项正确。6、C。解析：A项，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，煤的干馏产品主要有焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等；B项，煤的液化是将煤转化为液体燃料(如甲醇等)的过程；C项，煤的气化是将煤转化为气体燃料(如CO、H2)的过程；D项，石油的催化裂化是将相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程，从而获得轻质油。7、C。解析：由C8H18C4H10C4H8，C4H10C2H6C2H4

26、，C4H10CH4C3H6得关系式：2C8H18C2H42C4H8CH4C3H6C2H6，所以反应后混合气的平均相对分子质量为2114638，对相同条件下氢气的相对密度为38219。8、C。解析：石油的分馏是依据各物质的沸点不同，经加热汽化和冷凝而分离的操作，故为物理变化，错误；石油分馏实验中，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处，以测量馏出蒸气的温度，错误。9、B。解析煤的气化是碳和水蒸气反应生成水煤气等，煤的液化有直接液化和间接液化，均发生了化学反应，A项错误；天然气作为化工原料可用来合成氨和生产甲醇，B项正确；石油分馏的目的是获得汽油、煤油、柴油等轻质油，不可能获得乙烯、丙烯和甲烷，C项错

27、误；天然气的主要成分是CH4，而液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等，D项错误。10、C。解析：煤的干馏、气化及液化是实现煤综合利用的主要途径；将煤转变为煤饼，成分不变，不属于煤的综合利用；石油的裂化和裂解均得到许多化工原料，属于石油的综合利用。11、B。解析：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯是煤中的某些干馏产物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁高效的燃料，再燃烧可提高其利用率，意义重大。12、C。解析：A项，石油的裂解是深度裂化，是将大分子烃断裂成小分子烃的过程，产物主要是短链不饱和烃的混合物，错误；B项，能发生聚合反应的分子必须含有不饱和键，但石油的分馏产品大多是烷烃、环烷烃、芳香烃，所以不是所有