8.1.3煤、石油和天然气的综合利用课件高一下学期化学人教版必修第二册

8.1.3煤、石油和天然气的综合利用第八章化学与可持续发展【学习目标】1.通过阅读教材，运用分析、推理的方法，结合图片信息，认识煤的干馏、气化、液化原理和主要产品及用途，了解煤的综合利用对可持续发展的重要性。2.通过讨论交流、图示分析，了解石油的分馏和裂化产品的用途及石油化工产品的应用及投产与产出，认识合理开发和利用化石能源的重要性和必要性。3.通过联系实际，问题探究，能举例说明重要资源和能源的主要类型、成分和作用，对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价，认识合成高分子材料的重要性及石油化工废弃物带来的环境影响。宏观辨识与微观探析：

通过宏观上认识自然资源—煤、石油、天然气的综合利用，能从化学微观角度分析、探究化石燃料综合利用的的原理和方法，运用已有知识和方法综合分析化学过程对自然可能带来的各种影响。证据推理与模型认知：

能举例说明重要资源和能源的主要类型、成分和作用，对资源的开发利用和能源的使用方案进行评价，认识合成高分子材料的重要性培养模型认知和证据推理的能力。科学探究与创新意识：

通过对“煤制油”工艺原理的认识，掌握并创新化石能源综合利用方法，提高思维的深度和广度，认识环境保护和资源合理开发的重要性，形成可持续发展意识和绿色化学观念。你知道吗？

人类使用的主要能源，重要的化工原料是什么？天然气煤、石油和天然气的综合利用、提高利用率、减少环境污染石油煤迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。请你思考：

如何实现化石燃料的综合利用？如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。一、煤、天然气的综合利用1、煤的组成及综合利用（1）煤是由

复杂混合物，主要含

元素,还含有少量H、O、N、S等元素。（2）煤根据组成成分中含碳量不同，由高到低可以将煤分为无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤等。煤直接燃烧会产生大量的煤灰、煤渣、废气，污染环境、燃烧效率低等。（3）煤综合利用的意义一是减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx、碳的氧化物和粉尘等污染物的排放；二是提高煤燃烧的效率—煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高；三是生产基本化工原料—通过煤的干馏，获得大量的基本化工原料。有机物和少量无机物碳（4）煤的综合利用①实现煤的综合利用的主要途径：

，目的是获得清洁的燃料和多种化工原料。②煤的干馏是指将煤

过程,工业上也叫煤的焦化。主要产品如下：煤的干馏产品主要成分及名称主要用途气态焦炉气、粗氨水、粗苯燃料、化肥、炸药、医药、农药、合成材料液态煤焦油：苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青炸药、医药、农药、合成材料、染料、筑路材料、制碳素电极固态碳冶金、合成氨造气、电石、燃料干馏、气化和液化隔绝空气加强热使之分解的③煤的气化是指将煤

过程，主要反应的方程式为

。

④煤的液化是指将煤直接或间接转化为

过程。直接液化为煤与氢气作用生成

；间接液化为煤先转化为一氧化碳和氢气,再在催化剂作用下合成甲醇，反应为：

.

注意：煤的干馏、气化、液化均属于

变化。煤的液化产品为煤油、汽油、柴油等。转化为可燃性气体的甲醇等液体燃料的液体燃料化学变化【对应训练】1．国内能源供应紧张形势日益加剧，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B2．有关煤的叙述中正确的是（

）A．煤在空气中加强热可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦炉气B．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物，内含煤焦油等成分C．煤的气化主要反应是C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)D．推广使用煤液化和气化技术，可减少二氧化碳等温室气体的排放C2、天然气的组成及综合利用（1）天然气的主要成分是

，能成为21世纪新型清洁能源是因为它的燃烧更充分且燃烧产物是水和二氧化碳不会污染环境。（2）重要的化工原料，主要用于合成氨及生产甲醇等：

.

（3）天然气水合物的组成、开发及应用①天然气水合物是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质,主要成分是

，其组成可表示为CH4·nH2O,甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。②天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为“可燃冰”，它被认为是21世纪的高效清洁能源。③储量巨大的天然气水合物的分解和甲烷释放,可能会诱发海底地质灾害，加重温室效应。④目前,开发利用天然气水合物已经成为人们关注的重要领域,相关研究取得了多项进展。我国的天然气水合物开采技术处于世界先进水平。甲烷CH4·nH2O【对应训练】1．下列有关说法不正确的是（

）A．天然气、液化石油气和汽油的主要成分都是碳氢化合物B．等物质的量的氯气与甲烷在光照条件下反应能制得纯净的一氯甲烷C．生产口罩的熔喷布以聚丙烯为主要原料，合成聚丙烯的原料主要来自石油的裂解D．煤焦油中可以获取苯、甲苯、二甲苯等有机化合物B2．天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下列是有关天然气的几种叙述，其中正确的是(

)①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一；④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇。A．①②③

B．①②④

C．③④

D．②③B二、石油的综合利用及合成材料1、石油的组成及综合利用（1）石油是由古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的一种化石能源。（2）石油是由多种

混合物，成分主要为各种

（还有水分、盐分等杂质）。（3）石油是一种黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定的熔、沸点，只能在一定温度范围内熔化或汽化。碳氢化合物组成的

烷烃、环烷烃和芳香烃石油分馏石油分馏石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子数少的轻质油,但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。石油气(C1~C4)低于20℃汽油(C5~C12)20-200℃煤油(C12~C16)175-275℃柴油(C15~C18)

250-400℃润滑油(C16~C20)高于350℃石油重油（沥青等）(C20以上)

石油常压分馏减压分馏常压蒸馏减压蒸馏催化裂化、裂解(4)石油的综合利用加工方法定义原料主要产品或原理常压分馏通过方法，把石油分离成不同沸点范围内的产物的过程。石油汽油、煤油、柴油、重油减压分馏重油柴油、润滑油、燃料油、沥青、石蜡裂化在一定条件下，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。烷烃碳原子数较多的烷烃、烯烃。裂解采用比裂化更高的温度，使石油分馏产品中长链的烃分裂成乙烯、丙烯等小分子的过程。即深度裂化。烷烃乙烯、丙烯、甲烷

催化重整在加热和催化剂的作用下，使链状烃发生结构的重新调整而转化为环状烃的过程。链状烃环状烃（苯、甲苯等芳香烃）注意：①减压的目的：减压可以降低物质的

，石油的减压蒸馏可以在较低温度下，使重油、柴油等常压蒸馏产品继续分离，可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。沸点裂化裂解C4H10CH4＋C3H6催化剂加热、加压催化重整②分馏、裂化和裂解比较方法原理原料目的分馏常压利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物原油

减压重油裂化热裂化在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃重油

催化裂化裂解(深度裂化)在高温下，把长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和液态烃含直链烷烃的石油分馏产品得到不同沸点范围的蒸馏产品提高轻质油（特别是汽油）的产量获得短链不饱和烃③“三馏”比较

干馏蒸馏分馏原理隔绝空气加强热使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点不同的各组分组成的混合物反应类型

化学变化物理变化物理变化注意：化学“七气”比较名称来源主要成分用途高炉煤气炼铁高炉CO2、CO等燃料水煤气水煤气炉CO、H2等燃料、化工原料炼厂气石油炼制厂低级烷烃燃料、化工原料油田气油田低级烷烃燃料、化工原料天然气天然气田、油田CH4燃料、化工原料裂解气裂解炉低级烷烃和烯烃石油化工原料焦炉气炼焦炉H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料【对应训练】1．下列关于石油及石油炼制的叙述中，错误的是（

）A．通过石油的催化裂化和裂解可以得到较多的轻质油和气态稀烃B．含C20以上烷烃的重油经减压分馏可以得到煤油和柴油C．裂化汽油不能用于萃取溴水，催化重整可得芳香烃D．石油分馏是物理变化，分馏得到的各馏分仍是多种烃的混合物B2.下列说法正确的是（

）A．裂化汽油和直馏汽油都可以与溴水反应使其褪色B．煤通过干馏可获得焦炉气、煤焦油、焦炭等

C．石油通过分馏得到的汽油是纯净物D．煤通过气化、液化这样的物理变化可获得洁净的燃料B2、化石燃料与合成高分子(1)以石油、煤和天然气为原料生产可以生产三大合成材料：

。乙烯制聚乙烯：丙烯制聚丙烯：(2)目前，多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料。（图片见教材）塑料、合成橡胶、合成纤维(3)合成高分子化合物的常见反应类型及特点合成高分子化合物有

和

两种反应类型。加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过

相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过

结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：加聚反应

缩聚反应加成反应缩合反应注意：a.缩聚反应的单体至少含有两个官能团（—NH2、—OH、—COOH）;b.缩聚反应除了生成高分子外还生成小分子;c.由一种单体进行缩聚所得的小分子为（n-1）mol.由两种单体缩聚生成的小分子为（2n-1）mol;d.书写缩聚物结构式时，要在方括号外侧写出链节两端的原子或原子团.(4)生物质资源的概念及特点①定义：指来源于植物及其加工产品贮存的能量，生物质资源是一种理想的可再生资源。②特点：可再生性；低污染性

；广泛的分布性。③来源：生物质资源主要是农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便等。④利用方式：a.直接燃烧：（C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O（注：用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的主要成分）。b.生物化学转换：制沼气、制乙醇等。c.热化学转换：生物质通过复杂的化学反应转变为可燃性气体。【对应练习】1.《后汉书·郡国志》中记载：“石出泉水……其水有肥，燃之极明，不可食，县人谓之石漆。”《酉阳杂俎》一书：“高奴县石脂水，水腻，浮上如漆，采以膏车及燃灯极明。”下列说法正确的是()A．上述材料所说“石漆”“石脂水”是石油，在工业上通过石油分馏得到苯和甲烷等B．塑料聚乙烯（PE）的单体可以由石油裂解得到C．聚乙烯可以使溴水褪色D．三大合成材料分别是合金、合成橡胶和合成纤维B2.煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，我们熟悉的塑料、合成纤维和合成橡胶都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。下列说法中不正确的是（

）A．石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构重整，生成苯、甲苯、苯甲酸等芳香烃B．煤干馏的产品有出炉煤气、煤焦油和焦炭C．石油的分馏是物理变化，煤的气化和液化均是化学变化D．天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料它主要用于合成氨和甲醇A【课后巩固】【例1】正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)煤的气化是使煤转化成清洁燃料的物理过程。(

)(2)石油的分馏得到的产品是纯净物。(

)(3)煤的干馏可得到甲烷、苯和氨等物质。(

)(4)乙烯的化学性质比聚乙烯活泼。(

)(5)石油的分馏、裂化和裂解都属于化学变化。(

)(6)石油裂解的原料是石油分馏产品。(

)××√√×√1、下列过程属于物理变化的是（） A.煤的干馏