2026高中化学人教版必修第二册讲义 第八章 第一节 第2课时 煤、石油和天然气的综合利用（含答案）

第2课时煤、石油和天然气的综合利用

学习目标

1.认识煤、石油、天然气等化石燃粒综合利用的方法和意义，提高宏观辨识与微观探析的能力。

2.了解化学在开发利用自然资源中的重要作用，培养变化观念的学科素养。

3.了解节约能源及防止污染的重要性，培养社会可持续发展的科学态度与社会责任。

知识点一煤和天然气的综合利用

1.煤的组成

煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,其组成以碳元素为主,还含有少量氢、氧、_

氮、硫等元素。

2.煤的综合利用

(1)烘的干储

定义：将煤隔绝空气加强热使之分解的

r过程

’一)主要产品：焦炉气、粗氨水、粗笨、煤焦

油递炭

(2)煤的气化

厂定义：将煤转化为可燃性气体的过程

气化t二

主要反应：C+C()+H,

(3)煤的液化

直接液化：使煤与氢气作用生成液体

r燃料

液化1间接液化：煤和以色”

甲醉等

(4)煤的综合利用的意义

①减少污染物的排放：减少煤燃烧产生.的SO?、NO、、CO和粉尘等污染物的排放。

②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。

③获得重要的化工原料：通过煤的干储，获得多种重要的化工原料。

3.天然气的综合利用

【教材挖掘】

煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？

提示：不是，物质三态之间的变化是物理变化，煤的气化、液化是化学变化。

»对点训练

1.正误判断（正确的打“4”，错误的打“X”〉。

（1）烘俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质。（X）

（2）煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸储获取苯、甲苯等芳香燃。（X）

（3）在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料。（Y）

（4）煤的气化和液化都是物理变化。（X）

（5）天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染。（X）

2.煤被称为“工业的粮食”，下列有关煤的叙述不正确的是（）

A.煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烧的重要来源物质

B.煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分

C.煤除了含有C元素外，还含有少量的N、H、S、0等元素

D.煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键

解析：B煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馆的产物之一，不属于煤本身的成分，B符合

题意。

归纳总结

化学中“三馈”的比较

名称干储蒸储分馅

隔绝空气、高温下使物质分根据液态混合物中各组分沸点不同

原理与蒸馅原理相同

解进行分离

产物为沸点相近的各组分组成的

产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物

混合物

变化类型化学变化物理变化物理变化

知识点二石油的综合利用化石能源与合成高分子材料

1.石油的组成

石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

2.石油的综合利用途径

（1）分储

利用石油中各组分鳏不同进行分离

yi：y

置产常压蒸你:石油气、逊1、煤曲、鼬、重油

AL减压蒸诩:柴油、燃料油、石蜡、涧滑油、沥青

（2）裂化

目的:提高邈!1等轻质油的产量

IWI催化剂

1—原理:CgH”CXHJS+CXHW

加热、加压

卜六烷轨百

（3）裂解

目的:生产绊等气态化工原料

催化剂

原理:C8H|8C,HC,H

加热、加压lo+n

辛烷丁烷丁烯

催化剂

C,Hc2H6+C2H4

IO加热、加压

丁烷乙烷乙烯

催化剂

C.HCH,+C,H

1O加热、加压（.

丁烷甲烷丙烯

（4）催化重整

目的:使链状洲转化为环状炫

催化用整

产品：法成甲法等化工原料

【思考1】由石油获得汽油、煤油和柴油的方法是什么？该方法是物理变化还是化学变化？得到的各种分编产品

是纯净物吗？

提示：分储，属于物理变化，所得产品是混合物。

【思考2】石油裂化是为了得到更多的汽油，裂化汽油可以使澳的四氯化碳溶液褪色，其原因是什么？

提示：裂化汽油中含有烯烧，能与B「2发生加成反应，可以使谟的四氯化碳溶液褪色。

3.化石能源与合成高分子材料

（1）三大合成高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。

（2）以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：

①乙烯制聚乙烯

催化剂厂，厂

〃CH二^=CH?-------aCH2—CH2D；

②丙烯制聚丙烯

-£CH2-CH^

催化剂।T

〃CH2=CH—CH3------CH3。

»对点训练

1.正误判断（正确的打“V”，错误的打“X”）。

（1）石油的分储为物理变化，获取的各种产品为混合物。（4;

（2）石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同。（X）

（3）含4个碳原子的烷燃，经催化裂解后，只能生成2种气态燃。（X）

（4）许多性能优异的合成高分子材粒的原始原料为煤、石油和天然气。（“）

（5）不能用裂化汽油萃取溟水中的浜。（＜）

2.石油是一种重要的化石燃料通过石油的炼制，我们可以获得多种有机化合物。下列关于石油及其炼制的说法

中错误的是（）

A.石油是混合物

B.石油的分储是物理变化

C.石油分储得到的饲分是纯净物

D.通过裂解可以提高乙烯等短链烽的产量

解析：C石油是多种碳氢化合物组成的混合物，A正确；根据石池中各组分的沸点的不同，用加热的方法将各组

分分离妁操作为石油的分锚，是物理变化，B正确；石油的偏分仍为混合物，C错误；石油裂解的目的是获得乙

烯、丙晞等短链煌，提高乙烯等的产量和质量，D正确。

3.重油裂化的主要目的是（）

A.获得短链气态燃B.生产更多的汽油

C.提高汽油品质D.将直链煌转化为芳香烧

解析：B石油裂化的目的是提高轻质液体燃料（汽油、煤油、柴油等）的产量，特别是提高汽油的产量，B正

确。

归纳总结

化学中“两裂”的比较

名祢定义目的

在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烧断裂为相对提高轻质油的产量，特别是提高汽油的

裂化

分子质量小、沸点低的燃产量

在高温下，使具有长链分子的泾断裂成各种短链的气态泾和

裂解获得短链烧

少量液态度

随堂演练恐HI变

1.于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深，爆火燃【可春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”下

列有关说法错误的是（）

A.煤的干储是化学变化，煤的液化是物理变化

B.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物

C.煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气

D.煤经过气化和液化可转化为清洁燃料

解析：A煤的干馆是指煤在隔绝空气条件下加强热使之分解的过程，煤的液化是用煤来生产甲尊等液态燃料，故

煤的干储和液化均是化学变化，A错误；煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要成分为碳，B正确；

煤中含硫，燃烧会产生大气污染物，故煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气，C正确；煤的气化是用煤来生

产水煤气，煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料，可转化为清洁能源，且提高了煤的利用率，D正确。

2.下列属于煤的综合利用且说法正确的是（）

A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物

B.将煤干馀制得煤焦油和焦炭

C.煤的气化和液化均为物理变化

D.将煤变为煤饼作燃料

解析：B煤是由有机化合物和少量无机化合物组成的复杂混合物，经过干馅才能得到苯、甲苯、二甲苯等，可用

分偏法将它们分离，A错误；将煤干倒制得煤焦油和焦炭属于煤的综合利用，B正确；煤的气化是煤与水蒸气的反

应，属于化学变化，煤的液化分直接液化和间接液化，煤的直接液化是指煤与Hz作用生成液体燃料，煤的间接液

化是指将煤先转化为CO和H?,再在催化剂作用下合成甲醇，因此煤的液化属于化学变化，C错误；将煤变为疾

饼作燃料，不属于煤的综合利用，D错误。

3.（2025•浙江杭州高一期中）煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，下列有关说法正确的是（)

A.煤的干储是指将煤在空气中加强热使之分解的过程，工业上也叫服的焦化

B.天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醉等

C.石油经分储得到的轻质油难以满足社会需求，需要通过裂解将重油裂解为汽油等轻质油

D.煤的气化是将煤隔绝空气加热到一定温度得到气体燃料的过程

解析：B煤的干馆是指将煤隔绝空气时加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化，A错误；石油经分僚得到

的轻质油难以满足社会需求，需要通过裂化将相对分子质量较大、沸点较高的煌转化为汽油等轻质油，C错误；

煤的气化是让固体煤在一定温度及压避下与气化剂（如蒸汽、空气或氧气等）发生一系列化学反应，使煤中的有

机物转化为氢气、甲烷和一氧化碳等气态物质的过程，D错误。

4.将原馍作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率乂不高，因而国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”，其

原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气（CO和H?）,再催化合成甲醇或燃类等液态能源。

（1）用CO和%合成甲醉的化学方程式是一CO+2H2里产剂Y：HQH。

（2）用CO和Hz合成烽（CH”）的化学方程式是〃CO+空竺&CJL“+〃H2O。

（3）煤的气化和液化的优点是提高煤的燃烧效率，使煤变成清洁能源。

解析：根据题目中的信息，结合化学反应前后原子守恒写出化学方程式；优点是清洁和高效。

课时作业

E3超对点练

题组一煤和天然气的综合利用

1.下列气体主要成分是CH」的是（）

A.水煤气B.裂解气

C.焦炉气D.沼气

解析：D水煤气的主要成分是一氮七碳和氢气，A错误；裂解气的主要成分是甲烷及碳原子数为2〜5的烯'泾和

烷煌，B错误；焦炉气中含量最高的气体是氢气，C错误；沼气为植物发薛生成的气体，主要成分为甲烷。

2.煤焦油中含有苯、甲苯、二甲苯、酚类、禁、沥青等多种有机物。从煤焦油中分离出甲苯所采用的方法是

（）

A.干储B.分液C分锦D.萃取

解析：C分离互溶的液态有机物可以利用其沸点的差异，通过分馆加以分离，C项正确。

3.《天工开物•作咸》中记载了天然气的开发和利用，“西川有火井，事奇甚，其井居然冷水，绝无火气，但以长

竹剖开去节，合缝漆布，一头插入井底，其上曲接，以口紧对"釜脐，注卤水釜中，只见火意烘烘，水即滚沸”。

下列说法错误的是（）

A.天然气的主要成分是CH4

B.海底可燃冰的成分为CH4/2H2O

C.天然气属于化石能源

D.天然气燃烧时化学能全部转化为热能

解析：D天然气的主要成分是甲烷，A正确；海底可燃冰是水合甲烷，成分为CH4WH2O,B正确；天然气属于

三大化石能源之一，C正确；任何能源转化不可能为百分之百，天然气燃烧时化学能不能全部转化为热能，还会

转化为光能等能量，D错误。

4.煤的干储和石油的分储，两种变化在本质上的差别是（）

A.加热的温度不同

B.得到的产品不同

C.前者要隔绝空气，后者不用隔绝空气

D.干储是化学变化，分储是物理变化

解析：D石油的分馈为物理变化；煤的干馆为化学变化。

5.“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C+H2O（g）为0

+H2,该反应是吸热反应，反应所需能量是由碳的燃烧（氧气用空气代替）来提供的：C+O2-^CO2o卜.面关

于该过程的说法不正确的是（）

A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染

B.第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失

C.煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高

D.上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体

解析：B虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率

高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C项正确；因反应C+O2空CO2中的氧气

用空气代替，故反应后混合气体成分为N?、CO、CO2和H2等，除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、比，

D项正确。

题组二石油的综合利用

6.在石油工业中，将重油制成乙烯的方法是（）

A.裂化B.裂解C.干饰D.分储

解析：B将重油制成气态不饱和短，应采取比裂化更高的温度才可以实现，采用裂解的方法。

7.石油被称为“工业的血液”，下列有关说法错误的是（）

A.石油是混合物，其分做产品汽油为纯净物

B.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量

C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链燃

D.合理开发利用可燃冰（固态甲烷水合物）有助于缓解能源紧缺

解析：A石油的分偏产品汽油为Cs〜C”的烧，仍为混合物，A错误。

8.实验室可通过蒸储石油得到多种沸点范围不同的微分，装置如图所示。下列说法不正确的是（）

A.沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先储舟

B.蒸储烧瓶中放入沸石可防止蒸储时发生暴沸

C.冷凝管中的冷凝水应该从a口进b口出

D.温度计水银球和蒸储烧瓶支管口处相平

解析：C在蒸偏时，石油的温度逐渐升高，沸点较低的先汽化偏出，所以沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先偏

出，A正确；沸石具有防暴沸作用，所以蒸储烧瓶中放入沸石可防止蒸储时发生暴沸，减少安全事故的发生，B正

确；冷凝管中水采用逆流方式，所以b为进水口、a为出水口，C错误；温度计测量偏分温度，则温度计水银球和

蒸馅烧瓶支管口处相平，D正确。

由提升练

9.以原油为原料生产有机高分子材料聚乙烯、聚丙烯的流程如图:

烯燃聚烯烬

③,

T重油）-----（如乙烯、（如聚乙烯、

丙烯）聚丙烯）1

下列说法错误的是（）

A.流程中①表示的加工方法是分馀

B.流程中②表示的加工方法是裂化、裂解

一定亮仰

C.流程中③由丙烯生成聚丙烯的方程式为〃CH3cH=CH2-

D.整个流程中只发生了物理变化

解析：D原油通过分馆得到烧类混合物，烧类物质通过裂解得到小分子烯烧，烯煌通过加聚反应得到聚烯烧。流

程中①表示的加工方法是分僧，A正确：流程中②是由炫类物质得到小分子物质，应该采用裂解和裂化的方法，B

•£C『CH2a

—定

正确；丙烯生成聚丙烯的方程式为〃CH3cH=CH2—-~►CH3,C正确；裂解和裂化生成新物质，属

条件

于化学变化，D错误。

10.丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烧和两种烯燃：

催化剂

C4H10加热、加压“C2H6+C2H4

催化剂

C4H10加热、加压“CH4+C3H6

若丁烷的裂解率为90%,且裂解后两种烯短的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态煌在混合煌中

的体积分数为（）

A.11%B.19%C.40%D.50%

解析：B设丁烷的物质的量为1mol,则裂解的物质的量为0.9m",设生成物C2H6、C2H4均为尤mol,CH4>

C3H6均为ymol,由题意可得：28x=42y,x+y=0.9,联立解得x=0.54,y=0.36,所以CH4的体积分数应为

0.36

X100%七19%。

0.9+0.9+0.1

11.石汨不仅是重要的能源，还是化工产品的重要原料。石油分储是将石油中几种不同沸点的混合物分离的一种方

法，石油分储塔的示意图如图:

常见微分的性质及主要用途如表（部分物质未列出）：

名称碳氢化合物中碳原子的数沸点/C主要用途

汽油5〜1120〜200私家车燃料

煤油11〜16175~275飞机燃料

柴油15〜18250〜400中巴、巴士、重型汽车及工厂燃料

润滑油16〜20300〜500帮助机械零件的活动

重油>20>500轮船、工厂、发电厂燃料

回答下列问题：

（1）石油属于混合物（填“纯冷物”或“混合物”），石油分船属于物理（填“物理”或“化学”）变

化。

（2）根据分储塔的工作原理和各物质的沸点不同，填写微分a、b最有可能的成分：a①（填序号，下同）：b

②。

①汽油②煤油③润滑油

（3）实验室进行石油蒸储实验的装置如图所示。仪器甲的名称为直形冷凝管，冷凝水的进水「I为Y（填

“X”或"Y”）,沸石的作用是防暴沸。

解析：（1）石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，石油分馆是利用石油中各组分的沸点不同，用蒸发和冷凝的

方法将它们分开的操作，属于物理变化。

（2）根据表格中给出的沸点范围可知，a为汽油，b为煤油。

（3）为充分冷凝蒸气，冷凝水应下进上出，所以进水口为Y。在加热液体混合物时，需要加沸石防止暴沸。

12.用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：

HO

CH,=CH,——2A

*催化剂

H2sol

(CH^-CHCOOCHjCHJ丙烯酸乙酯

△

氧化剂，

CH,CH=CHZCH,=CHCHO

根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题:

（1）由CHz=CH2制得有机物A的化学反应类型是一加成反应。

（2）丙烯醛（CH2=CHCHQ）中含有的官能团为碳碳双键、解基（填名称）0

一硫酸.

（3）A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是一CH2^^CHC00H+CH3cHzOH'H

CH?=CHCOOCH2cHa+氏。,该反应的类型是取代反应（或幅化反应）。

（4）由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是〃CH『CH广生”口€：比一（：出口.

解析：（1）CH?-C&与H2O发生加成反应，产物为CH3cH20H。

（2）官能团有两个，分别为碳碳双钺和酰甚。

（3）A与B分别含一0H和一COOH,它们可发生酯化反应生成丙烯酸乙酯。（4）乙烯生成聚乙烯为乙烯的加聚

反应。

够£油拓展练

13.煤的气化是有效利用化石能源的手段之一，有关反应为①C+H2O（g）速生PO+H2、②CO+H2O（g）

一定冬洋

「毋CO2+H2,获得的气体称为水煤气。某研究性学习小组为探究气体的成分，进行了如下实验。

［实验］使水蒸气通过灼热的焦炭，吹集反应后流出的气体。

［提