【化学】煤、石油和天然气的综合利用教学课件 2023-2024学年高一下学期人教版（2019）必修第二册.pptx

第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第3课时煤、石油和天然气的综合利用教学目标：1了解煤、石油、天然气的组成与利用，了解干馏、蒸馏、分馏、裂化、裂解等概念。煤、石油、天然气是目前人类使用的主要化石能源，也是重要的化工原料。以碳元素为主，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。1.煤的组成由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物。煤物质组成元素组成煤大分子结构模型教学目标一煤的组成与利用2.煤的利用通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。（1）煤的干馏a.定义：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化，属于化学变化。b.主要产品：焦炭、焦炉气、煤焦油。烟煤粉固体的干馏实验装置图黑灰色固体物质(焦炭)；焦炉煤气,能燃烧。（H2、CH4、乙烯、CO）一种黑褐色粘稠的油状物，这是煤焦油（苯、甲苯、二甲苯等有机物的混合物）,下层是粗氨水。煤的干馏产品的成份及主要用途（P102）干馏产品主要成分主要用途炉煤气焦炉气H2、CH4、C2H4、CO气体燃料、化工原料粗氨水氨气、铵盐化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘染料、医药、农药等沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料。2.煤的气化a.定义：b.主要反应:C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)高温碳与水蒸气反应生成水煤气把固体煤转化为可燃性气体的过程。c.主要意义:能减少煤燃烧时的粉尘污染,提高煤燃烧的效率,氧化后的产品可以用于化工生产,提高煤的综合利用价值。化学过程。3.煤的液化 化学过程。直接液化间接液化CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)催化剂煤浆混合物H2液态燃料汽、柴油等煤气化CO+H2催化剂甲醇（液态）问题1：煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？煤的气化、液化不是物质三态之间的变化，都是化学变化。固液气熔化凝固汽化液化凝华升华煤的气化主要反应：煤的液化课堂思考C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)高温直接液化间接液化煤浆H2液态燃料煤气化CO+H2催化剂甲醇1.天然气的综合利用(1)主要成分：CH4(2)综合利用目标二天然气的综合利用清洁的化石燃料天然气CO+2H2CH3OH一定条件合成氨 CH4C+2H21500合成多碳有机化合物生产甲醇化工原料目标二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料目标二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料2.天然气化合物（可燃冰）天然气水合物又被称“可燃冰”，是天然气与水在高压、低温条件下形成的冰状结晶物质，主要成分是甲烷水合物，其组成可用(CH48H2O)表示，甲烷分子处于多个水分子形成的笼中。可燃冰被认为是21世纪的高效清洁能源之一目标三石油的综合利用石油由多种碳氢化合物组成的混合物,主要是由碳、氢两种元素,另含少量的硫、氮等其他元素。一、石油的组成:石油的分馏、裂化、裂解等炼制加工石油的重要方法。二、石油的加工:1.石油的常压分馏石油分馏得到的各种馏分都是混合物a.定义：利用石油中组分沸点的不同，进行分离的过程叫做分馏。物理过程原油石油气：C1C4的烃重油汽油发动机燃油汽油煤油柴油C5C16的烃C11C16的烃C15C18的烃飞机燃油柴油发动机燃油减压蒸馏C20的以上烃润滑油重油沥青石蜡机油船或火力发电燃油铺路化工原料2.石油的裂化在一定条件下，将分子量大、沸点高的重油断裂为分子量小、沸点低的轻质油的过程叫石油的裂化。C16H34C8H16+C8H18一定条件十六烷辛烯辛烷化学过程通过石油裂化得到C5C11的烃，称裂化汽油。思考2：根据两辆汽车的尾气排放图，判断那辆是汽油车，那辆是柴油车？C16H34C7H16+C9H18一定条件十六烷庚烷壬烯思考1：在裂化汽油加入溴水或酸性KMnO4溶液，预测现象？提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量。3.石油的裂解 化学过程进一步提高温度加热，得到短链不饱和烯烃.C8H18C4H10+C4H8一定条件辛烷丁烷丁烯C4H10CH4+C3H6一定条件丁烷甲烷丙烯C4H10C2H6+C2H4一定条件丁烷乙烷乙烯催化重整石油在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯。通过石油裂解得到乙烯、丙烯等多种智短链不饱和烯烃，用于工业合成各种有机物的原料。石油工艺的总结它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分先蒸发。使相对分子质量较大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃。石油分馏石油裂化石油裂解原理原料产品变化类型使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃。原油重油重油石油中各种碳原子数不同、沸点不同的烃得到更多、质量更好的轻质油得到更多短链如乙烯、丙烯不饱和气态烃。物理变化化学变化化学变化(1)三大合成高分子材料(2)以煤、石油、天然气为原料合成高分子材料塑料合成纤维合成橡胶nCH2=CH2CH2CH2n催化剂,P(聚乙烯)nCH2=CHCH3CH2CHn催化剂,P(聚丙烯)CH34.化石能源与合成高分子材料目前，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、日用化学品基本原料。日用化学品石油化工建材医药(1)化学中“三馏”的比较名称干馏蒸馏分馏原理产物类型化学中的“三馏”和“两裂”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化学变化物理变化物理变化(2)化学中“两裂”的比较名称裂化裂解定义目的变化在一定条件下，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。提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量。在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链烃化学变化化学变化课堂小结煤、石油和天然气的综合利用煤的组成及其综合利用天然气的组成及其综合利用石油的组成及其综合利用合成高分子材料煤的干馏煤的气化煤的液化石油的分馏石油的裂化与裂解催化重整塑料合成橡胶合成纤维课堂小结