高中化学 第2单元课题3 课题3《石油、煤和天然气的综合利用》课件（新人教版选修2）.ppt

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1、课题3石油、煤和天然气的综合利用 1了解石油的炼制和石油化工中裂化、裂解的概念及石油产品。2了解煤的干馏和综合利用。3了解煤化工和天然气化工的发展。一、石油和天然气1石油的组成石油主要是由各种 、和 所组成的混合物。石油主要含有 和 两种元素，同时还含有少量的 、等元素。烷烃烷烃环烷烃环烷烃芳香烃芳香烃硫硫碳碳氢氢氧氧氮氮2石油的炼制和加工(1)目的一方面是将 ，使它们物尽其用；将 作为基本有机化工原料，以提高石油的利用价值。(2)石油的分馏对石油进行不断的加热和冷凝，把石油 ，这种方法就是石油的分馏。石油分馏的变化类型属于 。石油中的混合物进行一定程度的分离石油中的混合物进行一定程度的分离含

2、碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃分离成不同沸点分离成不同沸点范围的蒸馏产物范围的蒸馏产物物理变化物理变化(3)石油的裂化和裂解裂化：裂化是 的过程。裂解：裂解是以 的过程，又叫做 。3天然气天然气除了直接用作燃料外，还是化工生产中生产 、的重要原料。在一定条件下，将相对分子质量较大，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，沸点较低的烃沸点较高的烃分解为相对分子质量较小，沸点较低的烃比裂化更高的温度比裂化更高的温度(7001_000_)将长链烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等短链烃将长链烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等短链烃深度裂

3、化深度裂化氢气氢气乙烯乙烯甲醇甲醇合成液体燃料合成液体燃料二、煤的综合利用1组成成分主要含碳元素，是多种 和 组成的复杂混合物。2分类 、等。3煤的干馏将煤 叫做煤的干馏。有机物有机物无机矿物无机矿物无烟煤无烟煤烟煤烟煤褐煤褐煤泥煤泥煤隔绝空气加强热使其分解的过程隔绝空气加强热使其分解的过程4煤的气化和液化(1)煤的气化煤的气化是 过程，煤气化的主要化学反应是碳和水蒸气的反应：。把煤中的有机物转化为可燃性气体的把煤中的有机物转化为可燃性气体的(2)煤的液化煤的液化是 。煤的液化分直接液化和间接液化。直接液化是 生成液体燃料。主要产品是 、和其他化工原料，并同时副产 、和 等。间接液化则是先把煤

4、转化成一氧化碳和氢气(合成气)，然后再经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及其他化学品。把煤转化成液体燃料的过程把煤转化成液体燃料的过程把煤与适当的溶剂混合后，在高温、高压把煤与适当的溶剂混合后，在高温、高压和有催化剂的条件下，使煤与氢气作用和有催化剂的条件下，使煤与氢气作用优质汽油优质汽油柴油柴油芳香烃芳香烃燃料气燃料气液化石油气液化石油气硫黄硫黄氨气氨气三、一碳化学1一碳化学是以 来合成一系列化工原料和燃料的化学。也可以说，一碳化工就是新一代的 和 。2煤气化的主要反应式：。分子中只含一个碳原子的化合物分子中只含一个碳原子的化合物(如如CO、CH4、CH3OH等等)为原料为原料煤化工煤化工天

5、燃气化工天燃气化工3天然气重整：。4使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的产物，这就是 ，由CH4、CH3OH等含一个碳原子，通过催化反应直接生成新的化合物，叫 和 。合成气化学合成气化学甲烷化学甲烷化学甲醇化学甲醇化学一、石油的炼制直馏汽油和裂化汽油有何差别。如何鉴别？师生互动【提示】直馏汽油是石油通过分馏的方法获得的汽油，因而其主要成分是烷烃、环烷烃等；裂化汽油主要是长链烷烃裂化后得到的饱和烷烃和不饱和的烯烃的液态混合物。可见直馏汽油与裂化汽油的成分主要的差异在于有无烯烃存在，因此，可用溴水鉴别直馏汽油和裂化汽油。通过石油分馏就可以得到汽油、煤油、柴油等轻质油，为什么石油还要进行裂化制得

6、汽油等轻质油？学生交流【提示】通过分流得到的汽油、煤油、柴油等轻质油仅占石油产量的25%左右，还不能满足社会的要求。为了获得更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，采用催化裂化的方法，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。【归纳小结】石油化工炼炼制和制和加工方加工方法法分分馏馏裂化裂化裂解裂解常常压压分分馏馏减减压压分分馏馏热热裂化裂化催化催化裂化裂化原理原理用蒸发和冷凝用蒸发和冷凝的方法把石油的方法把石油分成不同沸点分成不同沸点范围的蒸馏产范围的蒸馏产物物在一定条件下，在一定条件下，将相对分子质量将相对分子质量大、沸点高的烃大、沸点高的烃断裂成小分子

7、的断裂成小分子的过程过程在高于裂化的温在高于裂化的温度下，将长链分度下，将长链分子断裂成短链的子断裂成短链的气态和少量液态气态和少量液态烃的过程烃的过程原料原料脱水、脱水、脱盐的脱盐的原油原油重油重油重油重油石油分馏产品中石油分馏产品中的烃的烃炼炼制和制和加工方加工方法法分分馏馏裂化裂化裂解裂解常常压压分分馏馏减减压压分分馏馏热热裂裂化化催化裂化催化裂化条件条件常压加热常压加热减压加热减压加热加热加热催化剂、催化剂、加热加热高温高温目的目的将原油将原油分离成分离成轻质油轻质油将重油充将重油充分分离，分分离，并防炭化并防炭化结焦结焦提高轻质汽油的提高轻质汽油的产量和质量产量和质量获取短链获取短链

8、气态不饱气态不饱和烃和烃主要主要产产品品溶剂油溶剂油(C5C8)，汽油，汽油(C5C11)，煤油、，煤油、柴油、重油柴油、重油润滑润滑油、凡油、凡士林等士林等汽油等轻油汽油等轻油乙烯、丙乙烯、丙烯、丁二烯、丁二烯等烯等下列关于石油及石油炼制的叙述中错误的是()A石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物B石油分馏所得的馏分是纯净物C为了防止重油进一步分馏时炭化结焦，常采用减压分馏D石油裂化的原料是重油、石蜡等【解析】石油分馏所得到的是由沸点相近的多种烃的混合物而非纯净物；减压分馏防止了重油的炭化结焦；重油、石蜡等含碳原子数较多的高沸点的烃，通过裂化可以得到沸点低的烃。【答案】B【点评】要了解

9、石油的成分以及石油化工的有关知识。裂解是深度裂化，和裂化同属于化学变化，但原料、条件、目的各不相同。1.石油气中主要含有碳原子数目较少的烷烃，某石油气充分燃烧后，在相同条件下测得生成的CO2的体积是该石油气体积的1.2倍，则石油气中一定含有()A甲烷 B丁烷C戊烷 D乙烷【解析】设混合烷烃为1体积，则其完全燃烧后产生二氧化碳1.2体积，则其平均分子式为C1.2Hm。据平均值思想，原混合气体中一定含碳原子数小于1.2的烷(甲烷)；也一定含碳原子数大于1.2的烷，可能为乙烷、丁烷、戊烷等。所以原混合物中一定含甲烷。【答案】A二、煤的综合利用天然气、石油气、裂解气、焦炉气、水煤气的来源及主要成分区别

10、？师生互动【提示】天然气天然气石油气石油气裂解气裂解气焦炉气焦炉气水煤气水煤气来源来源地下地下矿藏矿藏石油的石油的分馏分馏石油的石油的裂解裂解煤的煤的干馏干馏碳与高温碳与高温水蒸气反应水蒸气反应主要主要成分成分甲烷甲烷短链烷短链烷烃烃乙烯、丙乙烯、丙烯、丁二烯、丁二烯烯H2、CH4、C2H4、COCO、H2煤的干馏与石油的分馏本质上有何差别？师生互动【提示】分馏：用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物，里面无新物质生成，属于物理过程。煤的干馏是指把煤隔绝空气加强热，使煤分解的过程，是化学变化。【归纳小结】煤的综合利用原理原理产产品品干馏干馏将煤隔绝空气加强热使其将煤隔绝空气加

11、强热使其分解分解焦炭、煤焦油、焦炉气、焦炭、煤焦油、焦炉气、出炉煤气出炉煤气气化气化把煤中的有机物转化为可把煤中的有机物转化为可燃性气体燃性气体低热值气低热值气CO、H2、相当量的相当量的N2中热值气中热值气CO、H2、少量少量CH4高热值气高热值气CH4液液化化直接直接液化液化高温、高压和有催化剂条高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤件下，与溶剂混合，使煤与与H2作用生成液体燃料作用生成液体燃料优质汽油、柴油、芳香优质汽油、柴油、芳香烃和副产燃料气、液化烃和副产燃料气、液化石油气等石油气等间接间接液化液化把煤气化成把煤气化成CO或或H2，经，经催化合成液体燃料、醇类催化合成液体燃料、

12、醇类燃料燃料(如如CH3OH)等等合成汽油、甲醇等合成汽油、甲醇等下列说法正确的是()A把煤加强热使之分解的过程叫干馏B煤的干馏属于化学变化C煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源，主要存在于煤干馏所得的焦炉气中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【解析】煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，选项A中没有强调“隔绝空气”这个重要条件，因此是错误的；煤干馏时发生了分解反应，是化学变化，故选项B正确；煤高温干馏的产物主要是焦炭，同时得到焦炉气、煤焦油、粗氨水等。焦炉气的主要成分是H2和CO等气体，芳香烃主要存在于煤焦油中，故选项C不正确；煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦

13、油等物质，煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，煤焦油在170 以下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以不能说煤中含有苯和甲苯，故选项D不正确。【答案】B【点评】煤不是炭煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，炭是由碳元素组成的单质，二者本质上不相同。【答案】B世界经济论坛目前发布的有关绿色能源基础设施的报告说，从现在起到2030年，全球每年至少需要投资5 150亿美元用于发展绿色能源，否则全球气温就将升高两摄氏度。根据该报告，绿色能源行业将涉及八大领域，其中包括陆上风能、海上风能、太阳能发电、城市垃圾转化为能源和地热发电等。报告指出，全球清洁能源投资已经从

14、2004年的300亿美元上升至2008年的1 550亿美元，其中发展中国家在这领域的投资迅速增加，2007年发展中国家在这方面的投资金额为260亿美元，而2004年仅为18亿美元。该报告还认为，除了开发新的清洁能源之外，各国还应该在充分利用能源方面采取措施，这主要包括提高能源使用效率、建立合理的电网和有效储备能源等。思考：上述信息对于学习本节课有什么启示？【提示】化石燃料燃烧造成的环境污染主要有：热污染、全球气候变暖、释放二氧化硫、一氧化碳和粉尘造成的大气污染。综合利用化石燃料(如煤的干馏、石油的分馏)可以提高利用价值，合成许多新物质，并减少污染物的排放。能源短缺的解决办法：节约使用煤、石油、

15、天然气等化石燃料；积极研究开发新能源。1(2010年重庆理综)减缓温室气体排放是2009年哥本哈根气候变化会议的议题，下列反应不产生温室气体的是()A用纯碱制玻璃B用煤炭作燃料C用铁矿石炼铁 D用氨制碳酸铵【解析】A、B、C项均有CO2气体产生，CO2是产生温室效应的主要物质，故选D。【答案】D2(2009年广东高考)下列描述不符合节能减排的是()A大力发展火力发电，解决广东电力紧张问题B在屋顶安装太阳能热水器为居民提供生活用热水C用石灰水对煤燃烧后形成的烟气脱硫，并回收石膏D用杂草、生活垃圾等有机废弃物在沼气池中发酵产生沼气，作家庭燃气【解析】火力发电中燃料燃烧过程产生SO2、CO等污染空气

16、，固体炉渣污染环境。【答案】A3下列叙述正确的是()A汽油、柴油和植物油都是碳氢化合物B乙醇可以被氧化为乙酸，二者都能发生酯化反应C甲烷、乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到D含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成4个CC单键【解析】A项中汽油和柴油的主要成分是碳氢化合物，而植物油属于油脂，是高级脂肪酸和甘油形成的酯类物质，不属于碳氢化合物；【答案】B42008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述中不正确的是()A分子中碳原子不在一条直线上B光照下能够发生取代反应C比丁烷更易液化D是石油分馏的一种产品【解析】因为丙烷中碳原子呈锯齿形，故三个碳原子不共直线，

17、A项正确；烷烃在光照下可发生取代反应，B项正确；丙烷比丁烷更难液化，C项错误；石油分馏可得CH4、C2H6、C3H8等，故D项正确。【答案】C根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气或天然气，消耗空气体积较大的是_。因此燃烧管道煤气的灶具如需改燃烧天然气，灶具的改进方法是_(填“增大”或“减小”)进风口，如不作改进可能产生的不良后果是_。管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见下表：试根据以上某个关键数据解释严寒的冬天有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是_。乙乙烷烷丙丙烷烷丁丁烷烷熔点熔点/183.3189.7138.4沸点沸点/88.642.

18、10.5【解析】由反应方程式可知，燃烧相同体积的管道煤气和天然气，天然气消耗O2的体积大。因此，由管道煤气改烧天然气，就必须增大进氧气的量，以保证天然气充分燃烧，以防天然气不完全燃烧生成C0，造成一氧化碳中毒。由表中数据知，丁烷沸点为0.5，易液化。在寒冷的冬季由于温度偏低使丁烷液化，导致管道内气流不畅，出现火焰很小且呈断续状态。【答案】天然气增大不能充分燃烧，生成有毒的CO丁烷遇冷凝结为液体使管道内气流不畅6下图是石蜡(碳原子数约为1830的烃类混合物)进行催化裂化和检验裂化产物的装置，根据图示回答：(1)试管中盛的是_。(2)试 管 至 上 部 导 管 的 作 用 是_ _。(3)试 管 中 盛 的 是 _，现 象 是_ _。【解析】石蜡催化裂化的产物中有烯烃，烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色或使溴水褪色。【答案】(1)石蜡和氧化铝(或石蜡和催化剂)(2)导气和冷凝(3)酸性高锰酸钾溶液(或溴水)溶液颜色逐渐褪去同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全