【公开课】煤、石油和天然气的综合利用高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

《【公开课】煤、石油和天然气的综合利用高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【公开课】煤、石油和天然气的综合利用高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx（40页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第八章 化学与可持续发展第一节第一节 自然资源的开发利用自然资源的开发利用第 二 课 时第 二 课 时 煤、石 油 和 天 然 气煤、石 油 和 天 然 气的 综 合 利 用的 综 合 利 用人类面临的生存问题：人口危机、资源危机、环境危机煤、石油、天然气是目前人类使用的主要能源(化石燃料)一、煤的组成及其综合利用一、煤的组成及其综合利用无机物无机物(少量少量)C 元素（大量）元素（大量）H、O、N、S 等元素（少量）等元素（少量）无机盐等无机盐等 污污染染环环境境COx、NOx、SO2 烟尘烟尘（一）煤的组成（一）煤的组成有有机机物物煤煤直接作燃料直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环

2、境（二）煤的综合利用（二）煤的综合利用煤的干馏煤的干馏煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化获得获得洁净的燃料洁净的燃料和多和多种化工种化工原料原料 物尽其用，保护环境物尽其用，保护环境 将煤将煤隔绝空气隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化煤的焦化。1 1、煤的干馏、煤的干馏煤干馏的主要产物：煤干馏的主要产物：焦炭焦炭气体：气体：液体：液体：固体：固体：焦炉煤气焦炉煤气（CO、H2、CH4、C2H4）煤焦油煤焦油 （苯、甲苯、二甲苯（苯、甲苯、二甲苯)煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途 干干 馏馏 产产 品品 主主 要要 成成 分分 主主 要要

3、用用 途途出炉煤气出炉煤气焦炉气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳氧化碳 气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨水粗氨水 氨、铵盐氨、铵盐 氮肥氮肥粗苯粗苯 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、炸药、染料、医药、农药、合成材料合成材料 煤煤 焦焦 油油 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘类酚类、萘类染料、医药、农药、合成材染料、医药、农药、合成材料料 沥青沥青 筑路材料、制碳素电极筑路材料、制碳素电极 焦焦 炭炭 炭炭冶金、合成氨造气、电石、冶金、合成氨造气、电石、燃料燃料(1)(1)必须必须隔绝隔绝空气空气，否则否则会使分解出来的成分燃烧。会使

4、分解出来的成分燃烧。(2)(2)既既能能减少燃烧减少燃烧污染污染，又，又能能提高燃煤的提高燃煤的热效率热效率，且且能获得能获得 更有价值的化工原料。更有价值的化工原料。(3)(3)其其过程中过程中主要发生的是主要发生的是化学变化化学变化。【注意事项】【注意事项】在一定条件下把煤中的在一定条件下把煤中的有机物有机物转化为可燃性转化为可燃性气体气体的过程。的过程。主要反应是：主要反应是：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温高温2、煤的气化、煤的气化CO和和H2的混合物又叫水煤气的混合物又叫水煤气产品用途：产品用途：作化工原料、燃料。作化工原料、燃料。3 3、煤的液化、煤的液化CO +2

5、 H2 CH3OH(甲醇甲醇)催化剂催化剂加热加压加热加压在一定条件下将煤转化为在一定条件下将煤转化为液体液体燃料。燃料。产品：甲醇、汽油等产品：甲醇、汽油等 产品用途：用作液体燃料产品用途：用作液体燃料直接液化：直接液化：间接液化：间接液化：煤煤+氢气氢气 液体燃料液体燃料 煤煤气化气化催化剂催化剂 CO+H2 CH3OH等等煤的干馏、气化、液化都是化学变化煤的干馏、气化、液化都是化学变化【思考】【思考】2.2.煤煤的气化、液化是物质三态的气化、液化是物质三态(气、液、固气、液、固)之间的变化吗？之间的变化吗？不是，物质不是，物质三态三态之间的变化是之间的变化是物理变化，煤的气化、液化是化学

6、变化物理变化，煤的气化、液化是化学变化。【思考】【思考】1.1.煤煤的干馏是煤的蒸馏吗？的干馏是煤的蒸馏吗？不是。不是。煤煤的的干干馏馏是是将将固固体体煤煤（混混合合物物）隔隔绝绝空空气气加加强强热热，使使之之分分解解产产生生其其他物质他物质的过程，是的过程，是化学变化；化学变化；蒸蒸馏馏是是利利用用液液体体混混合合物物中中各各组组分分沸沸点点的的差差异异而而将将组组分分分分离离的的过过程程，是是物理变化物理变化。4、综合利用的意义综合利用的意义减减少少煤煤燃燃烧烧产产生生的的大大量量SO2、NOx、碳碳的的氧氧化化物物和和粉粉尘尘等等污污染染物的排放。物的排放。提提高高煤煤燃燃烧烧的的效效率

7、率煤煤的的气气化化、液液化化都都是是使使煤煤变变成成清清洁洁能能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。生生产产基基本本化化工工原原料料通通过过煤煤的的干干馏馏，获获得得大大量量的的基基本本化化工工原料。原料。(1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏()(2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质()(3)煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃()(4)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料()(5)煤的气化和液化都是物理变化()(6)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染()正误判断正误判断正误判断正误判断步步高步步高P1

8、251.我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列叙述错误的是A.煤的组成元素主要是碳，但煤是混合物B.“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物C.煤之所以能变“油”，是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油D.煤变成成品油需要经过一系列工艺流程，发生复杂的物理、化学变化 才能实现随堂演练随堂演练 步步高步步高P127天然气天然气的综合利用的综合利用二、天然气二、天然气主要成分主要成分CH4海底可燃冰：海底可燃冰：CH4nH2O1.清洁清洁的化石燃料的化石燃料2.日常生活中，用作日常生活中，用作燃料燃料3.化工生产中，用于合成化工生产中，用于合成氨

9、氨和生产和生产甲醇甲醇4.合成合成其他有机化合物其他有机化合物三、石油的组成及其综合利用三、石油的组成及其综合利用石油主要是多种石油主要是多种碳氢化合物碳氢化合物组成的组成的混合物混合物。(黑色或深棕色粘稠黑色或深棕色粘稠液体，比水稍轻，不溶于水，有特殊气味，液体，比水稍轻，不溶于水，有特殊气味，无固定沸点无固定沸点。)按元素：按元素：碳、氢碳、氢含量为含量为 97%-98%按物质：按物质：烷烃、环烷烃、芳香烃烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物（的混合物（一般石油不含烯烃一般石油不含烯烃）按组成状态：按组成状态：固态、液态、气态固态、液态、气态。大部分是液态烃，同时在液。大部分是液态烃，同时在液态烃

10、里溶有气态烃和固态烃。态烃里溶有气态烃和固态烃。石油石油多种多种碳氢化合物碳氢化合物组成的混合物组成的混合物分馏裂化裂解催化重整利用原油中利用原油中各组分的沸点不同各组分的沸点不同进行分离进行分离（蒸发冷凝）（蒸发冷凝）的过程。所得的过程。所得馏分馏分是是混合物混合物。该过程是该过程是物理变化物理变化。石油分馏石油分馏常压分馏常压分馏减压分馏减压分馏以以原油原油为原料，产品为石油气、汽油为原料，产品为石油气、汽油、煤、煤油油、柴油、重油等含碳原子少的、柴油、重油等含碳原子少的轻质油轻质油。以以重油重油为原料，产品为柴油、润滑油为原料，产品为柴油、润滑油、石蜡、石蜡、燃料油、沥青等燃料油、沥青等

11、重油重油。（一）分馏（一）分馏石油的综合利用分馏出来的各种成分分馏出来的各种成分叫叫馏分馏分。每一种馏分仍然是多每一种馏分仍然是多种烃的种烃的混合物混合物。干馏干馏蒸馏蒸馏分馏分馏原理原理产物产物反应反应类型类型隔绝空气、加强隔绝空气、加强热使物质分解热使物质分解根据液态混合物中各组根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同与蒸馏原理相同产物为混合物产物为混合物产物为单一组分的纯产物为单一组分的纯净物净物产物为沸点相近的各产物为沸点相近的各组分组成的混合物组分组成的混合物化学变化化学变化物理变化物理变化物理变化物理变化化学化学“三馏三馏”的比较的比较在一定条件下（加

12、热、催化剂），在一定条件下（加热、催化剂），把相对分子质量大把相对分子质量大、沸点高的烃、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。、沸点较低的烃。裂化裂化的主要产物：的主要产物：汽油汽油、煤油煤油、柴油柴油、润滑油等。、润滑油等。目的：目的：提高轻质汽油（裂化汽油）的产量提高轻质汽油（裂化汽油）的产量（二）裂化（二）裂化C16H34十六烷十六烷 C8H18辛烷辛烷C8H16辛烯辛烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压C8H18辛烷辛烷C4H10丁烷丁烷C4H8丁烯丁烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃断裂成采用比裂

13、化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃断裂成乙烯、丙烯乙烯、丙烯等小分子烃（小分子烃是有机化工的重要原料）等小分子烃（小分子烃是有机化工的重要原料）主要产物：主要产物：乙烯、丙烯、甲烷乙烯、丙烯、甲烷等等重要化工基本原料。重要化工基本原料。（三）裂解（三）裂解C4H10丁烷丁烷CH4甲烷甲烷C3H6丙烯丙烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压C2H6乙烷乙烷C4H10丁烷丁烷C2H4乙烯乙烯 催化剂催化剂 加热、加压加热、加压在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链状烃转链状烃转化为化为环状烃环状烃。提高汽油的质量提高汽油的质量获得副产物氢气获得

14、副产物氢气获得苯、甲苯等重要的化工原材获得苯、甲苯等重要的化工原材目的：目的：（三）催化重整（三）催化重整石石油油的的综综合合利利用用分馏分馏裂化裂化裂解裂解原料原料石油（脱水、脱盐后）石油（脱水、脱盐后）重油石蜡重油石蜡分馏产品分馏产品物质变化物质变化物理变化物理变化化学变化化学变化化学变化化学变化条件条件较较低低温度温度较高较高温度温度更高更高温度温度目的目的初级石油产品初级石油产品提高轻质油的产提高轻质油的产量和质量量和质量短链不饱和烃短链不饱和烃分馏、裂化、裂解的对比分馏、裂化、裂解的对比课堂小结(1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物()(2)石油的裂化和裂解原理相同，目的

15、也相同()(3)含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃()(4)石油在加热和催化剂的作用下，可通过结构重整，获取苯、甲苯等环状烃()正误判断正误判断正误判断正误判断步步高步步高P1262.(2022泉州七中高一期中)下列关于化石燃料的说法不正确的是A.石油是混合物，汽油也是混合物B.石油分馏可以得到乙烯，煤干馏可以得到苯C.“西气东输”的“气”指的是甲烷D.石油的分馏是物理变化，而裂化和裂解属于化学变化随堂演练随堂演练 步步高步步高P1273.下列关于煤和石油的说法不正确的是石油是混合物，其分馏产品煤油为纯净物煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠煤经过气化和液化等物理

16、变化可转化为清洁燃料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煤的干馏属于化学变化煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品A.B.C.D.随堂演练随堂演练 步步高步步高P1274.下列说法正确的是A.煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成B.石油含有烷烃、环烷烃、芳香烃，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有机物C.煤的气化、液化是使煤变成清洁能源、减小环境污染的有效途径D.沸点范围：汽油煤油柴油重油随堂演练随堂演练 步步高步步高P127四以煤、石油和天然气为原料生产合成材料四以煤、石油和天然气为原料生产合成材料四以煤、石油和天然气为原料生

17、产合成材料四以煤、石油和天然气为原料生产合成材料三大合成材料：三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维合成材料特征：合成材料特征：相对分子质量很大，属于高分子化合物相对分子质量很大，属于高分子化合物合成材料原理：合成材料原理：加聚反应、缩聚反应加聚反应、缩聚反应1.1.加聚反应加聚反应：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。2.2.缩聚反应缩聚反应：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的同时生成许多小分子的

18、反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。同时生成许多小分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。例如获得聚对苯二甲酸乙二酯：例如获得聚对苯二甲酸乙二酯：缩聚反应煤、石油和天然气煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种重仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料要的化石燃料废 气、废 水、废 渣优点优点:提供能量、化工原料提供能量、化工原料缺点缺点:不可再生、环境污染不可再生、环境污染绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头减少和消除污染。四、绿色化学理念四、绿色化学理念 （防治优于治理防治优于治理 ）1、从环境观点看：、从环境观点看：强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）强调从源头上消除污染。（从一开始就避免污染物的产生）2、从经济观点看：、从经济观点看：它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。它提倡合理利用资源和能源，降低生产成本。（尽可能提高原子利用率）（尽可能提高原子利用率）原子经济性：原子经济性：反应物原子反应物原子全部全部转化为最终期望产物，原子利用率为转化为最终期望产物，原子利用率为100%