煤、石油和天然气的综合利用（课件） 2023-2024学年高一化学（人教版2019必修第二册）.pptx

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1、第三课时第三课时 煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用第八章化学与可持续发展第八章化学与可持续发展第一第一节节化学资源的化学资源的开发利用开发利用素养要求1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高宏观辨识与微观探析的能力。2.了解煤、石油、天然气综合利用的内容，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。【问题情境【问题情境】煤、石油、天然气是目前人类使用的主要能源，也是重要的化工原料。1 1煤煤 的的 综综 合合 利利 用用任务一煤的综合利用1.煤的组成物质组成：元素组成：煤的结构模型由有机物和少量无机物组成的

2、复杂混合物；主要为C元素，还含有少量H、O、N、S等元素。任务一煤的综合利用2.煤的综合利用定义：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。主要途径：目的：(1)煤的干馏主要产品：焦炉气、粗氨水、煤焦油、_粗苯焦炭本质：煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程干馏、气化和液化获得洁净的燃料和多种化工原料任务一煤的综合利用主要主要产品和用途产品和用途干馏产品主要成分主要用途出炉煤气焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐氮肥粗苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气

3、、电石、燃料任务一煤的综合利用定义：将煤转化为可燃性气体的过程主要反应：(2)煤的气化(3)煤的液化直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料间接液化：煤CO和H2甲醇等任务一煤的综合利用(4)煤的综合利用的意义减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。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。获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。任务一煤的综合利用煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？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。固液气熔化凝固汽化液化凝华升

4、华煤的气化主要反应：煤的液化间接液化：煤CO和H2甲醇等直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料交流思考(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概念辨析概念辨析 2 2石油与天然气的综合利石油与天然气的综合利用、合成高分子材料用、合成高分子材料任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料1.天然气天然气的综合利用的综合利用(1)主要成分：(2)综合利用清洁的化石燃料化工原料合成氨生产甲醇合成多碳有机化合物CH4

5、CH3OH天然气公交车CH4土库曼斯坦地狱之门任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料天然气水合物（可燃冰）（天然气水合物（可燃冰）（P103资料卡片）资料卡片）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，主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为CH4nH2O，甲烷分子处于多个水分子形成的笼中，天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为：“可燃冰”。任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料2.石油的综合利用石油的综合利用(1)石油的组成由多种碳氢化合物组成的混合物，(主要由_和_等饱和烃组成)。(2)石油的综合利用石油分馏：利用石油中各组分沸点不同进行分离原理汽油

6、煤油柴油烷烃环烷烃任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料石油气沥青汽油煤油柴油润滑油溶剂油分馏塔分馏塔直馏汽油任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料石油裂化相对分子质量大沸点高的烃相对分子质量小沸点较低的烃断裂断裂裂化的目的：催化裂化装置原料：重油、石蜡C16H34C8H18+C8H16催化剂加热、加压十六烷辛烷辛烯提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量。任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料石油裂解石油裂解即石油分馏产物的深度裂化目的目的:获得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。乙烯乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标准。C8H18辛烷C4H10丁烷C4H8丁烯C4H10

7、丁烷C2H6乙烷C2H4乙烯C4H10丁烷CH4甲烷C3H6丙烯【化学中“两裂”的比较】裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料催化重整石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。催化重整装置目的目的:获得苯、甲苯等重要的化工原料。任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料目前大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。石油的综合利用石油的综合利用石油化工产品的应用及投入产出示意图任务二石油

8、与天然气的综合利用、合成高分子材料3.3.化石能源与合成高分子材料化石能源与合成高分子材料塑料合成纤维合成橡胶(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(聚乙烯)nCH2CH2CH2CH2n催化剂(聚丙烯)任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料【思思考考】生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油，这种汽油和直馏汽油在组成上的区别是直馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃。如何鉴别它们？各取少许于试管中，加入溴的四氯化碳溶液，不褪色的是直馏汽油，褪色的是裂化汽油。任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料【归纳总结【归纳总结】(1)化学中“三馏”的比较名称干

9、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类型化学变化物理变化物理变化任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料【归纳总结【归纳总结】(2)化学中“两裂”的比较名称定义目的裂化在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量裂解在高温下，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任务二石油与天然气的综合利用、合成高分子材料【归纳总结【归纳总结】（3）化学“六气”的主要成分高炉煤气水煤气天然气液化石油气焦炉气裂

10、解气主要成分CO、CO2、N2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4概念辨析概念辨析 1.判断正误(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)许多性能优异的合成高分子材料的原始原料为煤、石油和天然气小组小结小组小结 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解催化重整塑料合成橡胶合成纤维当当 堂堂 练练 习习3 3任务

11、三限时训练1.(2023江苏常州高一月考)工业上获得汽油的化学方法主要是（）A.催化裂化B.石油的裂解C.石油的分馏D.煤的干馏A2.(2023合肥高一检测)有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是（）A.煤和水煤气都属于化石燃料B.煤中含有焦炉气、煤焦油、焦炭等物质C.是将煤在空气中加强热使其分解的过程D.是煤的气化方式之一D(1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。(2)石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。归纳总结归

12、纳总结(3)石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应。(4)裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。任务三限时训练3.(2023南京高一检测)下列说法错误的是（）A.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B.含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃D.石油裂化和裂解都属于物理变化D任务三限时训练4.(2023杭州高一月考)中科院研制出一种多功能催化剂，首次实现将CO2转化为汽油(主要成分是C5C11的烃类混合物)，过程示意图如下。下列说法错误的是（）A.该技术能助力“碳中和”(CO2“零排放”)的战略愿景B.该多功能催化剂能加快化学反应速率C.a和b的一氯代物均有4种D.反应的产物中含有水，反应只有碳氢键的形成D任务三限时训练5.(2023河北邯郸高一月考)下列说法正确的是（）A.石油分馏可得到乙烯B.石油裂化的目的是提高轻质油的产量和质量C.煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分D.煤的炼制方法中煤的气化和液化是物理方法，煤的干馏是化学方法B