資源簡介

第八章 化學與可持續發展
第一節 自然資源的開發利用 課時3
1.知道煤、石油和天然氣等化石燃料綜合利用的意義。
2.知道煤綜合利用的幾種途徑。
3.理解石油分餾的原理，能夠用簡單的化學反應解釋催化裂化和催化重整的原理。
煤
石 油
天然氣
目前，人們使用的燃料大多來自化石燃料。
化石燃料
煤：工業的“糧食”
石油：工業的“血液”
天然氣：清潔能源
知識點一：煤的綜合利用
1.煤的組成與分類
成分：多種有機物、無機物組成的復雜混合物
元素：主要是C元素，還有少量H、O、N、P、S鹵素等元素。
分為腐植煤和腐泥煤；按含碳量又分為無煙煤、煙煤、褐煤、泥煤。
腐植煤
褐煤
腐泥煤
無煙煤
煙煤
泥煤
煤的綜合利用主要途徑：煤的干餾、煤的氣化、煤的液化
2.煤的干餾-焦化
概念：將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。
工業上煤的干餾也叫煤的焦化。
煤的干餾實驗裝置圖
焦爐氣
煤焦油
焦炭
視頻：煤的干餾
煤干餾的主要產品和用途
{5FD0F851-EC5A-4D38-B0AD-8093EC10F338}產品
出爐煤氣
煤焦油
焦炭
焦爐氣
粗氨水
粗苯
主要
成分
氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳
氨、銨鹽
苯、甲苯、二甲苯
苯、甲苯、二甲苯
酚類、萘
瀝青
碳
用途
氣體燃料、化工原料
化肥、炸藥、染料、醫藥、農藥、合成材料
染料、醫藥、農藥、合成材料
筑路材料、制碳素電極
冶金、合成氨造氣、電石、燃料
3.煤的氣化和液化
煤的氣化概念：將煤轉化為可燃性氣體的過程。
C(s)+H2O CO(g)+H2(g)
高溫
中熱值氣
CO(s)+3H2 CH4(g)+H2O(l)
一定條件
高熱值氣
工業制水煤氣的方法
直接液化：將煤與氫氣在一定條件下反應，生成液體燃料。
間接液化：將煤先轉化為CO和H2，生成液體燃料，再在催化劑的作用下合成甲醇。
煤的液化
煤焦油
隔絕空氣加強熱之它分解
焦爐氣
可燃性氣體
C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)
高溫
都
是
化
學
變
化
知識點二：天然氣的綜合利用
1.天然氣的主要成分
天然氣——主要成分CH4
海底可燃冰：CH4·nH2O
2.天然氣水合物
日常生活中，用作燃料；
化工生產中，用于合成氨和生產甲醇。
知識點三：石油的綜合利用
1.石油的組成
成分：各種烷烴、環烷烴和芳香烴組成的混合物
元素：碳、氫含量為97%~98%
天然石油一般不含烯烴
石油煉制的主要方法：分餾、裂化、重整
隨著碳原子數(相對分子量)增多,熔沸點升高
2.石油的分餾
利用原油中各組分的沸點不同，將復雜的混合物分離成簡單混合物。
概念：通過加熱和冷凝，把石油分成不同沸點范圍的產物。
分餾產物：
石油氣(C4以下)
汽油(C5~C11)
煤油(C10~C16)
柴油(C15~C18)
重油(C20以上)
思考：如何才能將過剩的重油變成輕質油？
輕質油
催化裂化的目的：提高輕質油（特別是汽油）的產量。
裂解: 深度的裂化。獲得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。
3.石油的裂化和裂解
C16H34 C8H18 + C8H16
催化劑
加熱、加壓
十六烷
辛烷
辛烯
C8H18 C4H10 + C4H8
催化劑
加 熱、加壓
丁烷
丁烯
辛烷
催化劑
C4H10 CH4 + C3H6
甲烷
丙烯
丁烷
加熱、加壓
C4H10 C2H6 + C2H4
乙烷
乙烯
丁烷
催化劑
加熱、加壓
分餾與裂化、裂解的對比
方法
石油的分餾
石油的裂化
石油的裂解
主要
原料
原油
重油、石蠟
石油分餾產品（包括石油氣）
主要
產品
石油氣、汽油、煤油、柴油及重油等
抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等
乙烯、丙烯等
主要反應類型
物理變化
化學變化
化學變化
煉制主要目的
制得不同用途的石油分餾產品
提高輕質液體燃料的產量和質量
將長鏈斷裂成小分子烴用作有機化工原料
備注
它們得到的產物仍是混合物
干餾、蒸餾、分餾的比較
{5FD0F851-EC5A-4D38-B0AD-8093EC10F338}名稱
干餾
蒸餾
分餾
原理
隔絕空氣、高溫下使物質分解的過程
根據液態混合物中各成分沸點的不同，加熱使某一組分蒸發進行分離
根據液態混合物中各組分沸點不同進行分離
特點
屬于化學變化，產品為混合物
屬于物理變化，產物為單一組分的餾出物
屬于物理變化，產物為沸點相近的各組組分組成的混合物
17
目前大多數石油產品仍作為燃料使用，只有一部分轉化為化工、紡織、建材、醫藥、日用化學品等行業的基本原料。
啟示：1、化學對生產、生活有著很大的貢獻
2、石油產品的價值越大，投入就越多，有待于化學科學工作者開發出投入少產值大的方法，這也需要我們將來投入化學領域中去
4.合成材料
合成塑料
合成橡膠
合成纖維
三大合成材料：
人工合成
高分子材料
合成材料的大量生產和使用,急劇增加的廢棄物對人類社會造成巨大的環境壓力。（如何應對？）
練一練
煤是由碳元素組成的單質。
煤的氣化和液化屬于物理變化。
石油分餾可以得到沸點不同的純凈物。
煤的干餾可以得到焦爐氣、煤焦油、焦炭等產品，該過程屬于物理變化。
把煤加強熱使之分解的過程叫煤的干餾。
天然氣的主要用途就是作燃料。
不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。
煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源。
1.判斷正誤
×
×
×
×
×
×
√
×
2.下列說法中正確的是（ ）。
A.乙烯是石油裂化得到的
B.裂化和裂解都是化學變化
C.裂化的目的主要是獲得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
D.裂解的目的是提高優質、輕質油的產量
B
3.下列有關煤、石油、天然氣等資源的說法錯誤的是（ ）
A.天然氣是一種清潔的化石燃料
B.石油是由多種烴組成的混合物
C.煤的氣化和煤的液化都屬于物理變化
D.通過石油的裂化可以提高汽油的產量
C
4.關于煤和石油的綜合利用，下列說法正確的是（ ）
A.煤中含有甲苯、二甲苯等有機物，可以通過干餾得到
B.以煤為主要原料，可以合成甲醇
C.石油裂化的目的是獲取短鏈不飽和氣態烴
D.石油裂化生產的汽油不能使溴水褪色
B
5.下列關于煤、石油及其所得產品的敘述正確的是（ ）
A.煤的氣化和液化都是物理變化
B.煤的干餾和石油的分餾發生的都是化學變化
C.用溴的四氯化碳溶液可鑒別直餾汽油和裂化汽油
D.煤和石油都是混合物，都只由碳和氫兩種元素組成
C
6.如圖是實驗室干餾煤的裝置圖，根據圖示回答問題。
硬質玻璃管
U形管
（1）指出圖中儀器的名稱：b. ，d. 。
（2）裝置c的作用是 。
d中的液體有 和 。煤焦油可以通過
的方法使其中的重要成分分離出來。
（3）e點處點燃的氣體是 ，火焰的顏色是 色。
（4）下列敘述錯誤的是 。
A.煤發生了化學變化 B.d中液體的pH>7
C.d中液體只有一層 D.e處的氣體可以還原氧化銅，可以使溴水褪色
將干餾生成的氣體進行降溫和冷凝
粗氨水
煤焦油
分餾
焦爐氣
藍
C
煤、石油和天然氣
煤
天然氣
石油
多種有機物、無機物組成的復雜混合物
煤的干餾
煤的氣化和液化
主要成分甲烷
可燃冰：CH4·nH2O
各種烷烴、環烷烴和芳香烴組成的混合物
石油的分餾
石油的裂解和裂化

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