資源簡介

(共41張PPT)
煤、石油、天然氣是人類使用的主要能源，它們都是不可再生能源，如何實(shí)現(xiàn)化石燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染，化石燃料的不可再生性，是人類面臨的重大挑戰(zhàn)。
煤、石油、天然氣
人教版必修第二冊
第八章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展
第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用
第三課時(shí) 煤、石油和天然氣的綜合利用
一、煤
1、物質(zhì)組成：
2、元素組成：
有機(jī)物+少量無機(jī)物
煤是混合物（煤不是單質(zhì)）
主要元素：C
直接燃燒
脫硫煤
綜合利用
煤的干餾
煤的氣化
煤的液化
清潔燃料和化工原料
大氣污染物SO2
注意點(diǎn)：
其他元素：H、O、N、S 等
結(jié)合實(shí)際和煤的組成你認(rèn)為煤作為燃料有什么缺點(diǎn)？
煤燃燒產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、
廢氣（二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和煙塵等）、
污染環(huán)境，燃燒效率低！
思考
氣
液
固
二、煤的綜合利用（均為化學(xué)變化）
1、煤的干餾
(1)定義：
將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程（工業(yè)上也叫煤的焦化）
(2)主要產(chǎn)品：
粗苯、酚類、瀝青等
燃料
染料
醫(yī)藥
農(nóng)藥
合成材料
筑路材料
出爐煤氣（焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯）、
H2、CH4、C2H4、CO
煤焦油、
焦炭
煤干餾的主要產(chǎn)品和用途
煤中不含有苯等芳香烴,在干餾時(shí)生成了芳香烴。
將煤焦油蒸餾可得苯。
通過煤的干餾可以得到粗苯和煤焦油,煤焦油中也含有苯,
那么煤中含有苯等芳香烴嗎 如何從煤焦油中分離出苯
思考
2、煤的氣化
C(s)+H2O(g) ==== CO(g)+H2(g)
高溫
二、煤的綜合利用（均為化學(xué)變化）
水煤氣
將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程；
(2)主要反應(yīng)：
3、煤的液化
在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料
直接液化：
間接液化：
煤 CO和H2 甲醇等
氣化 催化劑
（煤變“油”）
C(s)+H2O(g) ==== CO(g)+H2(g)
高溫
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
一定條件
煤 + H2 液體燃料
(1)定義：
(1)定義：
(2)主要反應(yīng)：
思考
煤的綜合利用
干餾
氣化
液化
出爐煤氣
煤焦油
焦炭
苯、甲苯等
H2O(g)
水煤氣
可燃性氣體（水煤氣）
+H2
直接液化
+H2O
間接液化
液體燃料
水煤氣
催化劑
催化劑
甲醇
① 減少煤燃燒產(chǎn)生的
大量SO2、NOx等
污染物的排放。
H2、CH4、C2H4、CO
意義
② 提高煤燃燒的效率。
③ 獲得大量的
基本化工原料。
煤的氣化、液化是物質(zhì)三態(tài)(氣、液、固)之間的變化嗎？為什么？
不是，物質(zhì)三態(tài)之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學(xué)變化。
天然氣水合物是天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷水合物，其組成可表示為CH4 nH2O，甲烷分子處于多個(gè)水分子形成的籠中，天然氣水合物的外觀像冰，具有可燃性，故又被稱為：“可燃冰”。
天然氣的主要成分是甲烷
天然氣的綜合利用：
A. 燃料——清潔能源
B. 化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成兩碳或多碳有機(jī)物
三、天然氣的綜合利用
我國的天然氣資源很豐富,但分布很不均勻,為了改善我國東部的能源結(jié)構(gòu),制定了什么計(jì)劃？
天然氣是混合物
西氣東輸
注意點(diǎn)：
可燃冰實(shí)現(xiàn)了水變油，這種說法對嗎？
不對，可燃冰的可燃性主要來自于其中的CH4。
天然氣水合物—可燃冰(CH4·nH2O)
思考
石油——工業(yè)的血液
四、石油
1、物質(zhì)組成：
石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。
黑色或深棕色粘稠液體，有特殊氣味，不溶于水，比水稍輕，
主要含有C、H兩種元素，
沒有固定的熔、沸點(diǎn)，只能在一定溫度范圍內(nèi)熔化或汽化。
有機(jī)物的主要成分是各種烷烴：
C1～C4氣態(tài)烷烴、 C5～C12的汽油、 C12～C16的煤油
C15～C18的柴油、 C18～C20的潤滑油、 C20以上的重油
含有1~50個(gè)碳原子的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。
注意：
2、組成元素：
也含有N、O、S及微量金屬元素
3、物理性質(zhì)：
特點(diǎn)：
五、石油的綜合利用
【思考】請結(jié)合課本P103和P104，總結(jié)石油綜合利用的主要方式有哪些？
直接從礦井里
開采出來的石油
原油
加工處理
石油的綜合利用
分餾、裂化、裂解、催化重整
汽油
煤油
柴油
石油
1、石油的分餾（物理加工）：
五、石油的綜合利用
利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過程（多次蒸餾）
（1）原理
（2）產(chǎn)品
常壓：石油氣、汽油 、煤油、柴油、重油
減壓：柴油、燃料油、石蠟、潤滑油、瀝青
（3）目的：
獲得汽油 、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油
（4）分餾裝置：
直餾汽油
直餾汽油是含烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物，有機(jī)溶劑。
注意點(diǎn)：
五、石油的綜合利用
1、石油的分餾（物理加工）：
石油氣(C4以下)
汽油(C5-C11)
煤油(C11-C16)
柴油(C15-C18)
重油(C20以上)
熔沸點(diǎn)依次增大
石油分餾塔
從上到下
的分餾產(chǎn)品
石油氣
分餾時(shí)沸點(diǎn)低(相對分子質(zhì)量小)的烴類先汽化，
石油分餾塔示意圖
汽油
煤油
柴油
沸點(diǎn)高(相對分子質(zhì)量大)的烴類后汽化。
重油
工業(yè)分離石油方法：分餾 fractionation
實(shí)際生活生產(chǎn)中直餾汽油遠(yuǎn)不能滿足需求，怎樣提高汽油的產(chǎn)量？
石油的裂化 cracking
石油分餾出的輕質(zhì)油產(chǎn)量較少，重油供過于求，因此需要通過催化裂化將重油裂化為汽油等物質(zhì)，并進(jìn)一步裂解，得到化工原料。
2、石油的裂化（化學(xué)加工）：
五、石油的綜合利用
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
辛烷
丁烷
丁烯
將重油轉(zhuǎn)化為汽油等輕質(zhì)油，提高汽油的產(chǎn)量
C16以上
長鏈烷烴
隔空氣高溫
C5～C12
短鏈烷烴和烯烴
相對分子質(zhì)量大
沸點(diǎn)高的烴
相對分子質(zhì)量小
沸點(diǎn)較低的烴
斷裂
裂化汽油
（1）原理
（2）目的：
(3)主要反應(yīng)：
注意點(diǎn)：
裂化汽油是含烷烴、烯烴的混合物
1、直餾汽油與裂化汽油有什么區(qū)別？
思考
2、如何區(qū)分直餾汽油和裂化汽油
直餾汽油的主要成分為飽和烴,裂化汽油為飽和烴和不飽和烴的混合物,
故裂化汽油可以發(fā)生加成反應(yīng),
可使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色。
石油分餾所得汽油為直餾汽油，多為飽和烴。
石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不飽和烴。
直餾汽油
直餾汽油，沒有
典型的碳碳雙鍵，
不能使溴水加成褪色
裂化汽油，
有碳碳雙鍵
能使溴水
加成褪色
石油的分餾和裂化及產(chǎn)品用途示意圖
裂化汽油
五、石油的綜合利用
3、石油的裂解（化學(xué)加工）：
丁烷
甲烷
丙烯
丁烷
乙烷
乙烯
乙烯的產(chǎn)量是衡量一個(gè)國家石油化工水平的標(biāo)準(zhǔn)
采用比裂化更高的溫度將石油分餾產(chǎn)物再斷裂成乙烯、丙烯等小分子烴。
獲得甲烷、乙烯、丙烯、丁烯等小分子烴的氣態(tài)化工原料。
(石油裂解氣中乙烯含量較高)
C4H10 CH4+C3H6
催化劑
加熱、加壓
C4H10 C2H6+C2H4
催化劑
加熱、加壓
長鏈烴 →→→ 氣態(tài)短鏈烴
700℃~800℃
甚至≥1000℃
（1）原理
（2）目的：
又稱深度裂化。
(3)主要反應(yīng)：
五、石油的綜合利用
4、石油的催化重整（化學(xué)加工）：
石油在加熱和催化劑的作用下，通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整，
使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。
獲得苯、甲苯等重要的化工原料。
鏈狀烴 → → → 環(huán)狀烴（如：苯或甲苯）
催化劑
加熱
（1）原理
（2）目的：
小結(jié)
(1)煤的干餾、氣化、液化均發(fā)生的是化學(xué)變化。
(2)石油的分餾是物理變化，石油的裂化、裂解、催化重整為化學(xué)變化。
概念區(qū)分 干餾 分餾 蒸餾
原理 產(chǎn)物
反應(yīng)類型 化學(xué)“三餾”的比較
易混淆概念
隔絕空氣、高溫下使物質(zhì)分解
出爐煤氣、煤焦油、焦炭等混合物
化學(xué)變化
物理變化
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離
沸點(diǎn)相近的各組分
組成的混合物
單一組分的純凈物
高爐 煤氣 水煤氣 天然氣 液化石油氣 焦?fàn)t氣 裂解氣
主要成分
CO、CO2
H2、
CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
化學(xué)“六氣”的主要成分
易混淆概念
【探究】根據(jù)課本P104，找出石油產(chǎn)品的應(yīng)用
石油產(chǎn)品
燃料（大部分）
化工原料
紡織原料
建材原料
醫(yī)藥原料
日用化學(xué)品原料
煤、石油、天然氣也可作為合成高分子的原料
如塑料、合成橡膠、合成纖維
高分子
補(bǔ)充：
相對分子質(zhì)量在一萬以上的分子。
相對分子質(zhì)量很大，性質(zhì)穩(wěn)定，
（1）定義：
（2）特征：
無固定熔、沸點(diǎn)，屬于混合物。
高分子化合物（又稱高聚物）
是由許多鏈節(jié)相同而聚合度不同的化合物所組成的混合物。
六、煤、石油、天然氣的綜合利用
以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料
基礎(chǔ)化工原料
高分子材料
1、加聚反應(yīng)
聚合反應(yīng)
六、煤、石油、天然氣的綜合利用
以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料
基礎(chǔ)化工原料
高分子材料
2、縮聚反應(yīng)
酚醛樹脂——電木
聚合反應(yīng)
六、煤、石油、天然氣的綜合利用
以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料
基礎(chǔ)化工原料
高分子材料
更高價(jià)值生活用品
隨著合成材料的大量生產(chǎn)和使用，
急劇增加的 對人類社會(huì)造成巨大的環(huán)境壓力。
廢棄物
六、煤、石油、天然氣的綜合利用
【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)】
生物質(zhì)資源的利用
人類對生物質(zhì)資源的開發(fā)利用具有悠久的歷史。古代人類在長期實(shí)踐中學(xué)會(huì)了種植農(nóng)作物、用薪柴生火、釀酒、造醋、制作飴糖、植物藥用，等等。現(xiàn)代科技的發(fā)展為開發(fā)利用生物質(zhì)資源奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。人們利用物理、化學(xué)和生物方法將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為材料（如木材、紙張）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。目前，我國可供開發(fā)利用的生物質(zhì)資源主要有農(nóng)業(yè)、林業(yè)產(chǎn)品的廢棄物（如農(nóng)作物秸稈、林木加工余料），生產(chǎn)和生活的廢棄物（如廚余垃圾、畜禽糞便）等。隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，以來自生物質(zhì)的纖維素、淀粉和油脂等為原料的化工生產(chǎn)路線，替代以煤、石油和天然氣為原料的路線，將是一條綠色的可持續(xù)發(fā)展途徑。
煤、天然氣、石油的綜合利用
煤、天然氣、石油的綜合利用
碳一化學(xué)
烏克蘭戰(zhàn)爭以來，國際石油價(jià)格不斷攀升。
6月，國內(nèi)95號汽油突破10元大關(guān)。下列有關(guān)石油和汽油說法正確的是
①石油裂解得到的汽油可與溴水反應(yīng)
②石油的分餾是化學(xué)變化
③石油的分餾實(shí)驗(yàn)中,溫度計(jì)水銀球插入液面以下,
因?yàn)樗鼫y的是混合液的溫度
④石油分餾得到的汽油仍是混合物
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
課堂練習(xí)
答案 C
解析 ②錯(cuò)，石油的分餾為物理變化; ③錯(cuò)，石油分餾實(shí)驗(yàn)中,
溫度計(jì)水銀球應(yīng)放在蒸餾燒瓶支管口處,以測量餾出蒸氣的溫度。
課堂練習(xí)
1.我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、
實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。“碳中和”是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。
下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是（ ）
A.將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料
B.大規(guī)模開采可燃冰作為新措施
C.通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染
D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇
D
課堂練習(xí)
2.化學(xué)與生產(chǎn)生活、環(huán)境保護(hù)、資源利用、能源開發(fā)等密切相關(guān)。
下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A.石油經(jīng)分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油
B.開發(fā)太陽能、風(fēng)能和氫能等，有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境
C.加快高效潔凈能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的開發(fā)，緩解能源危機(jī)
D.將廢舊電池進(jìn)行直接填埋,減少對環(huán)境的污染
D
課堂練習(xí)
3．煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．可用藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)a層液體中含有的NH3
B．長導(dǎo)管的作用是導(dǎo)氣和冷凝
C．從b層液體中分離出苯的操作是分餾
D．c口導(dǎo)出的氣體可使新制氯水褪色
A
課堂練習(xí)
4.下列有關(guān)自然資源的開發(fā)利用的敘述正確的是（ ）
A．通過催化裂化，可從石油中獲取沸點(diǎn)較低的烯烴
B．金屬鋁的冶煉可采取電解熔融氯化鋁的方法
C．石油的裂化和裂解屬于化學(xué)變化，而煤的液化、氣化屬于物理變化
D．煤中含有的苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，可通過煤的干餾來獲得
A
課堂練習(xí)
5.“地球在流浪，學(xué)習(xí)不能忘”，學(xué)好化學(xué)讓生活更美好，下列相關(guān)說法
錯(cuò)誤的是（ ）
A．天然氣、沼氣的主要成分是甲烷，液化石油氣的主要成分是丙烷和丁烷
B．聚氯乙烯制品易造成白色污染，宜采用焚燒法處理
C．可用蒸餾的方法提純工業(yè)酒精（主要雜質(zhì)是甲醇）
D.“低碳經(jīng)濟(jì)”的目標(biāo)是減少溫室氣體的排放
B

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