資源簡介

(共39張PPT)
第八章 化學與可持續發展
第三課時
煤、石油和天然氣的綜合利用
第一節　自然資源的開發利用
1.了解煤、天然氣的組成及其綜合利用
學習目標
化石燃料
煤
石油
天然氣
不可再生能源
重要的化工原料
綜合利用、提高利用率、減少環境污染
【教師點撥 25min】
煤的綜合利用
在沼澤和森林生長的植物
這些腐化植物層屢受到地熱和細菌分化作用，就成為煤層
植物死后，就會腐爛，并被泥沙覆蓋起來，形成很多腐化植物層和泥沙層
煤的形成
煤的結構模型
煤的綜合利用
1. 煤的組成
無機物(極少量)
有機物
C 元素—主要元素
H、O、N、S 等元素
無機鹽等
污染環境
CO、NOx、 SO2 煙塵
煤的組成
煤的綜合利用
2. 煤的綜合利用
煤的干餾
煤的氣化
煤的液化
煤直接作燃料
——利用率低并污染環境
煤的綜合利用途徑
獲得潔凈的燃料和多種化工原料——物盡其用，保護環境
煤的綜合利用
（1）煤的干餾（煤的焦化）
將煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程
煤的干餾產物：
出爐煤氣、煤焦油、焦炭
化學變化
2. 煤的綜合利用
煤的綜合利用
表8-1 煤干餾的主要產品和用途
干 餾 產 品 主 要 成 分 主 要 用 途
出爐煤氣 （氣） 焦爐氣 氫氣、甲烷、乙烯、 一氧化碳 氣體燃料、化工原料
粗氨水 氨、銨鹽 氮肥
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸藥、染料、醫藥、農藥、合成材料
煤 焦 油 （液） 苯、甲苯、二甲苯 酚類、萘 染料、醫藥、農藥、合成材料
瀝青 筑路材料、制碳素電極
焦 炭（固） 碳 冶金、合成氨造氣、電石、燃料
80.1°C 111°C 137 至 140 ℃
【思考】“煤中含有甲苯、二甲苯等芳香烴，通過煤的干餾可以得到它們”，這句話對嗎？為什么？
錯誤，煤中沒有甲苯、二甲苯，通過煤的干餾這種復雜的化學變化可以得到它們。
煤的綜合利用
（2）煤的氣化
將煤轉化為可燃性氣體的過程
（3）煤的液化
直接液化：
使煤與氫氣作用生成液體燃料
間接液化：
先轉化為CO和H2，然后在催化劑作用下合成甲醇
主要反應：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高溫
水煤氣
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化劑
化學變化
化學變化
煤的綜合利用
=
煤綜合利用的重要意義：
①減少煤燃燒產生的大量SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和煙塵等污染物的排放。
②提高煤燃燒的熱效率——煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源的有效途徑，煤的燃燒效率也得以提高。
③提取煤中的化學原料——在加工煤炭以及使用煤作燃料的過程中，對于所產生的煤灰、煤渣、廢氣、廢液等都加以合理的處理，做到既消除污染又充分利用資源。
煤的綜合利用
天然氣
天然氣的形成
液化天然氣公交車
天然氣灶
A. 燃料——清潔能源
B. 化工原料：合成氨、生產甲醇、合成兩碳或多碳有機物
主要成分是甲烷
CH4 C + 2H2
高溫
CH4+ H2O CO+3H2
催化劑
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化劑
高溫
天然氣
CO、
CO2、
N2
H2、
CO
CH4
H2、
CH4、
C2H4、
CO
Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2↑
高溫
C+O2==CO2↑
高溫
CO2+C==2CO
高溫
歸納總結
(1)煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源。 ( )
(2)煤的液化與一般物質液化原理相同。 ( )
(3)將煤在空氣中強熱分解的過程為煤的干餾。 ( )
(4)煤的氣化和液化均屬于物理變化。 ( )
判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
×
×
×
化學變化 物理變化
隔絕空氣
×
化學變化
會產生較多的污染物，不屬于新型清潔能源
實戰演練
1．從有利于實現“碳中和”的角度考慮，下列燃料中較理想的是(　　)
A．煤　　　　　 B．汽油
C．天然氣 D．氫氣
煤、汽油、天然氣燃燒時都有二氧化碳生成，不利于碳中和的實現，氫氣燃燒只生成水，沒有二氧化碳生成，有利于碳中和的實現
D
實戰演練
2．于謙在《詠煤炭》中寫道：“鑿開混沌得烏金，藏蓄陽和意最深，爝火燃回春浩浩，洪爐照破夜沉沉……”下列有關說法錯誤的是(　　)
A．煤的干餾是化學變化，煤的液化是物理變化
B．煤是由有機物和無機物組成的復雜混合物
C．煤燃燒前的脫硫處理是為了防止污染空氣
D．煤經過氣化和液化可轉化為清潔燃料
化學變化
A
實戰演練
3．有關煤的敘述不正確的是(　　)
A．煤是工業上獲得苯、甲苯、二甲苯等芳香烴的重要來源物質
B．煤是由多種有機物組成的混合物，內含煤焦油等成分
C．煤除了含有C元素外，還含有少量的N、H、S、O等元素
D．煤等化石燃料的儲量有限，節能和開發新能源是人類實現可持續發展的關鍵
煤焦油是煤干餾的產物之一，不屬于煤本身的成分
B
實戰演練
通入足量的空氣或將煤粉碎
CO和H2
減少了粉塵污染(答案合理即可)
C3H8＋5O2→3CO2＋4H2O
點燃
第八章 化學與可持續發展
第三課時
煤、石油和天然氣的綜合利用
第一節　自然資源的開發利用
1.了解石油的組成及其綜合利用
學習目標
石油的綜合利用
石油主要是多種碳氫化合物組成的混合物。
物理性質：
(黑色或深棕色粘稠液體，比水稍輕，不溶于水，有特殊氣味，無固定熔沸點。)
組成：
主要含有 、 兩種元素，還含有少量的 、 、 等元素。
石油主要是由各種烷烴、環烷烴、芳香烴組成的混合物。
大部分是液態烴，同時在液態烴里溶有氣態烴和固態烴。
石油
C H O N S
石油的綜合利用
石油
石油——多種碳氫化合物組成的混合物
從礦井里開采出來的石油叫原油
原油
汽油、煤油、柴油
綜合利用
分餾
裂化
裂解
催化重整
石油的綜合利用
原理：利用原油中各組分沸點不同進行分離的過程。
物理變化
1.石油的分餾
石油氣(C4以下)
直餾汽油(C5－C11)
煤油(C11－C16)
柴油(C15－C18)
重油(C20以上)
石油的常壓蒸餾產品：
(C15－C18)
(C20以上)
(C4以下)
液化石油氣（C3H8、C4H10)
加壓 降溫
課本P104
石油的綜合利用
(C15－C18)
(C20以上)
【思考】試比較右圖中石油分餾后所得a、b、c三種餾分的沸點大小？
沸點高低順序為a烴中含碳原子數越多，其相對分子質量越大，沸點越高
【思考】每一種餾分都是純凈物嗎？
石油通過分餾所得的每一種餾分都是混合物！
(C4以下)
石油的綜合利用
重油(C20以上)的減壓蒸餾產品：
瀝青、燃料油、石蠟、潤滑油、柴油
注意:減壓分餾是利用外界壓強越大，物質的沸點越高的原理，降低分餾塔里的壓強，使重油在低溫下能充分分餾，防止重油在高溫下碳化結焦。
【思考】能否對化學“三餾”（干餾、蒸餾、分餾）進行比較？
石油的綜合利用
名稱 原理 特點
干餾
蒸餾
分餾
隔絕空氣加強熱使物質分解的過程
根據液態混合物中各組分沸點不同，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
屬于化學變化，
產物為混合物
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分組成的混合物
供不應求
供大于求
2.石油的裂化
石油的綜合利用
在一定條件下（加熱、催化劑），把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量較小、沸點較低的烴。
主要產物：汽油、煤油、柴油等。
目的：
提高輕質油的產量，尤其是提高汽油的產量
化學變化
C16H34
十六烷
C8H18
辛烷
＋
C8H16
辛烯
催化劑
加熱、加壓
C8H18
辛烷
C4H10
丁烷
＋
C4H8
丁烯
催化劑
加熱、加壓
石油的綜合利用
【思考】裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，其原因是什么？
裂化汽油：重油經熱裂化或催化裂化制得的。
裂化汽油中含有烯烴，能與Br2發生加成反應，可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
直餾汽油的主要成分為C5~C11的烷烴、環烷烴和芳香烴等，故直餾汽油不能使溴的四氯化碳溶液褪色。
用比裂化更高的溫度，使相對分子質量較大的烴斷裂成乙烯、丙烯等不飽和氣體作為基本化工原料
主要產物:乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
3.石油的裂解(深度裂化)
C4H10
丁烷
CH4
甲烷
＋
C3H6
丙烯
催化劑
加熱、加壓
C2H6
乙烷
C4H10
丁烷
＋
C2H4
乙烯
催化劑
加熱、加壓
石油的綜合利用
目的：
為了獲得大量的乙烯、丙烯等短鏈不飽和烴
化學變化
【思考】石油的裂化和裂解有何區別與聯系？
裂化是為了提高輕質油尤其是汽油的產量，裂化溫度一般不超過500 ℃，而裂解是為了獲得大量的乙烯、丙烯等短鏈不飽和烴；采用比裂化更高的溫度，一般在700～1000 ℃，因此裂解是深度裂化。
石油的綜合利用
CO、
CO2、
N2
H2、
CO
CH4
H2、
CH4、
C2H4、
CO
C3H8、
C4H10
C2H4、
C3H6、
C4H8、
CH4
在加熱和催化劑的作用下，通過結構的重新調整，
使鏈狀烴轉化為環狀烴。獲取苯，甲苯等基本化工原料。
4.石油的催化重整
化學變化
石油的綜合利用
鏈狀烴
催化劑
加熱
環狀烴(如：苯，甲苯等)
課本P103
以煤、石油和天然氣為原料生產合成材料
三大合成材料：塑料、合成橡膠和合成纖維
目前，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。
圖8-7 石油化工產品的應用及投入產出示意圖
判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)石油產品汽油、煤油、石蠟均為烴類物質。 ( )
(2)石油的分餾、裂化和裂解均為化學變化。 ( )
(3)裂化的目的為了提高汽油的產量。 ( )
√
×
物理變化
√
C5～C11、C11～C16、C18～C30烴類混合物
實戰演練
1．下列關于煤、石油、天然氣等資源的說法錯誤的是(　　)
A．煤的干餾、石油的分餾是物理變化
B．煤的液化、石油的裂化是化學變化
C．天然氣的主要成分是甲烷
D．三者均屬于不可再生的能源
A
化學變化
2．重油裂化的主要目的是(　　)
A．獲得短鏈氣態烴　 B．生產更多的汽油
C．提高汽油品質 D．將直鏈烴轉化為芳香烴
石油裂化的目的是提高輕質液體燃料(汽油、煤油、柴油等)的產量，特別是提高汽油的產量
B
實戰演練
3．石油是重要的工業原料，被稱為“現代工業的血液”。下列有關說法正確的是(　　)
①石油裂解得到的汽油可與溴水反應
②石油的分餾是化學變化
③石油的分餾實驗中，溫度計水銀球插入液面以下，因為它測的是混合液的溫度
④石油分餾得到的汽油仍是混合物
A．①③　　B．②④　　C．①④　　D．②③
C
物理變化
石油分餾實驗中，溫度計水銀球應放在蒸餾燒瓶支管口處，以測量餾出蒸氣的溫度
實戰演練

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