2024届高三化学一轮复习 专题九微专题05 煤、石油、天然气的综合利用 讲义

煤、石油、天然气的综合利用 【必备知识】 1．煤的综合利用 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素 (1)煤的干馏 ①概念：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。煤的干馏是一个复杂的物理、化学变化过程 ②煤的干馏 【微点拨】 a．煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧 b．煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料 c．煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化 (2)煤的气化 ①概念：将煤转化为可燃性气体的过程 ②主要方法(碳和水蒸气反应制水煤气)：C(s)＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温))CO(g)＋H2(g) ③发生的变化：化学变化 (3)煤的液化 ①概念：把煤转化成液体燃料的过程 ②发生的变化：化学变化 ③分类：直接液化和间接液化 a．直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物 即：煤＋氢气 液体燃料 b．间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO、H2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等，即：煤 CO＋H2 甲醇 2．石油的综合利用 (1)石油的成分：由多种碳氢化合物组成的混合物，主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃。所含元素以C、H为主，还含有少量N、S、P、O等 (2)石油的加工 方法 过程 目的 分馏 用蒸发和冷凝的方法把原油中沸点不同的各组分进行分离的过程 获得各种燃料用油，如：石油气、汽油、煤油、柴油、重油等 裂化 在一定条件下，把相对分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小，沸点低的烃 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，得到更多、更好的汽油 裂解 深度裂化，在高温下，把长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 获得短链不饱和烃作化工原料，如：乙烯、丙烯、甲烷等重要的化工原料 催化重整 在催化剂作用下，把汽油中的直链烃转化为芳香烃和具有支链的异构烷烃 获得芳香烃，如：苯、甲苯、二甲苯等芳香烃 【微点拨】 ①由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物 ②直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色 ③分馏是物理变化，裂化、裂解和催化重整均为化学变化 ④化学“三馏”的比较 名称 干馏 蒸馏 分馏 原理 隔绝空气、高温下使物质分解 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 变化类型 化学变化 物理变化 物理变化 3．天然气的综合利用 (1)天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料 (2)天然气与水蒸气反应制取H2的原理：CH4＋H2O(g)eq \o(=====,\s\up7(高温),\s\do5(催化剂))CO＋3H2 (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 裂解气 主要成分 CO、CO2 H2、CO CH4 C3H8、C4H10、 C3H6、C4H8 H2、CH4、 C2H4、CO C2H4、C3H6、 C4H8、CH4 (4)煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料，它们也是脂肪烃的来源 【巩固练习】 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物(　　) (2)常压分馏得到的汽油是纯净物，有固定的沸点(　　) (3)裂化的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料(　　) (4)甲烷、乙烯和苯在工业上都可通过石油分馏得到(　　) (5)煤的干馏、石油的裂化属于化学变化，石油的分馏、煤的液化属于物理变化(　　) (6)石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物(　　) (7)裂化的目的是得到轻质油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料(　　) (8)煤的气化和液化都是化学变化(　　) (9)天然气作为燃料的优点，不仅是热值高，还易充分燃烧(　　) (10)大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一个重要因素(　　) (11)压缩天然气(CNG)类，液化石油气(LPG)类，这两类燃料的主要成分均是醇类(　　) (12)煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料(　　) 2．下列说法中错误的是(　　) A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 D．