8.1.3 煤、石油和天然气的综合利用 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节 自然资源的开发利用(3) 煤、石油和天然气的综合利用 高一化学备课组 第八章 化学与可持续发展 应用：煤、石油和天然气 仍然是人类使用的 主要能源，也是重要的化工原料。 缺点: 不可再生、利用率低、环境污染。 （三废：废气、废水、废渣） 三大化石能源 煤—工业粮食 石油—工业血液 天然气—清洁燃料 目标: 综合利用、提高效率、减少污染。 一、煤及其利用 1. 煤的形成 古代植物遗体堆积层，埋在地下经过长时期的地质作用形成 2. 煤的组成 —— 有机物 + 少量无机物组成的 复杂混合物 主要元素 其他元素 N\S的氧化物造成环境问题 CO2会加剧温室效应 C H、O、N、S 等 ：煤直接燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气。污染环境、且燃烧效率低！ 一、煤及其利用 3. 煤的综合利用 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 ：煤直接燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气。污染环境、且燃烧效率低！ 注意：均有化学变化 不是传统的物质三态转变中的“蒸馏”“气化”“液化”【物理变化】！ 一、煤及其利用 (1) 煤的干馏 将煤隔绝空气加强热使它分解的过程，又称煤的焦化 U形管底部黑褐色粘稠油状 物是煤焦油。 成分：苯、甲苯、二甲苯等 出现少量水层 — pH碱性。 出炉煤气中的粗氨水冷凝 点燃，导管尖嘴处有明亮火焰。 出炉煤气：其中焦炉气为H2、CH4、C2H4、CO等 是复杂的物理和化学变化过程 玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质。 这是焦炭。 3. 煤的综合利用 视频见下页 一、煤及其利用 3. 煤的综合利用 (1) 煤的干馏 煤干馏的主要产品和用途（课本表8-1） 产品 主要成分 用途 出炉煤气 【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 化肥、炸药、染料、 医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 【液】 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、碳素电极 焦炭【固】 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料 (2) 煤的气化 一、煤及其利用 把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。 也属于化学变化 C(s)＋H2O(g) ==== CO(g)＋H2(g) 高温 水煤气 工业制水煤气的方法 主要反应： 【思考】为什么不小心将少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭， 反而烧得更旺？ 发生煤的气化，烧得通红的煤与水蒸气反应生成可燃性气体H2和CO，气体燃烧效率高于固态的煤，所以燃烧更旺。 3. 煤的综合利用 (3) 煤的液化 一、煤及其利用 将煤转化为液体燃料的过程。也属于化学变化。 分为 直接液化： 间接液化： 使煤与氢气作用直接生成液体燃料 煤 先气化 与H2O(g) CO 和 H2 催化剂 CH3OH(甲醇) 等 CO(g) + 2H2(g) ====== 催化剂 CH3OH(l) C(s) + H2O(g) ==== CO(g) + H2(g) 高温 一定条件 可作燃料；可作基本化工原料。 3. 煤的综合利用 一、煤及其利用 煤的综合利用有什么重要意义？ ① 减少SO2、NOx、CO和烟尘等污染物的排放。 ② 提高煤燃烧的热效率。煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径，所得气态、液态燃料的燃烧效率高于固态的煤。 ③ 提取了煤中的化学原料。获得多种化工原料，合理处理和利用了原本的煤灰、煤渣、废气、废液等。 3. 煤的综合利用 二、天然气的综合利用 1. 天然气的形成： 古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物 2. 主要成分：甲烷（CH4）占绝大多数，另有少量乙烷、丙烷和丁烷等 ① 燃料 —— 清洁能源 液化天然气公交车 天然气灶 3. 应用： ② 化工原料 —— 合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物等 CH4 ＋ 2O2 CO2 ＋ 2H2O 点燃 CH4 C ＋ 2H2 （H2进一步用于合成氨） 高温 CH4 + H2O CH3OH ＋ H2 催化剂 一定条件 二、天然气的综合利用 另：可燃冰 ——天然气水合物（主成分 CH4·nH2O） 可燃冰易燃烧，外形似冰。 是由天然气与水在低温 (0～10℃)、高压 (>107 Pa) 条件下形成的类冰状结晶物质。 1. 石油的形成： 古代生物遗骸，经高温、高压作用，复杂生化作用转化而成。 2. 石油中元素： 主要 C、H（占97%-98%）+ 少量 O、N、S 等 3. 石油的成分： 主要为多种碳氢化合物组成的混合物 4. 石油的物性： 粘稠液体，呈黑色或深棕色，有特殊气味； 不溶于水，比水稍轻； 没有固定的熔沸点