8.1.2 煤、石油和天然气的综合利用（讲义）（带答案解析）-2023-2024学年高一化学同步精讲讲义（人教版2019必修第二册）

第一节自然资源的开发利用（2）煤、石油和天然气的综合利用 【学习目标】 1．了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义。 2．了解煤、石油、天然气综合利用的内容。 【主干知识梳理】 一、煤的综合利用 1、煤的组成 (1)物质组成：有机物和少量无机物组成的复杂混合物 (2)元素组成：主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素 2、煤的综合利用 (1)煤的干馏 ①概念：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化 ②发生的变化：煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 ③煤干馏的产品及用途——煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气 干 馏 产 品 主 要 成 分 主 要 用 途 出炉煤气 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 氮肥 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、 合成材料 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘类 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、制碳素电极 焦 炭 炭 冶金、合成氨造气、电石、燃料 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 (2)煤的气化 ①概念：将煤转化为可燃性气体 ②主要反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ③发生的变化：化学变化 (3)煤的液化 ①直接液化：煤＋H2―→_液体燃料____； ②间接液化：煤――→ 气化 CO 和 H2――→ 催化剂 甲醇等 (4)煤的综合利用的意义 ①减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。 ②提高煤燃烧的效率；煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大 的提高。 ③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。 【对点训练1】 1、下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是(　　) A．图示实验中发生了化学变化 B．实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等 C．气体Z易燃，可以还原氧化铜 D．液体Y是一种纯净物 2、下列属于物理变化的是(　　) ①石油的分馏　 ②煤的干馏　 ③石油的裂化　 ④铝热反应　 ⑤由乙烯制备聚乙烯 ⑥将氧气转化为臭氧　⑦乙烯催熟果实　 ⑧将苯加入溴水中　⑨海水蒸馏制取淡水 A．①②③④ B．①②⑤⑦ C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨ 二、石油的综合利用 1、石油的形成及成分 (1)物质组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃 (2)物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点 2、石油的炼制 (1)石油的分馏 ① 概念：利用原油中各种烃的沸点不同，将烃分离成不同沸点范围的产物的过程，石油分馏得到的各种馏分是混合物，分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油 ② 设备：加热炉和分馏塔 ③ 分类 常压分馏 原理 用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分 原料 原油 目的 获得以燃料油为主的不同石油产品 产品 石油气、汽油、煤油、柴油、重油 减压分馏 原理 通过减压降低重油的沸点，从重油中分离出不同沸点范围的馏分 原料 重 油 目的 获得以润滑油为主的不同石油产品 产品 柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油 (2)石油的裂化 ①概念：在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程 ②原料：重油 ③目的：提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油 ④原理：C12H26C6H14＋C6H12 ⑤方法：热裂化和催化裂化 a.热裂化的目的是提高汽油的产量；缺点是温度过高，发生结焦现象 b.催化裂化的目的是提高汽油的产量；使用的催化剂是硅酸铝、分子筛(铝硅酸盐) (3)石油的裂解 ①概念：即深度裂化，在高温下，使具有长链分子的烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等各种短链的气态烃和少量液态烃的过程 ②原料：含直链烷烃的石油分馏产品 ③目的：获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃 ④裂解反应：C16H34C8H18＋C8H16 C8H18C4H10＋