8.1.2 煤石油天然气的综合利用 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

2023级化学必修(第二册) 第八章 化学与可持续发展 §8-1 自然资源的开发利用 第02讲 煤、石油和天然气的综合利用 授 课 人：谭玲萍 上课时间：2024年6月13日 1990年，海湾战争 2003年，伊拉克战争 2011年，利比亚战争 2011年，叙利亚内战 2001年，阿富汗战争 煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，它们都是不可再生能源，如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，化石燃料的不可再生性，是人类面临的重大挑战。 煤、石油、天然气 壹 贰 煤和天然气的综合利用 石油的综合利用 知识导航： 一、煤和天然气的综合利用 1.煤的组成： (1)物质组成： (2)元素组成： 有机物 ＋少量无机物 注意：煤是混合物(煤不是单质) 主要元素：C 其他元素：H、O、N、S 等。 煤直接燃烧会产生大量的煤灰、煤渣、废气，污染环境、燃烧效率低等。 煤的干馏实验 气 液 固 2.煤的干馏： (1)定义： 将煤隔绝空气加强热使之分解的过程（工业上也叫煤的焦化） (2)主要产品： →粗苯、酚类、沥青等； ①出炉煤气: ②煤焦油: ③焦炭： H2、CH4、C2H4、CO 氨气、铵盐 → 焦炉气、粗氨水、粗苯; 苯、甲苯、二甲苯 →碳； 燃料 医药 染料 农药 合成材料 筑路材料 3.煤的气化： (1)定义：将煤转化为___________的过程; (2)主要反应：____________________________。 4.煤的液化： (1)定义：在一定条件下将煤转化为_________的过程; (2)类型： (3)主要反应：______________________________ ______________________________。 可燃性气体 C(s)+H2O(g) ==== CO(g)+H2(g) 高温 水煤气 液体燃料 ①直接液化：使煤与_____作用生成液体燃料； ②间接液化： 煤 和 等； 气化 催化剂 氢气 CO H2 甲醇 C(s)+H2O(g) ==== CO(g)+H2(g) 高温 CO + 2H2 CH3OH (甲醇) 一定条件 思考: 煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？ 煤的综合利用 干馏 气化 液化 出炉煤气 煤焦油 焦炭 苯、甲苯、沥青等 H2O(g) 水煤气 可燃性气体（水煤气） +H2 直接液化 +H2O 间接液化 液体燃料 水煤气 催化剂 催化剂 甲醇 ① 减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx等污染物的排放。 H2、CH4、C2H4、CO 意义 ② 提高煤燃烧的效率。 ③ 获得大量的基本化工原料。 不是，物质三态之间的变化是物理变化，煤的气化、液化是化学变化。 4.甲烷的综合利用： 4.甲烷的综合利用： (1)燃料——清洁能源： (2)化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物; CH4+ 2O2 ==== CO2 + 2H2O 点燃 CH4 ====C + 2H2 高温 CH4+ H2O ===== CH3OH + H2 催化剂 3H2+N2 2NH3 高温,高压 催化剂 1.正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)煤的主要元素是碳，由有机物和无机物组成的混合物。 ( ) (2)煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃。( ) (3)煤的气化和液化都是物理变化。 ( ) (4)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染。 ( ) √ × × × 练习： 二、石油的综合利用 阅读教材P103页第二、三自然段，思考石油的组成有何特点？ 1.物质组成：石油是由多种 组成的混合物。 2.元素组成： 主要含有 两种元素，也含有 及微量金属元素； 3.物理性质： 黑色或深棕色粘稠液体，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，没有固定的熔沸点。 碳氢化合物 C、H N、O、S 4.石油的综合利用： (1)石油的分馏(物理加工)： ①原理: 利用石油中各组分 的不同进行分离的过程(多次蒸馏)； 沸点 ②产品： 常压蒸馏： 、 、 、 、 ； 石油气 汽油 煤油 柴油 重油 减压蒸馏： 、 、 、 、 ； 柴油 燃料油 石蜡 润滑油 沥青 直馏汽油 直馏汽油是含烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物，有机溶剂。 石油气(C4以下) 汽油(C5-C11) 煤油(C11-C16) 柴油(C15-C18) 重油(C20以上) 熔沸点依次增大 ③目的： 获得汽油 、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油！ (2)石油的裂化和裂解(化学加工)： ①石油裂化: C16以上 长链烷烃 隔绝空气高温 C5～C12 短链烷烃和烯烃 C16H34 C8H18+ C8H16 催化剂 加热、加压 十六烷 辛烷 辛烯 C8H18 C4H10 + C4H8 催化剂 加热、加压 辛烷 丁烷 丁烯 裂化汽油 裂化汽油是含烷烃、烯烃的混合物。 →将重油转化为汽油等轻质油，提高汽油的产量。 直馏汽油 直馏汽油，没有 典型的碳碳双键， 不能使溴水加成褪色 裂化汽油， 有碳碳双键 能使溴水 加成褪色 石油的分馏和裂化及产品用途示意图 裂化汽油 (2)石油的裂化和裂解(化学加工)： ②石油裂解： 长链烃 700℃~800℃ 甚至≥1000℃ 气态短链烃 C4H10 CH4+ C3H6 催化剂 加热、加压 丁烷 甲烷 丙烯 C4H10 C2H6 + C2H4 催化剂 加热、加压 丁烷 乙烷 乙烯 采用比裂化更高的温度将石油分馏产物再断裂成乙烯、丙烯等小分子烃。又称深度裂化。 →(石油裂解气中乙烯含量较高) (3)石油的催化重整(化学加工)： ①原理: 石油在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整， 使 转化为 。 链状烃 环状烃 ②目的: 获得苯、甲苯等重要的化工原料。 小结 (1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。 (2)石油的分馏、蒸馏是物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整为化学变化。 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 H2、CH4、C2H4、CO C2H4、C3H6、C4H8、CH4 化学“六气”的主要成分 易混淆概念 以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 1.乌克兰战争以来，国际石油价格不断攀升，国内95号汽油突破10元大关。下列有关石油和汽油说法正确的是( ) ①石油裂解得到的汽油可与溴水反应 ②石油的分馏是化学变化 ③石油的分馏实验中,温度计水银球插入液面以下, 因为它测的是混合液的温度 ④石油分馏得到的汽油仍是混合物 A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 课堂练习 C 2．煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是(　 ) A．加热的温度不同 B．得到的产品不同 C．前者要隔绝空气，后者不用隔绝空气 D．干馏是化学变化，分馏是物理变化 D 大本练习 3．下列有关说法正确的是(　 ) ①石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 ②石油的分馏是化学变化 ③石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度 ④石油的裂解可以得到乙烯等气态烯烃 A． ①③ B． ②④ C． ①④ D． ②③ 大本练习 C 4．如图是石油分馏塔的示意图，a、b、c三种馏分中( 　 ) A．a的沸点最高 B．b的沸点最低 C．c的平均相对分子质量最大 D．每一种馏分都是纯净物 大本练习 C 谢谢观看 Lavf58.20.100 $$