8.1.3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

第一节 自然资源的开发利用 第二课时 海水资源的开发利用 第八章 高一 化学 1 学习目标 2 1 本节重难点 煤、石油、天然气为原料综合利用 节约能源及防止污染的重要性 1 学习目标 燃料对我们来说并不陌生，你认识生活中的这些燃料吗？ 你能区分这些燃料哪些是不可再生的化石燃料吗？ ‹#› 新课导入 上述燃料中的煤、石油、天然气就是人们常说的化石燃料。化石燃料是不能再生的资源，用一点少一点。 天然气 石油 煤 化石燃料 ‹#› 新课导入 煤的综合利用 物质组成：由有机物和少量无机物组成的复杂混合物； 元素组成：主要为C元素，还含有少量H、O、N、S等元素。 煤 的 结 构 模 型 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 A B C ‹#› 煤的干馏是复杂的物理和化学变化过程 点燃，导管尖嘴处有淡蓝色火焰。 出炉煤气：H2、CH4、C2H4、CO 玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质这是焦炭 U形管底部有黑褐色粘稠的油状物生成，这是煤焦油。 成分：苯、甲苯、二甲苯等 煤的综合利用——干馏 ‹#› 干 馏 产 品         主 要 成 分          主 要 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    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 (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、制碳素电极      焦 炭(固)    碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料 煤焦油：主要是由各种芳香烃组成的液态混合物，根据各种芳香烃的沸点不同，利用蒸馏法进行分离可以得到芳香烃 煤的综合利用——干馏 ‹#› 将煤转化为可燃性气体的过程 气化 作燃料气和化工原料 化学变化 高温高压下，在催化剂等作用下使煤发生裂解并加氢 液化 C＋H2O(g) CO＋H2 高温 CO H2 CH4等 化学变化 CO和H2 甲醇 直接液化： 使煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化： 煤 ________ ______等 气化 催化剂 汽油 煤油 柴油等 作液体燃料 煤的综合利用 ‹#› (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。 ③2：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。 ‹#› 煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？ 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。 固 液 气 熔化 凝固 汽化 液化 凝华 升华 煤的气化主要反应： 煤的液化 间接液化：煤 CO和H2 甲醇等 直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料 ‹#› 问题思考 (1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏 (2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质 (3)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 (4)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料 (5)煤的气化和液化都是物理变化 √ × × × × ‹#› 问题思考 天然气的主要成分：甲烷 天然气的用途： 洁净的气体燃料(燃烧的产物是二氧化碳和水) 化工原料：合成氨和生产甲醇，合成两个或多个碳原子的有机化合物等 CH4 CH3OH 天然气的综合利用 ‹#› 天然气水合物（可燃冰） 天然气水合物是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷水合物，其组成可表示 为CH4•nH2O，甲烷分子处于多个水分子形成的笼中，天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为：“可燃冰”。 天然气的综合利用 ‹#› (1)石油的组成 由多种碳氢化合物组成的混合物，(主要由________和________等饱和烃组成)。 (2)石油的综合利用 ①石油分馏 ：利用石油中各组分沸点不同进行分离 原理 汽油 煤油 柴油 烷烃 环烷烃 石油的综合利用 1~50个碳原子的烷烃及环烷烃，一般不含烯烃 C、H（占97%-98%）O、N、S等 ‹#› 石油气 沥青 汽油 煤油 柴油 润滑油 溶剂油 分馏塔 直馏汽油 ‹#› 1.石油的常压分馏 石油分馏得到的各种馏分都是混合物 a.定义：利用石油中组分沸点的不同，进行分离的过程叫做分馏。 ——物理过程 原油 石油气：C1~C4的烃 重油 汽油发动机燃油 汽油 煤油 柴油 C 5~C16的烃 C11~C16的烃 C15~C18的烃 飞机燃油 柴油发动机燃油 减压蒸馏 C20的以上烃 润滑油 重油 沥青 石蜡 机油 船或火力发电燃油 铺路 化工原料 ‹#› 2.石油的裂化 在一定条件下，将分子量大、沸点高的重油断裂为分子量小、沸点低的轻质油的过程叫石油的裂化。 C16H34 C8H16 + C8H18 一定条件 十六烷 辛烯 辛烷 ——化学过程 通过石油裂化得到C5~C11的烃，称裂化汽油。 C16H34 C7H16 + C9H18 一定条件 十六烷 庚烷 壬烯 在裂化汽油加入溴水或酸性KMnO4溶液，预测现象？ 提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量。 裂化的主要产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等 ‹#› 石油的综合利用——裂解 在催化剂、加热、加压、更高温下经多步断裂变成短链烃 裂解(深度裂化) 裂解的目的： 获得乙烯、丙烯、甲烷、丁二烯等重要化工基本原料 C4H10 丁烷 CH4 甲烷 ＋ C3H6 丙烯 催化剂 加热、加压 C2H6 乙烷 C4H10 丁烷 ＋ C2H4 乙烯 催化剂 加热、加压 C8H18 辛烷 C4H10 丁烷 ＋ C4H8 丁烯 催化剂 加热、加压 催化重整 石油在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，使链状烃转化 为环状烃，如苯或甲苯。 乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标准。 ‹#› 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃。 催化重整装置 目的: 获得苯、甲苯等重要的化工原料。 石油的综合利用——催化重整 ‹#› 它利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分先蒸发。 使相对分子质量较大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃。 石油分馏 石油裂化 石油裂解 原理 原料 产品 变化类型 使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃。 原油 重油 重油 石油中各种碳原子数不同、沸点不同的烃 得到更多、质量更好的轻质油 得到更多短链如乙烯、丙烯不饱和气态烃。 物理变化 化学变化 化学变化 ‹#› (1)化学中“三馏”的比较 名称 干馏 蒸馏 分馏 原理 产物 类型 化学中的“三馏”和“两裂” 隔绝空气加强热使物质分解 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 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 化学变化 物理变化 物理变化 ‹#› (2)化学中“两裂”的比较 名称 裂化 裂解 定义 目的 变化 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。 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量。 在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 获得短链烃 化学变化 化学变化 ‹#› 目前大多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料。 石油的综合利用 石油化工产品的应用及投入产出示意图 ‹#› 塑料 合成纤维 合成橡胶 (1) 三大合成高分子材料 (2) 以煤、石油、天然气为原料合成高分子材料 (聚乙烯) nCH2＝CH2 [ CH2－CH2 ]n 催化剂 (聚丙烯) 石油的综合利用 ‹#› √ √ × × 1.判断正误 (1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物 (2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同 (3)含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃 (4)许多性能优异的合成高分子材料的原始原料为煤、石油和天然气 ‹#› 1.国内能源供应紧张形势日益加剧，煤的涨价导致部分地区电荒，煤在国民经济中的重要地位由此可见一斑。下列关于煤的说法正确的是( ) A.煤属于有机化合物 B.在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化 C.煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源 D.煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义 B 2.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( ) A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B.在一定条件下将煤气化或液化生成气体或液体燃料 C.将煤制成煤球作燃料 D.将石油裂解制得乙烯等化工原料 C ‹#› 3.关于煤和石油的综合利用，下列说法正确的是( ) A.煤中含有甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏得到 B.以煤为主要原料，可以合成甲醇 C.石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃 D.石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色 B 4.下列有关煤和石油的说法正确的是( ) A.煤和石油都属于有机化合物 B.煤的干馏和石油的分馏都属于化学变化 C.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料 D.石油在加热和催化剂的作用下可使烃分子重整生成苯、甲苯等有机物 D ‹#› ‹#› 碳一化学 ‹#› FormatFactory : www.pcfreetime.com nCH2==CH—CH3eq \o(―――――→,\s\up17(催化剂)) $$