8.1.3自然资源的开发利用 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019））必修第二册

自然资源的开发利用 第3课时 1. 掌握煤、石油、天然气的综合利用。 学习目标 煤、石油和天然气的综合利用 迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。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，是人类面临的重大挑战。 知识点： 新课讲授 一、煤的综合利用 1. 煤的组成 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。 2. 煤的干馏 煤的干馏是指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。从煤的干馏产物中可以获得重要的化工原料。 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 煤干馏的主要产品和用途 产品 主要成分 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 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 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 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 一、煤的综合利用 3. 煤的气化 煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。 C＋H2O(g) CO＋H2 高温 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 一、煤的综合利用 4. 煤的液化 ①煤可以直接液化，使煤与氢气作用生成液体燃料。 ②煤也可以间接液化，一般是先转化为一氧化碳和氢气，然后在催化剂的作用下合成甲醇等。 煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化。 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 二、天然气的综合利用 天然气是一种清洁的化石燃料，主要成分是甲烷。 用途： 清洁燃料 生产甲醇 合成氨 合成分子内含2个及2个以上碳原子的有机化合物 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 二、天然气的综合利用 CH4应用于合成氨、生产甲醇的原理： CH4(g)＋H2O(g) ⇌ CO(g)＋3H2(g) N2＋3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 CO(g)＋2H2(g) ⇌ CH3OH (g) 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 三、石油的综合利用 1. 石油的组成 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。 2. 石油的分馏 利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏。 石油经分馏后常压下可以获得石油气、汽油、煤油、柴油、重油；减压下可以获得柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油等。 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 三、石油的综合利用 3. 石油的裂化 目的是提高优质、轻质液体燃料的产量，特别是汽油的产量。 将相对分子质量大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量小、沸点较低的烃的过程。通过催化裂化过程可以将重油裂化为汽油等物质。 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 三、石油的综合利用 以十六烷为例，石油裂化的主要反应为： 十六烷 辛烷 辛烯 C16H34 C8H18 ＋C8H16 催化剂 加热、加压 催化剂 加热、加压 C8H18 C4H10＋C4H8 辛烷 丁烷 丁烯 3. 石油的裂化 轻质油（汽油） 液化石油气 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 三、石油的综合利用 4. 石油的裂解 裂解就是深度裂化，为了生产气态的有机化工原料。 通过石油的裂解可以得到乙烯、丙烯、丁二烯等重要的基本化工原料。 在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃的过程。 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 三、石油的综合利用 石油裂解的主要反应为： 丁烷 甲烷 丙烯 C4H10 CH4 ＋C3H6 催化剂 加热、加压 催化剂 加热、加压 C4H10 C2H6＋C2H4 丁烷 乙烷 乙烯 4. 石油的裂解 石油裂解气 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 三、石油的综合利用 5. 裂化重整 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃的过程。 目的是获得苯、甲苯等多种产品。 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 目前，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。 以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，如我们熟悉的塑料、合成橡胶和合成纤维，使人类在利用自 然资源的进程中 前进了一大步。 石油化工产品的应用及投入产出示意图 煤、石油和天然气的综合利用 知识点： 新课讲授 煤的干馏、气化和液化都发生了化学变化。 煤的干馏是指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。 煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。 煤的液化分为直接液化和间接液化。 天然气是一种清洁的化石燃料，主要成分是甲烷。 石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解以及催化重整。 煤、石油和天然气的综合利用 课堂总结 知识点： 1. 下列说法错误的是（ ） A. 煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 B. 为使煤变成清洁能源，可将煤进行气化和液化 C. 煤的组成以碳元素为主，还含有少量的H、N、S、O等元素 D. 煤是一种可再生的化石燃料 煤、石油和天然气的综合利用 练一练 知识点： 【答案】D 【解析】煤是由多种成分组成的混合物，是不可再生的化石燃料。煤的气化和液化都是化学变化，其目的都是将煤转化成清洁能源、提高煤的利用率和减少环境污染。 煤、石油和天然气的综合利用 练一练 知识点： 2. 下列说法不正确的是（ ） A. 天然气的主要成分甲烷是高效、较洁净的燃料 B. 石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化 C. 石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油 D. 厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能 煤、石油和天然气的综合利用 练一练 知识点： 【答案】B 【解析】天然气的主要成分是甲烷，甲烷是高效、较洁净的燃料，A正确；煤的气化和液化都涉及化学变化，B错误；石油的裂化主要是为了获得更多的轻质油，C正确；厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能，D正确。 煤、石油和天然气的综合利用 练一练 知识点： 3. 下列说法错误的是（ ） 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. 煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来 D. 分馏得到的汽油不能使溴水褪色，裂化得到的汽油能使溴水褪色 煤、石油和天然气的综合利用 练一练 知识点： 【答案】C 【解析】石油的分馏和裂化都可以得到汽油，分馏是物理变化，所得汽油（称为直馏汽油）中通常不含有烯烃，裂化是化学变化，所得汽油（称为裂化汽油）中含有烯烃，所以A、B、D项正确。C项，并不是煤中含有苯、甲苯等芳香烃，而是煤在干馏过程中发生复杂的化学变化生成了苯、甲苯，存在于煤焦油中，再通过分馏可获得苯、甲苯等。 煤、石油和天然气的综合利用 练一练 知识点： 天然气水合物 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，甲烷分子处于由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”。它被认为是21世纪的高效清洁能源。 煤、石油和天然气的综合利用 知识拓展 知识点： 但是，储量巨大的天然气水合物的分解和甲烷释放，可能会诱发海底地质灾害，加重温室效应。目前，开发利用天然气水合物已经成为人们关注的重要领域，相关研究取得了多项进展。我国 的天然气水合物开采技术处于世 界先进水平。 我国南海可燃冰试开采成功 天然气水合物 煤、石油和天然气的综合利用 知识拓展 知识点： 生物质资源的利用 人类对生物质资源的开发利用具有悠久的历史。古代人类在长期实践中学会了种植农作物、用薪柴生火、酿酒、造醋、制作饴糖、植物药用，等等。现代科技的发展为开发利用生物质资源奠定了更加坚实的基础。 人们利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料（如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。 煤、石油和天然气的综合利用 知识拓展 知识点： 目前，我国可供开发利用的生物质资源主要有农业、林业产品的废弃物（如农作物秸秆、林木加工余料），生产和生活的废弃物（如厨余垃圾、畜禽粪便）等。 生物质资源的利用 随着科技和社会的发展，以来自生物质的纤维素、淀粉和油脂等为原料的化工生产路线，替代以煤、石油和天然气为原料的路线，将是一条绿色的可持续发展途径。 煤、石油和天然气的综合利用 知识拓展 知识点： 谢谢！ $$