8.1.3煤、石油和天然气的综合利用 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第3课时：煤、石油和天然气的综合利用 目 录 煤、天然气的综合利用 01 石油的综合利用及合成材料 02 一、煤、天然气的综合利用 近年来，每年中国从俄罗斯进口原油超过1200万吨，大约占到了中国石油进口总量的10%。随着中国经济的快速向前发展，所需要的能源消耗也越来越多，因此中国必须要正确制定能源战略，积极与多个国家进行能源合作。迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时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，减少化石燃料所造成的环境污染，是人类面临的最大挑战。 煤—工业粮食 石油—工业血液 天然气—清洁能源 环境污染 一、煤、天然气的综合利用 你能区分这些燃料哪些是不可再生的化石燃料吗？ 一、煤、天然气的综合利用 煤炭 天然气 石油 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。 一、煤、天然气的综合利用 煤的组成和利用 工业的粮食 黑色的金子 我国煤炭资源丰富，石油和天然气资源却相对不足，煤炭保有储量超过1万亿吨，占我国化石能源总储量的90%以上。 物质组成： 和 组成的复杂混合物 元素组成：主要为 ，还含有少量 等元素 有机物 少量无机物 C H、O、N、S 一、煤、天然气的综合利用 煤的组成和利用 工业的粮食 黑色的金子 我国煤炭资源丰富，石油和天然气资源却相对不足，煤炭保有储量超过1万亿吨，占我国化石能源总储量的90%以上。 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，需注意煤的干馏、气化和液化为化学变化 一、煤、天然气的综合利用 煤的干馏 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 一、煤、天然气的综合利用 煤的干馏 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 注意不能说成煤中含有苯和甲苯，只能说可从煤中获取苯和甲苯 一、煤、天然气的综合利用 煤的气化 将煤转化为可燃性气体的过程 气化 作燃料气和化工原料 C＋H2O(g) CO＋H2 高温 CO H2 CH4等 化学变化 注意：该反应为吸热反应 一、煤、天然气的综合利用 煤的液化 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 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 煤的气化和液化可减少SO2气体的排放，防酸雨的形成。 一、煤、天然气的综合利用 酸雨的形成 ①硫酸型酸雨：主要由煤燃烧和火山产生SO2所致 ②硝酸型酸雨：主要由汽车尾气和高空放电产生NOX所致 二、石油的综合利用及合成材料 石油的裂化 石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。因此，需要通过催化裂化过程将重油裂化为汽油等物质，再进一步裂解，可获得很多重要的化工原料 C16H34 十六烷 C8H18 辛烷 ＋ C8H16 辛烯 催化剂 加热、加压 原理： 目的：提高________的产量 定义： 裂 化 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 汽油 煤石油的裂化可提高石油产品中轻质燃油的产量 二、石油的综合利用及合成材料 石油的裂化 原理： 催化剂 加热、加压 C8H18 辛烷 C4H10 丁烷 ＋ C4H8 丁烯 C2H6 乙烷 ＋ C2H4 乙烯 C4H10 丁烷 催化剂 加热、加压 CH4 甲烷 ＋ C3H6 丙烯 C4H10 丁烷 催化剂 加热、加压 定义： 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 乙烯 裂 解 目的：生产 等气态化工原料 注意直馏汽油、裂化汽油、和裂解汽油的区别。后两者可与溴水发生加成反应使其褪色 二、石油的综合利用及合成材料 石油的催化重整 链状烃 环状烃 苯 甲苯 _______或_________等化工原料 产品： 目的：使_________转化为____________ 苯 甲苯 催 化 重 整 二、石油的综合利用及合成材料 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 二、石油的综合利用及合成材料 天然气和石油的形成 主要成分： 综合利用： 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 和生产 ，合成两个或多个碳原子的 等 氨 有机化合物 甲醇 CH4(甲烷) 二、石油的综合利用及合成材料 学生活动1：阅读教材P105页第一自然段内容，思考以煤、石油和天然气 为原料可以生产哪些合成材料？ ①以石油、煤和天然气为原料生产可以生产三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。 乙烯制聚乙烯：nCH2===CH2 催化剂 丙烯制聚丙烯： ②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。 二、石油的综合利用及合成材料 任务二、探究化石燃料与合成高分子 学生活动2：合成高分子化合物的常见反应类型及特点是什么？ 合成高分子化合物有加聚反应和缩聚反应两种反应类型。 加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。 缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合反应结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如： 判断题 课堂检测 (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 √ × × × × 选择题 课堂检测 B 【例1】下列关于石油及石油炼制的叙述中，错误的是（ ） A．通过石油的催化裂化和裂解可以得到较多的轻质油和气态稀烃 B．含C20以上烷烃的重油经减压分馏可以得到煤油和柴油 C．裂化汽油不能用于萃取溴水，催化重整可得芳香烃 D．石油分馏是物理变化，分馏得到的各馏分仍是多种烃的混合物 选择题 课堂检测 B 【例2】下列说法正确的是（ ） A．裂化汽油和直馏汽油都可以与溴水反应使其褪色 B．煤通过干馏可获得焦炉气、煤焦油、焦炭等 C．石油通过分馏得到的汽油是纯净物 D．煤通过气化、液化这样的物理变化可获得洁净的燃料 选择题 课堂检测 【答案】B 【例3】《后汉书·郡国志》中记载：“石出泉水……其水有肥，燃之极 明，不可食，县人谓之石漆。”《酉阳杂俎》一书：“高奴县石脂水，水 腻，浮上如漆，采以膏车及燃灯极明。”下列说法正确的是（ ） A．上述材料所说“石漆”“石脂水”是石油，在工业上通过石油分馏得到 苯和甲烷等 B．塑料聚乙烯（PE）的单体可以由石油裂解得到 C．聚乙烯可以使溴水褪色 D．三大合成材料分别是合金、合成橡胶和合成纤维 选择题 课堂检测 【答案】A 【例4】煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重 要的化工原料，我们熟悉的塑料、合成纤维和合成橡胶都主要是以 石油、煤和天然气为原料生产的。下列说法中不正确的是（ ） A．石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构重整，生成苯、甲 苯、苯甲酸等芳香烃 B．煤干馏的产品有出炉煤气、煤焦油和焦炭 C．石油的分馏是物理变化，煤的气化和液化均是化学变化 D．天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料它主要用于合成氨 和甲醇 选择题 课堂检测 【答案】B 【例4】化学在人类社会的可持续发展中发挥着重要作用，下列说法 不正确的是（ ） A．工业上常用加热分解的方法冶炼不活泼金属 B．海水淡化的方法有蒸馏法、渗析法和离子交换法 C．“原子经济性反应”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物 D．不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构 课堂总结 化石燃料 煤 干馏：隔绝空气强热，产品焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水、粗苯 主要成分：CH4，清洁燃料，重要化工原料。 裂化：大、高→小、低，提高汽油等轻质油的产量和质量 石油 天然气 液化：直接液化煤+氢气→液体燃料；间接液化煤→水煤气→甲醇 气化：制水煤气C + H2O（g） CO + H2 高温 分馏：获得汽油、煤油、柴油等轻质油及重油 裂解：深度裂化，获得短链不饱和烃如乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等 催化重整：链状烃→环状烃 下课记得做作业和复习 FormatFactory : www.pcfreetime.com $$