第2章 第2节 第1课时 从天然气、石油和煤中获取燃料-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版，双选）

本高中化学讲义聚焦“从化石燃料中获取有机化合物”核心内容，系统梳理天然气（甲烷性质与燃烧）、煤（成分与环境影响）、石油（组成及分馏、裂化方法）的知识脉络，构建从物质组成到加工利用的学习支架。 资料通过“可燃冰试开采”情境设计问题讨论，培养科学探究与实践能力，对比分馏与裂化异同发展科学思维，强调环境影响渗透科学态度与责任。课中辅助教师引导学生形成化学观念，课后例题与精练助力学生查漏补缺，强化知识应用。

第2节　从化石燃料中获取有机化合物 第1课时　从天然气、石油和煤中获取燃料 课程标准解读 1．了解天然气和煤的组成。 2．通过学习认识天然气和煤用作燃料的优缺点。 3．了解石油的组成，学习如何从石油中获取燃料，认识石油的炼制方法。 知识点一　天然气和煤直接用作燃料　　　　　　　　　　　　　　　　 1．化石燃料 含义 化石燃料又叫作矿石燃料、矿物燃料包括天然气、石油和煤属于不可再生能源 现存问题 ①化石燃料存在着逐渐枯竭的危机 ②引起的环境问题：如温室效应、排放的一些有毒气体和粉尘污染了环境 2．天然气和煤直接用作燃料 (1)天然气 ①主要成分：甲烷。另外沼气、坑道气(瓦斯)、天然气水合物(可燃冰)的主要成分也是甲烷。 ②甲烷的物理性质 颜色 状态 气味 密度 水溶性 无色 气体 无味 比空气小 难溶于水 ③甲烷的燃烧 化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。 由于甲烷燃烧放出大量的热，同时产物为二氧化碳和水，因此甲烷常常被用作燃料。　　 (2)煤 成分 ①物质：有机化合物和无机物组成的复杂混合物。 ②元素：有机化合物除了含有碳、氢元素外，还含有少量的氧、氮、硫等元素；无机物主要含有硅、铝、钙、铁等元素 用途 直接烧煤可得到人们所需要的能量 对环境的影响 产生影响环境的污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等 [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)天然气是一种可再生能源。(×) (2)天然气是一种清洁能源，使用时对环境不会带来任何危害。(×) (3)甲烷和氢气都是可燃性气体，在点燃前要检验纯度。(√) (4)煤是化石燃料，主要成分为无机物。(×) (5)煤燃烧会造成大气污染，因此在能源领域，煤没有任何社会价值。(×) (6)煤里主要含碳及少量的其他元素，但绝大多数都含硫，工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”。(√) 我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采获得成功，标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家，为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温高压条件下形成的类冰状结晶物质，又名天然气水合物。 学生用书第93页 问题1　有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”，这种说法对吗？ 提示：　不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O，可燃冰中并不是只有H2O，可燃冰能燃烧是其中的可燃性成分CH4起作用。 问题2　可燃冰中作为燃料可以燃烧的成分是什么？分子式、电子式、结构式如何？分子里各原子的空间分布显现什么结构？ 提示：　可燃物质成分是甲烷，分子式为CH4，电子式为，结构式为，空间结构为正四面体结构。 问题3　天然气的主要成分与可燃冰的可燃成分是同种物质，在空气中燃烧的现象是什么？写出反应的化学方程式。 提示：　产生淡蓝色火焰，反应的化学方程式为 CH4＋2O2CO2＋2H2O。 煤和天然气的综合利用 1．天然气的综合利用 2．煤的综合利用 　　 1．天然气蕴藏在地下约3 000～4 000米之多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是(　　) A．甲烷燃烧，火焰明亮，冒黑烟 B．物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时，生成物只有CH3Cl和HCl C．0．5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 mol D．甲烷分子中所有原子均满足最外层8电子结构 C　[甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，反应方程式为：CH4＋2O2CO2＋2H2O由此可计算出0．5 mol甲烷完全燃烧消耗的O2为1 mol。] 2．(双选)下列物质在一定条件下，不能与CH4发生化学反应的是(　　) A．氯气 B．溴水 C．氧气 D．酸性KMnO4溶液 BD　[CH4属于烷烃，不能与溴水和酸性KMnO4溶液反应。] 3．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是(　　) ①使煤充分燃烧，提高煤的利用率　②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”　③减少有毒的CO产生，避免污染空气　④减少CO2的产生，避免“温室效应” A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④ A　[煤中含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，直接燃烧时燃烧不充分会造成资源浪费，还会产生SO2、CO、氮氧化物等有毒气体污染环境，但将煤块粉碎、经脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，就会减少SO2产生，减少CO的产生，使煤燃烧充分。] 知识点二　从石油中获取燃料　　　　　　　　　　　　　　　　 1．石油的组成 石油是由分子中含有不同数目碳原子的烷烃、环烷烃等组成的复杂混合物；组成石油的主要元素是C、H，在石油中的质量分数之和高达98%。 2．石油的分馏与裂化 分馏 裂化 目的 将石油分离成沸点范围不同的产物 提高轻质液体燃料的产量和质量 主要变化类型 物理变化 化学变化 主要产物 石油气、汽油、煤油、柴油、重油等 汽油等轻质液体燃料 学生用书第94页 3．按要求写出相应的化学方程式 (1)十六烷的一种裂化方式： C16H34十六烷 C8H18辛烷＋C8H16辛烯 (2)辛烷的燃烧： 2C8H18＋25O216CO2＋18H2O [判断正误](正确的打“√”，错误的打“×”) (1)石油是由烷烃、环烷烃等组成的混合物。(√) (2)石油中含有烯烃，因此石油的分馏产品中含有烯烃。(×) (3)石油主要含碳、氢两种元素。(√) (4)石油的分馏和裂化均为物理变化。(×) (5)汽油、煤油、柴油等均属混合物。(√) (6)石油裂化的目的是获取相对分子质量较小、沸点较低的气态烃。(×) 汽油是用量最大的轻质石油产品之一，是引擎的一种重要燃料。汽油极易燃烧，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。根据制造过程，汽油组分粗略可分为直馏汽油和裂化汽油。 问题1　石油通过分馏、裂化后得到的产物是纯净物吗？ 提示：　不是。石油通过分馏、裂化得到的产物是多种烃的混合物，而不是单一的纯净物。 问题2　加油站里的汽油有不同的标号，选择汽油时，是否标号越高越好？ 提示：　并非标号越高越好，要根据汽车发动机的参数要求，进行合理选择。 石油的炼制 1．石油炼制的工艺流程简图 2．直馏汽油和裂化汽油的比较 获得方法 主要化学成分 鉴别方法 直馏汽油 原油直接分馏，物理变化 一般是C5～C12的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定 能使溴的四氯化碳溶液或者酸性KMnO4溶液褪色的是裂化汽油 裂化汽油 重油裂化，化学变化 含有C5～C12的烷烃和烯烃，性质活泼 3．蒸馏和分馏的区别和联系 蒸馏 分馏 联系 都用于分离液态混合物，发生的都是物理变化，没有新物质生成 区别 只进行一次汽化和冷凝，分离出的物质一般较纯，如用天然水制取蒸馏水以及在工业酒精中加生石灰蒸馏制得无水乙醇等 要连续进行多次汽化和冷凝，分离出的物质仍然是混合物，只不过沸点范围不同，如对石油进行常压、减压分馏后可以得到沸点范围不同的多种馏分 　 1．我国冀东渤海湾已发现储量达10亿吨的大型油田。下列有关说法正确的是(　　) ①石油裂化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，温度计的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 C　[石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而达到分离目的的操作，故为物理变化，②错误；石油的分馏实验中，温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管口处，以测量蒸气的温度，故③错误。] 学生用书第95页 2．(双选)下列说法正确的是(　　) A．石油主要含碳、氢两种元素，石油分馏的各馏分仍为混合物 B．沸点：汽油>煤油>柴油>润滑油 C．石油的分馏是物理变化，而裂化和裂解属于化学变化 D．石油产品都是通过石油裂化得到的 AC　[石油分馏后得到的仍是不同沸点范围内的各种烃的混合物，A正确；石油分馏时，首先分馏出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油、润滑油，故其沸点：汽油＜煤油＜柴油＜润滑油，B错位；分馏是利用沸点不同分离石油，是物理变化，裂化和裂解均为物质的转化，是化学变化，C正确；石油裂化是获得石油产品的途径之一，D错误。] 3．下列说法正确的是(　　) A．石油裂化获得乙烯、丙烯等小分子烃 B．煤油可由石油裂化获得，可用作燃料和保存少量金属钠 C．石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料 D．化石燃料包括天然气、石油和煤 D　[石油裂化把相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃，故A错误；煤油是石油的分馏产品之一，能用于金属钠的保存，同时还是一种燃料，故B错误；石油分馏主要得到汽油、煤油等，故C错误；化石燃料包括天然气、石油和煤，故D正确。] 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．化石燃料包括天然气、煤和石油，属于不可再生能源。 2．石油的分馏是物理变化，而石油的裂化为化学变化。 3．石油分馏产品石油气、汽油、煤油等均为混合物，不是纯净物。 4．直接燃煤会产生硫的氧化物、氮的氧化物等污染物，因此煤需综合利用如气化、液化等才能提高煤的利用率和减少污染。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1．煤矿发生瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的是(　　) A．点燃甲烷不必事先进行验纯 B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料 C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生 D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸 A　[可燃性气体点燃前需验纯。] 2．下列叙述不正确的是(　　) A．天然气是一种清洁、不可再生的化石燃料 B．合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺 C．煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物 D．在能源的开发和利用中必须同时考虑对环境的影响 C　[煤是由有机化合物和无机物组成的复杂混合物。] 3．如图是石油分馏塔的示意图。下列说法正确的是(　　) A．a、b、c中a的沸点最高 B．a、b、c中b的熔点最低 C．a、b、c中c的平均相对分子质量最大 D．每一种馏分都是纯净物 C　[分馏塔内的温度从下往上逐渐降低。石油蒸气从分馏塔的底部进入，沸点低的馏分先汽化，冷凝后流出，沸点高的馏分后汽化，冷凝后流出，因此a、b、c的沸点依次升高。沸点高的物质熔点高、相对分子质量大。石油中有些成分的沸点很接近，因此石油分馏的馏分仍为混合物。] 4．某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体点燃，把燃烧后的气体依次通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题： (1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________。 (2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________。 (3)若A、B洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是________。 解析：　2H2＋O22H2O，2CO＋O22CO2， CH4＋2O2CO2＋2H2O，由浓硫酸吸收水，澄清石灰水吸收CO2得：(1)A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，说明燃烧只生成了水，则气体X是H2；(2)A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，说明燃烧只生成了CO2，则气体X是CO；(3)A、B洗气瓶的质量都增加，说明燃烧生成了CO2和H2O，则气体X可能是CH4、H2；CH4、CO；CO、H2；CH4；H2、CO、CH4。 答案：　(1)H2　(2)CO　(3)CH4、H2；CH4、CO；CO、H2；CH4；H2、CO、CH4 课时精练(十七)　从天然气、石油和煤中获取燃料 (本栏目内容在学生用书中以活页形式分册装订！)　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列说法不正确的是(　　) A．厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能 B．天然气的主要成分甲烷是高效、较清洁的燃料 C．石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化 D．石油的裂化主要是得到更多的轻质油 C　[厨余垃圾中存在大量有机物，蕴藏着丰富的生物质能，故A正确；天然气主要成分是甲烷，燃烧产生污染较少的二氧化碳与水，是一种高效且较清洁的燃料，故B正确；石油的分馏是物理变化，而煤的气化与液化为化学变化，故C错误；石油的裂化为在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小，沸点较低的烃的过程，可以得到更多的轻质油，故D正确。] 2．下列有关甲烷的描述正确的是(　　) A．甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最高的有机物 B．甲烷是一种无色无味，密度比空气小，易溶于水的气体 C．甲烷是坑道气、沼气的主要成分 D．甲烷的性质不活泼，除可燃外，不与其他物质反应 C　[甲烷不是含碳量最高的有机物，A项错误；甲烷难溶于水，B项错误；甲烷可与卤素单质发生取代反应，D项错误。] 3．下列有关煤的叙述正确的是(　　) A．煤是纯净物，其成分为碳单质 B．煤直接燃烧会产生CO2、SO2等污染大气的气体 C．煤通过气化可转化为H2、CO等清洁燃料 D．杜绝开采煤作为能源，开发新能源 C　[煤是由有机化合物和无机物组成的复杂混合物，A项错误。煤直接燃烧会产生硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等大气污染物，CO2是空气的成分之一，不是污染性气体，B项错误。煤与水蒸气在高温下反应可转化为CO、H2等清洁燃料，C项正确。目前杜绝开采煤作为能源不现实，D项错误。] 4．下列关于石油和石油化工的说法错误的是(　　) A．石油的主要成分是碳氢化合物 B．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是来自太阳辐射的能量 C．石油分馏只需进行一次汽化和冷凝 D．石油分馏发生的是物理变化 C　[本题考查石油的分馏。石油分馏要连续进行多次汽化和冷凝，C项错误。] 5．(2024·山东济宁二中高一期中考试)甲烷是天然气的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是(　　) ①甲烷是一种正四面体结构的分子 ②甲烷与氯气按物质的量之比为1∶1发生取代反应时，生成物只有CH3Cl和HCl ③0．5 mol CH4完全燃烧时消耗1 mol O2 ④1 mol CH4全部生成CCl4，最多消耗2 mol Cl2 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ C　[①甲烷是一种正四面体结构的分子，正确；②甲烷与氯气按物质的量之比为1∶1发生取代反应时，生成物不是只有CH3Cl和HCl，还含有CH2Cl2、CHCl3、CCl4，错误；③1 mol CH4完全燃烧时，消耗2 mol O2，则0．5 mol CH4完全燃烧时消耗1 mol O2，正确；④根据取代反应的特点，1 mol CH4全部生成CCl4，最多消耗4 mol Cl2，错误。综上分析，答案为C。] 6．(2024·河北安平中学质量检测)等质量的下列有机物完全燃烧，消耗O2最多的是(　　) A．CH4 B．CH3CH3 C．C2H2 D．C5H12 A　[等质量的烃，氢元素含量越大，完全燃烧消耗的氧气就越多。由于CH4中氢元素的含量最大，所以等质量的题述四种有机物完全燃烧，CH4消耗的O2最多，A项正确。] 7．(双选)已知正四面体形分子E和单质分子G反应，生成四面体形分子L和分子M(组成E分子的元素的原子序数小于10，组成G分子的元素为第3周期的元素)，如图所示，则下列判断中不正确的是(　　) A．常温常压下，E、L均为液态有机物 B．E是一种含有10个电子的分子 C．上述反应的类型是置换反应 D．上述4种物质中有3种为共价化合物 AC　[由题意可知，E为正四面体形分子，组成E分子的元素的原子序数都小于10，由题图可知，E由两种元素组成，白色球只形成一个共价键，所以是H，灰色球表示C，所以E是甲烷；G为直线形分子，组成G分子的元素为第3周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl2，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢。常温常压下，甲烷、一氯甲烷均是气体，A项不正确；E是甲烷分子，含有10个电子，B项正确；甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，生成物中没有单质，不是置换反应，C项错误；四种物质中甲烷、一氯甲烷和HCl均属于共价化合物，所以4种物质中有3种为共价化合物，D项正确。] 8．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法是(　　) A．通入溴水―→通入澄清石灰水 B．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 C．点燃―→罩上干燥的冷烧杯―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 D．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯―→通入溴水 C　[点燃，在火焰上方罩上干燥的冷烧杯可以检验出是否生成水，从而确定原气体中是否含有氢元素；在火焰上方罩上涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。] 9．(2024·山东枣庄期末)下图为实验室石油分馏的装置图，请回答下列问题： (1)装置中的玻璃仪器有_________________________________________________。 (2)蒸馏烧瓶中要加入碎瓷片，碎瓷片的作用是___________________________ ________________________________________________________________________。 (3)温度计的水银球位于________。 (4)冷凝管的冷却水的出水口为________(填“a”或“b”)。 解析：　分馏是物质分离的一种重要方法，要求掌握分馏的原理、装置。注意装置中温度计水银球的位置及冷凝管中水流的方向等。 答案：　(1)酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶　(2)防止液体暴沸　(3)蒸馏烧瓶的支管口处　(4)b 10．某烃在标准状况下的密度为3．215 g·L－1，现取3．6 g该烃完全燃烧，将全部产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重5．4 g，碱石灰增重11 g，则： (1)该烃分子的摩尔质量约为________。 (2)该烃的分子式为________。 (3)已知该烃的一氯代物只有一种，写出该烃的结构简式：________。 解析：　(1)M＝ρ·Vm＝3．215 g·L－1×22．4 L·mol－1＝72．016 g·mol－1，所以该烃分子的摩尔质量约为72 g·mol－1。(2)设该烃的分子式为CxHy，则 CxHy＋O2　xCO2＋H2O 　1　　　　　　　　　　　x　　　　 ＝0．05 mol　0．05x mol　0．025y mol 故①0．025y mol×18 g·mol－1＝5．4 g，解得y＝12，②0．05x mol×44 g·mol－1＝11 g，解得x＝5。则该烃的分子式为C5H12。(3)C5H12有三种同分异构体，一氯代物只有一种的是。 答案：　(1)72 g·mol－1　(2)C5H12 (3) 学科网（北京）股份有限公司 $