8.1.3煤石油天然气的综合利用 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

人教版必修第二册 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 煤石油天然气的综合利用 煤 石 油 天然气 目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料。 化石燃料是不能再生的资源，用一点少一点。 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的环境污染，是人类面临的重大挑战。 一、煤的综合利用 1. 煤的组成——有机物+少量无机物 主要元素 其他元素 C H、O、N、S 等 【思考】煤作为燃料有什么缺点？ 煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气（SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等），污染环境，燃烧效率低！ 煤的综合利用的主要途径是：煤的干馏、煤的气化和液化， 目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。 一、煤的综合利用 （1）煤的干馏（煤的焦化）： 化学变化 煤干馏的主要产物:焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭。 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。 2、煤的综合利用途径 一、煤的综合利用 （1）煤的干馏（煤的焦化）： 2、煤的综合利用途径 焦炉气：从尖嘴导管中放出的气体即焦炉气。 煤焦油：小试管的底部凝结成水和黑色黏稠油状物。 氨：小试管内的水溶液使石蕊试纸变蓝，说明有氨产生。 焦炭：大试管里坚硬而又多孔的灰黑色块状物。 煤干馏的主要产物:焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭。 一、煤的综合利用 （1）煤的干馏（煤的焦化）： 2、煤的综合利用途径 干馏产物 主要成分 主要用途 出炉 煤气 焦炉气 H2、CH4、乙烯、CO 气体燃料、化工原料 粗氨水 NH3、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 （2）煤的气化 2、煤的综合利用途径 一、煤的综合利用 将煤转化为可燃性气体的过程。 C+H2O(g) CO + H2 高温 水煤气 污 染 物： 煤渣、COx NOx SO2 等烟尘 【思考】为什么一不小心将少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭， 反而烧得更旺？ 这就是煤的气化，烧得通红的煤与水蒸气反应生成可燃性气体H2和 CO，所以燃烧更旺。 （3）煤的液化 2、煤的综合利用途径 一、煤的综合利用 将煤转化为液体燃料的过程。 在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料 先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等液体。 间接液化： 直接液化： CO + 2H2 CH3OH（甲醇） 催化剂 C+H2O(g) CO + H2 高温 阅读课本P102前五段内容，列表比较煤的综合利用途径的区别 煤的利用途径 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 原理 主要 反应 产品 用途 CO、H2等可燃性 气体物质 液态燃料油、甲醇等 将煤转化为可燃性 气体（水煤气）的过程 直接加氢液化或间接液化 将煤转化为液态燃料的过程 可作燃料 可作燃料； 基本化工原料 隔绝空气加强热 出炉煤气、 煤焦油、焦炭 很广泛 分解反应 C+H2O(g) CO + H2 高温 CO + 2H2 CH3OH（甲醇） 催化剂 C+H2O(g) CO + H2 高温 化学变化 煤的综合利用 出炉煤气 煤焦油 焦炭 可燃性气体 液体燃料 水煤气 干馏 气化 +H2 直接液化 液化 苯、甲苯等 H2O（g） 水煤气 催化剂 甲醇 催化剂 +H2O 间接液化 （焦化） 【小结】 煤的综合利用 煤的综合利用的意义： ①减少污染物的排放：减少燃烧产生的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。 ③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。 练习 判断正误 (1)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质(　　) (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)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料(　　) (4)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏(　　) (5)煤的气化和液化都是物理变化(　　) 提示　煤与氢气可以生成液体燃料，该过程为煤的直接液化。 × × √ × 提示　必须隔绝空气加强热。 × 提示　煤的气化为：C＋H2O(g)==== CO＋H2，煤的液化分直接液化和间接液化，直接液化为煤和氢气反应生成液体燃料，间接液化是以气化产物CO和H2为原料合成甲醇等，都为化学变化。 高温 天然气 CH4 主要成分 应用 清洁燃料 化工原料 合成氨 合成甲醇 合成两碳或多碳有机物 二、 天然气的综合利用 CO + 3H2 CO + H2 CH3OH 一定条件 液化天然气公交车 天然气灶 天然气的综合利用 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，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”，这种天然气水合物又被称为"固体瓦斯"或"气冰"。 它被认为是21世纪的高效清洁能源。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 三、石油的综合利用 1、 石油的组成 组成元素： C、H（主） O、S、N（次） 总量达95%～99% 组成物质： 烷烃 （主） 环烷烃 芳香烃 烃类化合物超过425种 混合物 物理性质：石油是一种黑褐色的粘稠状物质，液态，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点。 由多种烷烃、环烷烃等碳氢化合物组成的复杂混合物。 三、石油的综合利用 2、 石油的综合利用 （1）分馏：利用石油中各组分沸点不同进行分离（多次蒸馏） (物理变化) 分馏目的： 将石油进行一定程度的分离，得到各种不同沸点范围的烃，从而使不同的烃应用于不同的领域。 三、石油的综合利用 2、 石油的综合利用 分馏：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。 ①常压蒸馏（分离沸点350℃以下）： 石油气 汽油、煤油、柴油等 蜡油、润滑油 重油（C20以上） 轻质液 体燃料 ②减压蒸馏 柴油 燃料油 石蜡 润滑油 沥青 实际生活生产中直馏汽油远不能满足需求，怎样提高汽油的产量？ 石油的裂化 三、石油的综合利用 2、 石油的综合利用 相对分子质量大沸点高的烃 相对分子质量小沸点较低的烃 断裂 原料：重油、石蜡 （2）石油的裂化 裂化的目的:提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量。 产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等 裂化汽油（含烯烃、烷烃） C16H34 十六烷 C8H18 辛烷 ＋ C8H16 辛烯 催化剂 加热、加压 C8H18 辛烷 C4H10 丁烷 ＋ C4H8 丁烯 催化剂 加热、加压 三、石油的综合利用 2、 石油的综合利用 （3）石油的裂解(深度裂化) 裂解的目的: 获得乙烯、丙烯等小分子烃。 (石油裂解气中乙烯含量较高) 石油裂解即石油分馏产物的深度裂化 乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标准。 在催化剂、加热、加压、更高温下经多步断裂变成乙烯、丙烯等短链烃 三、石油的综合利用 2、 石油的综合利用 （4）石油的催化重整 链状烃 → 环状烃（如：苯或甲苯） 催化剂 加热 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，可以使链状烃转化为环状烃，如苯和甲苯等。石油的催化重整逐渐成为获取芳香烃的主要途径。 目的 ①提高汽油的质量 ②获得副产物氢气 ③获得苯、甲苯等重要的化工原材 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 比较石油的综合利用途径的区别 石油的利用途径 原理 产物 分馏 裂化 裂解 催化重整 利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程。 汽油、煤油、柴油等轻质油和重油 在一定条件下（加热、催化剂），把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。 轻质油，特别是汽油 采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃。 甲烷、乙烯、丙烯等重要化工基本原料 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。 苯、甲苯等重要的化工原料 23 【思考与交流】 1.石油的分馏、裂化、裂解、催化重整属于物理变化还是化学变化？ 2.石油分馏得到的各种分馏产品是纯净物吗？ 分馏属于物理变化，裂化、裂解、催化重整属于化学变化 3. 裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，其原因是什么？ 由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。 裂化汽油中含有烯烃，能与Br2发生加成反应，可以使溴的四氯化碳溶液褪色。直馏汽油的成分为饱和烃，故直馏汽油不能使溴的四氯化碳溶液褪色。 三大合成材料： 、 、 。 塑料 合成橡胶 合成纤维 四、煤、石油和天然气的综合利用 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。 四、煤、石油和天然气的综合利用 高分子材料 基础化工原料 更高价值生活用品 塑料 合成橡胶 合成纤维 1.加聚反应 2.缩聚反应 纺织品 药品 日用化学品 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。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。 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。 科学.技术.社会 课堂总结 煤 天然气 石油 能源 合成材料 干馏 气化 液化 裂化 裂解 分馏 催化 重整 【课堂练习】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)煤就是碳,属于无机物。(　) (2)煤通过分馏可以得到焦炭、煤焦油等重要产品。(　) (3)煤的液化和气化属于物理变化。(　) (4)天然气水合物又叫“可燃冰”,是21世纪的高效清洁能源。(　) (5)石油分馏得到的汽油、煤油等仍然是多成分组成的混合物。(　) (6)石油裂解的目的是获得更多的汽油。(　　) (7)目前多数石油产品如汽油、煤油、柴油等仍主要用作燃料。(　) (8)利用煤、石油、天然气通过化学反应可生产塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料。(　　) √ √ √ √ × × × × 第 页 2.下列关于煤、石油及其所得产品的叙述正确的是（ ） A. 煤中含有甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏得到 B.煤的干馏和石油的分馏发生的都是化学变化 C.用溴的四氯化碳溶液可鉴别直馏汽油和裂化汽油 D.石油是混合物，其分馏产品煤油为纯净物 C 【课堂练习】 3.下列说法正确的是(　　)。 A.石油中含有多种成分的烷烃,通过分馏可以得到汽油、煤油、柴油等多种纯净物 B.经过催化裂化得到的汽油可用于提取碘溶液中的碘 C.石油裂解的目的是获得乙烯、丙烯、甲烷等基本化工原料 D.用石油为原料通过结构调整可以获得苯、甲苯等环状饱和烃 C 【课堂练习】 4.下列不属于煤的综合利用的是（　 　） A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料 C．煤变为煤饼作燃料 D．将煤干馏制得甲苯和乙烯 C 【课堂练习】 5.下列有关说法正确的是（ ） 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 C 【课堂练习】 6.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、石油的说法正确的是( ) 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.石油的裂化是为了获得乙烯、丙烯等气态短链烃 B 【课堂练习】 7. 下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是(　　 ) A．石油是多种烃组成的混合物 B．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料 C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同 D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料 B 【课堂练习】 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.31 Lavf58.51.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 $