第3章 第2节 第1课时 从天然气、石油和煤中获取燃料-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（鲁科版 单选版）

本讲义聚焦“从化石燃料中获取有机化合物”核心内容，系统梳理天然气（甲烷性质与应用）、煤（组成与综合利用）、石油（分馏、裂化原理及产物）的知识脉络，构建从化石燃料组成到燃料获取方法的学习支架。 通过“应用化学”联系生活实际（如天然气与液化石油气灶具适配分析），“题点多维训练”巩固知识，结合实验装置图解析石油分馏，培养科学思维（对比分馏与裂化）和科学探究能力，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺，树立资源合理利用的科学态度。

第2 节　从化石燃料中获取有机化合物 学习目标 重点难点 1.了解天然气、煤和石油的组成,知道从天然气和煤中获取燃料的主要方法。学习如何从石油中获取燃料,了解石油的炼制方法。 2.通过石油裂解的学习进一步了解石油加工工艺,并认识石油裂解的产物。 3.认识乙烯、苯的结构及其主要性质与应用;结合典型实例认识官能团与性质的关系,知道氧化、加成、取代、聚合等有机反应类型。知道有机化合物之间在一定条件下是可以转化的。 重点 从宏观与微观两个方面研究乙烯的结构如何决定其性质。 难点 1.对比学习石油的裂化与分馏。 2.乙烯加成反应、加聚反应的基本规律。 3.苯的取代反应。 第一课时　从天然气、石油和煤中获取燃料 新知探究(一)——天然气和煤直接用作燃料 1.化石燃料 (1)概念 化石燃料又叫作矿石燃料、矿物燃料,是指埋藏在地下不同地质年代的动植物遗体经历漫长地质条件的变化,在温度、压力和微生物等条件的作用下形成的一类可燃性矿物,属于不可再生能源,常见的有天然气、石油和煤。 (2)使用中存在的问题 ①化石燃料存在着逐渐枯竭的危机。 ②化石燃料燃烧所产生的二氧化碳加剧了温室效应,所排放的一些有毒气体和粉尘污染了环境。 2.天然气 (1)主要成分:甲烷。 (2)甲烷的存在:天然气、沼气、可燃冰等。 (3)甲烷的物理性质 颜色 状态 气味 密度 水溶性 无色 气态 无味 比空气小 难溶于水 (4)用途 优良的 气体燃料 甲烷能够燃烧,火焰明亮且呈淡蓝色,化学方程式:CH4+2O2CO2+2H2O 化工原料 如CH4可与Cl2发生取代反应制取多种卤代烃 　　[微点拨] ①甲烷具有可燃性,在实验室中,点燃甲烷等可燃性气体前一定要检验纯度。 ②甲烷的验纯方法:用排水集气法收集一小试管甲烷,用拇指堵住试管口,靠近火焰,移开拇指。若听到尖锐的爆鸣声,说明气体不纯;若听到“噗”的声响,说明气体纯净。 3.煤 煤的 组成 煤是由有机化合物和无机物组成的复杂混合物,除了含有碳、氢元素外,还含有少量的氧、氮、硫等元素;无机物主要含硅、铝、钙、铁等元素 煤的 用途 ①燃料:直接烧煤会产生大量的大气污染物,如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等,因此要综合利用。 ②提取化工原料 应用化学 　 1.天然气的主要成分为CH4,液化石油气的主要成分为C3H8、C4H10等,试通过方程式分析,使用天然气的煤气灶能否适用于液化石油气?若不能,则如何改进? 提示:CH4+2O2CO2+2H2O C3H8+5O23CO2+4H2O 2C4H10+13O28CO2+10H2O 由方程式可知,通入等体积的天然气和液化石油气,液化石油气消耗的氧气更多,如直接使用,则液化石油气燃烧不充分,会产生CO等有害物质。若将天然气改用液化石油气,可以减小液化石油气进气量,或增大空气的进气量。 2.我国煤炭的年消耗量较大,不仅利用率低,给环境也带来了不利影响。请查阅资料,阐述如何对煤炭进行技术处理,以解决目前存在的问题。 提示:经过煤的气化、液化、干馏等化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料、提高煤的利用率。 [题点多维训练] 1.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)煤是化石燃料,其成分为无机物。 (×) (4)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。 (×) (5)“西气东输”中所说的气是指天然气。 (√) 2.下列说法错误的是 (　 ) A.天然气的主要成分是 CH4 B.天然气是一种清洁能源 C.甲烷燃烧反应中,生成物的总能量高于反应物的总能量 D.天然气是不可再生能源 解析:选C　天然气的主要成分是甲烷,故A正确;甲烷燃烧生成二氧化碳和水,天然气是一种清洁能源,故B正确;甲烷的燃烧为放热反应,生成物的总能量低于反应物的总能量,故C错误;天然气属于不可再生能源,故D正确。 3.为了更好地解决能源问题,人们一方面研究如何提高燃料的燃烧效率,另一方面寻找新能源,以下做法可以提高燃料的燃烧效率的是 (　 ) A.将煤转化成煤气或转化为液体甲醇 B.将煤脱硫后燃烧 C.通入过量的空气 D.将煤通过高温转化为煤焦油来燃烧 解析:选A　A对,将煤气化与液化,能增大其与空气的接触面积,提高燃料的燃烧效率;B错,将煤脱硫后燃烧可减少二氧化硫的排放,但不能提高燃烧效率;C错,通入过量的空气,会带走热量,使燃烧效率降低;D错,将煤通过高温转化为煤焦油,既浪费了资源,又不能提高燃烧效率。 4.(2025·泉州市第六中学期中)下列有关煤的说法不正确的是 (　 ) A.通过干馏可从煤中提取化工原料 B.通过气化或液化能把煤转变成清洁能源 C.从煤焦油中可以提取苯、二甲苯等物质 D.干馏的产物能生产氮肥,因为煤中含有氨气 解析:选D　煤的干馏是煤在隔绝空气条件下加热、分解,生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程,通过干馏可从煤中提取化工原料,故A正确;煤的气化是以煤或煤焦为原料,以氧气(空气、富氧或纯氧)、水蒸气或氢气等作气化剂,在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程,通过气化或液化能把煤转变成清洁能源,故B正确;煤焦油主要成分为苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青,从煤焦油中可以提取苯、二甲苯等物质,故C正确;干馏的产物能生产氮肥,是因为煤中含有氮的化合物,不含氨气,故D错误。 5.晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话:临邛县“有火井,夜时光映上昭。民欲其火,先以家火投之。顷许如雷声,火焰出,通耀数十里。以竹筒盛其火藏之,可拽行终日不灭也……”请回答下列问题。 (1)话中描述的物质是一种最简单有机物——甲烷,其分子的结构式为　　　　。  (2)写出“顷许如雷声,火焰出”涉及的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)下列有关甲烷的说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填字母)。  A.它属于化石能源 B.它的分子中含有非极性键 C.它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构 D.(2)中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成 (4)甲烷不仅可以直接用来燃烧,还是重要的化工原料,它可以与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为　　　　。  解析:(2)“顷许如雷声,火焰出”叙述的是甲烷燃烧,涉及的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O。(3)甲烷属于化石能源,A正确;甲烷分子中只含有极性键,B错误;甲烷分子中只有碳原子的最外层达到了8电子稳定结构,氢原子是2电子稳定结构,C错误;甲烷燃烧时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成,D正确。(4)甲烷与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为CH4+H2O(g)CO+3H2,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为28∶(3×2)=14∶3。 答案:(1) (2)CH4+2O2CO2+2H2O (3)AD (4)CH4+H2O(g)CO+3H2　14∶3 新知探究(二)——石油的分馏 1.石油分馏的定义:石油的分馏是通过加热和冷凝,把石油分离成沸点范围不同的产物。 2.石油分馏的原理:分子中碳原子数不同,烃的沸点就不同。通常情况下,随着烃分子中碳原子数的增多,烃的沸点也相应升高。加热石油,沸点低的烃(分子中碳原子数较少)先汽化,经冷凝后分离出来,随着温度的升高,沸点较高的烃(分子中碳原子数较多)再汽化,经冷凝液化后也分离出来。 (1)实验室中石油的分馏装置 　所用主要仪器:酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管。 [微点拨] ①温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处。②为了防止暴沸,应在蒸馏烧瓶中加入少量的碎瓷片或沸石。③冷凝管中冷凝水的流向是“低进高出”。④蒸馏烧瓶中的液体体积不超过其容积的,加热时应垫石棉网。 (2)石油分馏产物 石油经过分馏后得到的产物仍然是混合物,除了可以用作燃料,又可应用于材料、医药、环境等诸多领域。液化石油气、汽油、煤油等石油分馏产物用作燃料时,其中的烃燃烧放出大量的热,充分燃烧时的产物是二氧化碳和水。 (3)蒸馏和分馏的区别与联系 蒸馏 分馏 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 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 3.石油的裂化 定义 工业上在一定条件(加热、使用催化剂)下,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、沸点较低的烃的方法,称为石油的裂化 目的 提高轻质液体燃料的产量和质量,特别是提高汽油的产量。 例如:十六烷的裂化 C16H34C8H18+C8H16 十六烷　　 　辛烷　　辛烯  4.石油炼制的工艺流程简图 5.分馏和裂化的比较 分馏 裂化 原理 通过加热和冷凝的方法把石油分离成沸点范围不同的产物 在加热、使用催化剂条件下,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 主要原料 原油 重油 目的 将原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 汽油等轻质燃油 6.直馏汽油和裂化汽油的区别 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 应用化学 　 　　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。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。工业上石油的分馏在分馏塔里进行,实验室中石油的分馏常用蒸馏装置(如图所示)进行。 1.与工业分馏相对比,上述石油蒸馏过程有何不同? 提示:工业分馏是先将原油汽化冷凝为不同沸点范围的液体,实验室中利用加热的方式使液体逐步变为气体分离。 2.蒸馏过程中从下方进水有何意义? 提示:可以使水流与气流逆流接触,冷凝效果好。 3.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。 4.直馏汽油(石油分馏产品)和裂化汽油都适合做溴的萃取实验吗? 提示:裂化汽油中含有烯烃,能与溴发生加成反应,不适合做溴的萃取实验。直馏汽油主要成分是烷烃,不含烯烃,适合做溴的萃取实验。 [题点多维训练] 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.我国最近从国外引进的一套设备可以有效地消除“白色污染”。该设备把回收的废旧塑料加工处理成汽油、煤油等。该加工过程的名称是 (　 ) A.裂解 B.裂化 C.分馏 D.干馏 解析:选B　裂解得到的产物为乙烯、丙烯、甲烷等短链烃,选项A错误;裂化可提高轻质燃油的产量和质量,即得到较多的汽油、煤油等轻质油,选项B正确;分馏属于物理变化,无法实现将塑料加工成汽油等轻质油,选项C错误;干馏属于煤的综合利用,选项D错误。 2.下列说法正确的是 (　 ) A.石油是混合物,汽油是纯净物 B.沸点:汽油>煤油>柴油 C.石油的裂化属于化学变化 D.石油的分馏是化学变化 解析:选C　石油的分馏产品都是由不同沸点的组分组成的混合物,故A错误;各馏分按照沸点由高到低的顺序排列为重油>柴油>煤油>汽油>石油气,故B错误;把相对分子质量大、沸点高的烃分解为相对分子质量小、沸点低的烃的过程叫石油的裂化,发生了化学变化,故C正确; 石油分馏过程发生的是物理变化,故D错误。 3.下列说法正确的是 (　 ) A.石油的炼制过程都是化学变化过程 B.石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物 C.石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后即能制得纯净物 D.石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先汽化,再经冷凝而分离出来 解析:选B　石油的分馏是物理变化过程,A错误;石油分馏出来的各馏分是沸点在一定范围内的多种烃的混合物,B正确;石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后不能制得纯净物,仍是沸点在一定范围内的多种成分的混合物,C错误;含碳原子数较少的烃沸点低、先汽化,石油分馏的目的是将含碳原子数较少的烃先汽化,再经冷凝而分离出来,D错误。 4.实验室可通过蒸馏石油得到沸点范围不同的多种馏分,装置如图所示。下列说法不正确的是 (　 ) A.沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先馏出 B.蒸馏烧瓶中放入沸石可防止蒸馏时发生暴沸 C.冷凝管中的冷凝水应该从a口进b口出 D.温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口附近 解析:选C　石油是混合物,蒸馏时,沸点较低的馏分先汽化馏出,所以沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先馏出,故A正确;液体加热时易发生暴沸,沸石具有防暴沸作用,所以蒸馏时,蒸馏烧瓶中放入沸石可防止蒸馏时发生暴沸,减少安全事故的发生,故B正确;为增强冷凝效果,蒸馏时,冷凝管中水采用逆流方式,所以冷凝水应该b为进水口、a为出水口,故C错误;蒸馏时,温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口附近用于测量馏出物的温度,故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $