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

第八章 化学与可持续发展 8.1.3 煤、石油和天然气的综合利用 第八章 化学与可持续发展 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 学习目标 1、认识三大化石原料及其组成 2、掌握石油的分馏、裂化和裂解的含义及煤的干馏、气化和液化的含义 3、了解节约能源及防止污染的重要性。 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、你能区分这些燃料哪些是不可再生的化石燃料吗？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)物质组成 有机物和少量无机物组成的复杂混合物 (2)元素组成 主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素 一、煤 1、煤的组成 【注意】古代植物遗体的堆积层埋在地下后,经过长时期的地质作用而形成 无烟煤 褐煤 泥煤 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 思考 2、结合实际和煤的组成你认为煤作为燃料有什么缺点？ 煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气（二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等）、污染环境，燃烧效率低！ 减少煤燃烧时产生的污染，提高煤的燃烧效率低 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)煤的干馏 ①概念 煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化 2、煤的综合利用 ②发生的变化 煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 目的：获得洁净的燃料和多种化工原料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 干 馏 产 品 主 要 成 分 主 要 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 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 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘类 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、制碳素电极 焦 炭 炭 冶金、合成氨造气、电石、燃料 ③煤干馏的产品及用途 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧②煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ④化学“三馏”的比较 名称 干馏 蒸馏 分馏 原理 隔绝空气、高温下使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同 产物 混合物 单一组分的纯净物 沸点相近的各组分组成的混合物 变化类型 化学变化 物理变化 物理变化 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①概念：将煤转化为可燃性气体 ②主要反应：C(s)＋H2O(g) = CO(g)＋H2(g) ③发生的变化：化学变化 高温 ①概念：把煤转化成液体燃料的过程 ②发生的变化：化学变化 ③分类：直接液化和间接液化 (2)煤的气化 水煤气 (3)煤的液化 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master a.直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即：煤＋H2→液体燃料 b.间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO、H2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等 甲醇 即：煤 CO＋H2 CO + 2H2 → CH3OH（甲醇） 一定条件 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 煤的综合利用 出炉煤气 煤焦油 焦炭 可燃性气体（水煤气） 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 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 1、下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是(　)  A．图示实验中发生了化学变化 B．实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等 C．气体Z易燃，可以还原氧化铜 D．液体Y是一种纯净物 2、下列属于物理变化的是(　　) ①石油的分馏　      ②煤的干馏　     ③石油的裂化　    ④铝热反应　⑤由乙烯制备聚乙烯  ⑥将氧气转化为臭氧　⑦乙烯催熟果实　 ⑧将苯加入溴水中　⑨海水蒸馏制取淡水 A．①②③④       B．①②⑤⑦      C．①⑧⑨       D．①②⑥⑨ 【练一练】 D C 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等 (1)燃料——清洁能源 (2)化工原料 合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物 液化天然气公交车 天然气灶 二、天然气 1、组成 2、天然气的加工及利用 【注意】古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 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”。 3、天然气水合物(可燃冰) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 高炉煤气 水煤气 天然气 液化石油气 焦炉气 裂解气 主要成分 CO、CO2 H2、CO CH4 C3H8、C4H10、C3H6、C4H8 H2、CH4、C2H4、CO C2H4、C3H6、C4H8、CH4 4、化学“六气”的主要成分 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 2、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？ 不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O，可燃冰中并不是只有H2O，是其中的可燃性成分CH4的作用。 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (1)形成 古代生物遗骸,堆积在湖里、海里,或是陆地上,经高温、高压的作用,由复杂的生物及化学作用转化而成 二、石油 1、石油的形成及成分 (2)元素组成 碳 (83%-87%)、氢(11%-14%)、硫、氮、氧及微量金属元素 (3)物质组成 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (4)物理性质 黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点 2、石油的炼制(综合利用) (1)石油炼制的意义 从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。原油含盐类、含水多，在炼制时要浪费燃料，含水、含盐多会腐蚀设备。所以，原油必须先经脱水、脱盐等处理过程才能进行炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，做为基础有机化工原料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master (2)石油炼制的方法 分馏、裂化、裂解及催化重整(一物三化) ①石油的分馏 a.概念：利用原油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃气化，再经冷凝将烃分离成不同沸点范围的产物的过程，石油分馏得到的各种馏分是混合物，分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油(不能使溴水褪色) b.设备：加热炉和分馏塔 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master c.分类 常压分馏 原理 用蒸发和冷凝的方法将原油分成不同沸点范围的馏分 原料 原油 目的 获得以燃料油为主的不同石油产品 产品 石油气、汽油、煤油、柴油、重油 减压分馏 原理 通过减压降低重油的沸点，从重油中分离出不同沸点范围的馏分 原料 重 油 目的 获得以润滑油为主的不同石油产品 产品 柴油、燃料油、石蜡、沥青、润滑油 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 若要将重油进一步分离，则要在更高的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏 3、为什么要减压分馏？ 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ②石油的裂化 a.概念：在催化剂、加热、加压的作用下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程(化变) b.原料：重油 c.目的：提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油(使溴水褪色) d.原理：C12H26 C6H14(己烷)＋C6H12(己烯) e.方法：热裂化和催化裂化 Ⅰ.热裂化的目的是提高汽油的产量；缺点是温度过高，发生结焦现象 Ⅱ.催化裂化的目的是提高汽油的产量；使用的催化剂是硅酸铝、分子筛(铝硅酸盐) 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ③石油的裂解 a.概念：即深度裂化，在催化剂、加热、加压、更高温下，使具有长链分子的烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等各种短链的气态烃和少量液态烃的过程 b.原料：含直链烷烃的石油分馏产品 c.目的：获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃 d.裂解反应： 催化剂 加热、加压 CH4 + C3H6 C4H10 甲烷 丙烯 C4H10 催化剂 加热、加压 C2H6 + C2H4 乙烷 乙烯 催化剂 加热、加压 C16H34 C8H18 + C8H16 辛烷 辛烯 催化剂 加热、加压 C4H10 + C4H8 C8H18 甲烷 丙烯 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ④石油的催化重整 a.概念：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃 b.目的：使链状烃转化为环状烃，获得芳香烃 c.产品：苯或甲苯等化工原料 催化重整装置 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master ①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 ②直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，直溜汽油不能 ③分馏是物理变化，裂化、裂解和催化重整均为化学变化 【几点强调】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 【几点强调】 流程 反应物 目标产品 分馏 原油 石油气、轻质油、重油 催化裂化 重油 汽油等轻质油 裂解 汽油等轻质油 乙烯丙烯等短链化工原料 催化重整 链状烃 苯、甲苯等环状化工原料 ④几种石油利用流程对比 ⑤煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料，它们也是脂肪烃的来源 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、分馏汽油和裂化汽油有何区别？如何区分二者？ 5、煤的干馏为什么要隔绝空气加强热？ 在空气中加热，煤炭易燃烧，故煤的干馏要隔绝空气。 分馏汽油是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃；可用溴的四氯化碳溶液区分它们。 思考 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 石油产品 燃料（大部分） 化工原料 纺织原料 建材原料 医药原料 日用化学品原料 煤、石油、天然气也可作为合成高分子的原理 如塑料、合成橡胶、合成纤维 3、石油的用途 4、煤、石油、天然气为原料生产合成材料 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 3、判断正误 (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(　　) (6)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染(　　) × √ × × × × 【练一练】 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 4、下列关于化石燃料的加工说法正确的是（　　） A．石油裂化主要得到乙烯 B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油 C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气 D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径 5、下列说法不正确的是(　　) A.石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯 B.将重油经过裂化可以得到汽油 C.将石油裂解制得乙烯等化工原料 D.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量 【练一练】 C A 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 化学Master 化学Master 化学Master 『人教版高中化学课本同步知识讲解』 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