8.1.2 煤石油天然气的综合利用【核心素养新教学】2025-2026学年高一化学同步优质教学课件（人教版必修第二册）

高中化学人教版（2019）必修第二册 第2课时 第一节 自然资源的开发利用  第八章 化学与可持续发展 煤石油天然气的综合利用 化石燃料 煤 石油 天然气 非可再生资源 重要的化工原料 综合利用、提高利用率、减少环境污染 化学与生活 学习目标 重点： 1. 煤、石油、天然气的组成与性质。 2. 三者综合利用方式及产物，如煤干馏、气化、液化，石油分 馏、裂化、裂解，天然气化工应用。 3. 化石燃料利用与能源、环境关联。 难点： 1. 理解煤、石油复杂加工过程及物质变化。 2. 培养能源可持续发展观念与社会责任意识 。 煤的组成和分类 1.煤的组成与分类 成分：多种有机物、无机物组成的复杂混合物 元素：主要是C元素，还有少量H、O、N、P、S卤素等元素。 分为腐植煤和腐泥煤； 按含碳量又分为无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤。 腐植煤 腐泥煤 无烟煤 烟煤 褐煤 泥煤 煤和天然气的综合利用 煤的综合利用 煤的综合利用主要途径：煤的干馏、煤的气化、煤的液化 （1）煤的干馏： 将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。 工业上煤的干馏也叫煤的焦化。 玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质这是焦炭 点燃，导管尖嘴处有淡蓝色火焰。 出炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 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 煤和天然气的综合利用 表8-1煤的干馏的重要产品和用途 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 煤和天然气的综合利用 煤的综合利用 （2）煤的气化 将煤转化为可燃性气体的过程。 C+H2O(g) CO + H2 高温 主要反应： 水煤气 （3）煤的液化 将煤转化为液体燃料的过程。 直接液化： 使煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化： 先转化为CO和H2，然后在催化剂作用下合成甲醇 CO + 2H2 CH3OH（甲醇） 催化剂 煤和天然气的综合利用 下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 隔绝空气加强热 分解反应 出炉煤气、 煤焦油、焦炭 很广泛 将煤转化为可燃性 气体（水煤气）的过程 C+H2O(g) CO + H2 高温 CO、H2等可燃性 气体物质 可作燃料 直接加氢液化或间接液化 将煤转化为液态燃料的过程 C+H2O(g) CO + H2 高温 CO + 2H2 CH3OH（甲醇） 催化剂 液态燃料油、甲醇等 可作燃料； 基本化工原料 煤和天然气的综合利用 煤及煤产品的用途 煤和天然气的综合利用 课堂检测 1.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。 ( ) × × × × √ 煤和天然气的综合利用 课堂检测 2.某实验小组在实验室中用下图模拟煤的干馏,按要求回答相关问 题: (1)仪器d的作用是_____,e处点燃的气体主要有_________________。 (2)c中液体分层,其中水层里溶有_______,有机层可以通过_______ 的方法使其中的重要成分分离出来。 冷却 H2、CO、CH4、C2H4 粗氨水 蒸馏 煤和天然气的综合利用 天然气水合物 可燃冰 天然气的综合利用 天然气是一种清洁的化石燃料，它作为化工原料则主要用于合成氨、生产甲醇合成多碳化合物等。天然气与水在高压、低温的条件下可以形成类冰状的结晶物质，叫作天然气水合物，又因其具有可燃性，所以被称为“可燃冰”，其主要成分为甲烷水合物(CH4·nH2O)，其中甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。 用作燃料：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O； 合成氨工业：CH4 → C + H2； 合成甲醇：CH4 + H2O → CH3OH + H2； 煤和天然气的综合利用 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 12 天然气的综合利用 资料卡片-天然气水合物(可燃冰) 可燃冰,也就是我们所说的天然气水合物(主要成分是甲烷),是由天然气和水在高压、低温的条件下形成的类冰状的结晶物质。可燃冰主要分布在深海沉积物和陆源的永久冻土中。从外形上看,可燃冰像是白色或浅灰色的冰雪晶体,如果有火源,它可以像固体酒精一样被点燃,故被称为“可燃冰”。 煤和天然气的综合利用 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 13 煤和天然气的综合利用 石油的组成和物理性质 石油 黑色或深棕色粘稠状液体，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点。 组成 组成元素：主要是碳、氢元素 多种烷烃、环烷烃等碳氢化合物组成的混合物 石油的综合利用 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 15 阅读课本P103，总结石油炼制的主要方法 直接从矿井里开采出来的石油 原油 加工处理 汽油 煤油 柴油 石油的综合利用途径 分馏、催化裂化、裂解、催化重整 石油的综合利用 石油的综合利用 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ 16 石油的分馏、裂化和裂解有什么区别? 石油的综合利用 石油分馏示意图 利用各组分沸点的不同进行分离的过程（蒸馏原理） 分馏产品 石油气（C4以下） 汽油（C5~C11）（直馏汽油） 煤油（C5~C11） 柴油（C11~C16） 重油（减压蒸馏得润滑油、石蜡、沥青等） 轻质液体燃料 减压分馏：用降低分馏塔内压强的方法，使重油的沸点随压强降低而降低，从而进一步分馏的方法。 1. 石油的蒸馏 石油的综合利用 2. 石油的裂化 C16H34 C8H18 + C8H16 催化剂 加热、加压 C8H18 C4H10 + C4H8 催化剂 加热、加压 烷烃 烷烃 烯烃 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。 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 产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等 裂化的目的：提高轻质汽油的产量。 此时所得的汽油也叫裂化汽油 石油的综合利用 3. 石油的裂解 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。 主要产物：乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。 C4H10 丁烷 CH4 甲烷 ＋ C3H6 丙烯 催化剂 加热、加压 C2H6 乙烷 C4H10 丁烷 ＋ C2H4 乙烯 催化剂 加热、加压 石油的综合利用 4. 石油的催化重整 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。 目的： ①获得苯、甲苯等重要的化工原料 ②获得副产物氢气 思考：直馏汽油和裂化汽油有什么区别? 如何区分？ 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。 石油的综合利用 石油化工产品 燃料 纺织 医药 农药 日用化妆品 建材 化工 阅读课本P104，了解石油化工产品的用途 石油化工产品的应用 石油的综合利用 (1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物(　　) (2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同(　　) (3)裂化汽油不能用作提取溴的萃取剂(　　) (4)含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃(　　) (5)石油在加热和催化剂的作用下，可通过结构重整，获取苯、甲苯等环状烃(　　) (6)许多性能优异的合成高分子材料的原料为煤、石油和天然气 √ × √ × √ √ 课堂检测 1. 正误判断 石油的综合利用 课堂检测 2. 下列有关石油炼制和煤的利用的说法正确的是（    ） A. 煤的气化、液化和干馏是物理变化 B. 通过石油分馏得到的汽油是纯净物 C. 石油裂解是为了得到乙烯、丙烯等气态短链烃 D. 干馏的产物能提取出苯、甲苯等芳香烃，因为煤中含有苯和甲苯 C 石油的综合利用 课堂检测 3.近年来,我国科学家开发了二氧化碳加氢制汽油技术,该研究被誉为“CO2催化转化领域的突破性进展”,被《自然》杂志选为研究亮点。其转化过程如图所示,下列说法正确的是( ) A.汽油通常由石油的干馏获得 B.制备过程中CO2被还原 C.汽油是由C、H、O元素组成的纯净物 D.制备过程中的反应 Ⅱ 属于化合反应 B 石油的综合利用 课堂检测 4.在人类生产、生活所需能量日益增多的今天,研究化学反应及其能量变化对合理利用常规能源和开发新能源具有十分重要的意义。下列说法中错误的是 ( ) A.天然气、液化石油气和煤是我国目前推广使用的清洁燃料 B.化石能源中的煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，石油是由各种烃类组成的混合物 C.海洋潮汐能、波浪能等新型能源的开发利用对降低碳排放量具有重要意义 D.石油的分馏、裂化、裂解以及煤的干馏和液化都能促使人们更有效地使用化石能源,有利于节能和环保 A 石油的综合利用 课堂检测 5.“生物质”是指由植物或动物生命体衍生得到的物质的总称。作为 人类解决能源危机重要途径之一的“生物质能”,主要指用树木、庄稼、 草类等植物直接或间接提供的能量。古老的刀耕火种、烧柴做饭、烧 炭取暖等粗放用能方式正在被现代科学技术所改变。下面有关生物质 能的说法,不正确的是 ( ) A.利用生物质能就是间接利用太阳能 B.生物质能是可再生的能源 C.生物质能是解决农村能源的重要途径 D.生物质能的缺点是严重污染环境 D 石油的综合利用 课堂小结 干馏 气化 液化 能源 合成材料 分馏 裂化 裂解 煤 石油 天然气 $