8.1 自然资源的开发利用 第3课时（导学案）化学人教版必修第二册

该高中化学导学案聚焦煤、石油和天然气的综合利用，通过生活实例提问（如化纤衣服、汽油原料）和播放“化石燃料的综合利用”视频导入，结合分组讨论、交互动画及表格整理等学习支架，引导学生构建“组成→加工→产品→用途”的认知脉络。 以核心素养为特色，通过分组探究活动落实科学探究与实践，引导学生运用科学思维区分物理变化（分馏）与化学变化（干馏、裂化等），强化化学观念中物质转化与可持续发展。习题分层设计结合考点，助力学生巩固知识，提升分析解决实际问题的能力。

第一节 自然资源的开发利用 课时3 煤、石油和天然气的综合利用 一、知识目标 1.了解煤的组成，认识煤的干馏、气化、液化的原理，掌握各过程的主要产品及用途，理解煤的综合利用对可持续发展的重要意义。 2.知道天然气的主要成分为甲烷，了解可燃冰的组成、应用前景与开发挑战，能说出天然气的化工用途与能源价值。 3.理解石油分馏、催化裂化、催化裂解、催化重整的原理，掌握各类石油加工方式的目的、主要产品及用途，了解石油化工的应用价值，认识生物质资源开发利用的绿色发展方向。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：：能从元素组成和物质转化的角度，分析煤、石油、天然气的组成特点，理解不同加工方式的原理，建立“组成→加工→产品→用途”的认知逻辑。 2.证据推理与模型认知：认识化石能源综合利用过程中化学变化的规律，明确区分物理变化（石油分馏）与化学变化（煤的干馏、气化、液化，石油裂化、裂解等），理解通过化学转化提升资源利用价值的核心思路。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论、问题探究活动，提升合作交流与分析实际问题的能力，能针对提高能源利用效率、减少环境污染提出合理思路。 一、教学重点 1.煤、石油和天然气的综合利用。 二、教学难点 1.煤、石油和天然气的综合利用。 一、煤 ①煤的组成 煤的组成 元素：除含有___________元素以外，还含有少量___________等元素 物质：由___________和___________组成的复杂的混合物 ②燃煤面临的问题 直接燃煤会产生一些大气污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。因此燃煤面临的主要问题为①如何降低燃煤污染、提高燃煤的热效率；②煤的综合利用。 二、石油 (1)石油的成分 石油是一种黄绿色至黑褐色的粘稠液体，主要是_____、_____和_____组成的混合物，其中还含有少量不属于烃的物质。 (2)石油的综合利用 ①石油的分馏：利用石油中各组分_____的不同进行分离的过程，分馏后可获得_____、_____、_____等含碳原子少的轻质油。 ②石油的裂化 a．目的：提高_____的产量和质量。 b．原理(以C16H34为例)： C16H34_____。 ③石油的裂解 a．目的：生成_____等气态化工原料。 b．原理：C8H18_____。 C4H10_____。 ④石油的催化重整 a．目的：使_____转化为_____。 b．产品：_____或_____等化工原料。 一、新课导入 【生活互动提问】想一想：你身上穿的化纤衣服、出行用的汽油、做饭用的天然气、日常用的塑料水杯，这些物品最基础的原料来自哪里？和同桌交流后写下你的观点： 【播放视频】化石燃料的综合利用 【学生答案】： 【核心问题】化石燃料是不可再生资源，直接燃烧煤存在能源利用率低、污染大的问题，如何最大化利用化石燃料，既获得清洁的能源和多样的化工产品，又减少污染，助力可持续发展？我们一起分组探究。 【学生答案】： 二、煤的综合利用 任务1：请同学们分组讨论如何提高煤的燃烧效率，减少环境污染？ 【教师提问】：请同学们前后4人为一组，讨论2个问题：①煤的主要组成是什么？②直接燃烧煤有哪些弊端？你想到哪些方法可以提高煤的燃烧效率、减少环境污染？ 【学生答案】： 【交互动画】煤的综合利用 【总结讲解】 一、煤的综合利用 1.煤的组成 任务2：请同学们分组讨论煤的干馏 【交互动画】煤的干馏 【教师提问】：：什么是煤的干馏？请同学们阅读教材相关内容，思考两个问题：①煤的干馏需要什么条件？②煤干馏得到哪些产物，各有什么用途？ 【学生答案】： 【播放视频】煤的干馏 【总结讲解】 一、煤的综合利用 2.煤的综合利用 ⑴煤的干馏： ①煤的干馏是 ②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 煤焦油 焦炭 任务3：请同学们分组讨论煤的气化、煤的液化 【教师提问】：除了干馏，我们还可以将煤转化为气态和液态燃料，请同学们阅读教材，写出煤气化的主要反应方程式，区分两种液化方式。 【学生答案】：1. 定义： 2. 定义： 直接液化： 间接液化： 【总结讲解】 一、煤的综合利用 2.煤的综合利用 ⑵煤的气化 ①煤的气化是 ②主要反应： (3)煤的液化 ①直接液化： ②间接液化： 三、 石油和天然气的综合利用 任务1：请同学们分组探讨阅读下列资料卡片，你得到什么启示？ 【教师提问】：1.天然气的主要成分是什么？天然气有哪些用途？ 2.什么是可燃冰？开发可燃冰有哪些优势，又面临哪些挑战？ 【学生答案】 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 1. 天然气组成—— 任务2：请同学们分组探讨石油的综合利用。 【播放视频】石油的综合利用 【教师提问】：1.根据沸点不同分离混合物的方法是什么？石油分馏的原理是什么？分馏属于物理变化还是化学变化？ 2.石油分馏分为哪两类？可以得到哪些常见产品？得到的馏分是纯净物还是混合物？ 【学生回答】： 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 2.石油的综合利用 ⑴石油的分馏 任务3：请同学们分组探讨石油炼制的主要产品和用途。 【交互动画】石油炼制的主要产品和用途 【教师提问】：我们对汽油等轻质燃料的需求量很大，石油分馏得到的重油产量高、价值低，如何得到更多轻质汽油呢？ 【学生答案】： 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 2.石油的综合利用 ⑵催化裂化 ①裂化的目的: ②例如： ⑶催化裂解 ①裂解的目的: ②例如： ⑷催化重整 任务4：请同学们分组讨论石油化工产品的应用及投入产出 【交互动画】石油化工产品的应用及投入产出 【教师提问】： 石油分馏得到的重油产量高、价值低，而我们对轻质汽油的需求量很大，如何得到更多轻质燃料？整理下表，对比不同石油深加工方式： 加工方式 原理 加工目的 变化类型 催化裂化 催化裂解 催化重整 【学生答案】： 加工方式 原理 加工目的 变化类型 催化裂化 催化裂解 催化重整 任务5：请同学们分组讨论生物质资源的利用。 【教师提问】：化石燃料是不可再生能源，为了实现化学工业的可持续发展，我们可以开发什么替代资源？什么是生物质资源？它的利用有什么优势？ 【交互动画】生物质资源的利用 【学生答案】： 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 3.生物质资源的利用 一、煤的综合利用 1.煤的组成 ①煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。 ②通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。 2.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。 ⑴煤的干馏： ①煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。 ②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 ⑵煤的气化 ①煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。 ②主要反应： (3)煤的液化 将煤转化为液体燃料的过程。 ①直接液化： 使煤与H2作用生成液体燃料。 ②间接液化： 一般是先转化为一氧化碳和氢气，然后在催化剂的作用下合成甲醇等。 二、石油和天然气的综合利用 1. 天然气组成——主要成分是甲烷 ①燃料——清洁能源 ②化工原料：生产甲醇、合成两碳或多碳有机物 2.石油的综合利用 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂。 ⑴石油的分馏 ①利用各组分沸点的不同进行分离的过程。 ②分馏分为常压分馏，减压分馏 ⑵催化裂化 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。 ①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。 ②例如： ⑶催化裂解 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。 ①裂解的目的: 获得乙烯、丙烯等小分子烃。 ②例如： ⑷催化重整 通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃。 ⑸石油深加工方式： 加工方式 原理 加工目的 变化类型 催化裂化 加热、催化剂条件下，将相对分子质量大、沸点高的长链烃断裂为相对分子质量小、沸点低的短链烃 提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量 化学变化 催化裂解 采用比裂化更高的温度，将长链烃断裂为乙烯、丙烯等短链小分子烃 获得乙烯、丙烯等小分子化工原料 化学变化 催化重整 通过催化剂作用调整烃的结构，将链状烃转化为环状烃 获得芳香烃，提高汽油的品质 化学变化 3.生物质资源的利用 开发生物质资源替代化石能源，是绿色可持续发展的新方向 1.下列关于煤的描述正确的是 A．煤的气化、液化和干馏是煤的综合利用主要方法 B．煤的气化、液化是物理变化，煤的干馏是化学变化 C．煤是混合物，其中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物 D．煤的干馏是利用物质沸点不同将有机物分离 2．下列关于石油的说法不正确的是 A．石油主要含C、H两种元素 B．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物 C．石油有固定的熔点 D．石油分馏得到的汽油是混合物 3.下列关于石油加工的叙述中，不正确的是 A．石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物 B．石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量 C．石油裂解的原料是石油分馏产物，包括石油气 D．石油的分馏是物理变化过程 4.下面关于煤、石油、天然气知识的思维导图中表述正确的是 A．A B．B C．C D．D 5.某研究性学习小组所做的石蜡油(17个碳原子以上的烷烃)分解实验如图所示。下列有关说法不正确的是 A．装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液，发生氧化反应 B．石蜡油分解生成的气体中只有烯烃 C．十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时，二者物质的量之比为1∶8 D．装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂 考点1煤的综合利用 1．下列关于煤的综合利用的说法正确的是 A．煤的气化、液化和干馏都属于物理变化 B．煤的气化产物既可以直接作为燃料，也可以合成液体燃料 C．煤的液化就是将煤转化为液态 D．煤中含有苯、甲苯和二甲苯等有机物 2.于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，蓄藏阳和意最深，爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”，下列有关说法中错误的是 A．煤的干馏是化学变化，煤的液化是物理变化 B．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 C．煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气 D．煤经过气化和液化可转化为清洁燃料 3.（23-24高一下·辽宁·期末）有关煤的综合利用如图所示，下列说法错误的是 A．焦炉气中含有甲烷，二氯甲烷没有同分异构体证明甲烷是正四面体形不是平面正方形 B．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有氢、氧、氮、硫等元素 C．煤焦油中含有苯、甲苯等有机物，苯的结构简式为，它代表相邻碳原子之间以单、双键交替结合 D．煤的间接液化一般是先把煤转化为和，然后生成液体燃料。若为甲醇时，原子利用率可达到100% 考点2 石油和天然气的综合利用 4.下列有关环境和能源的说法错误的是 A．天然气是比较清洁的化石燃料 B．酸雨对农作物、桥梁、建筑物等有破坏作用 C．由于新能源开发，可以无节制地使用石油资源 D．生活中常用的汽油、煤油、柴油都是石油产品 5．下列说法正确的是 A．石油分馏是化学变化 B．石油裂解得到的汽油是纯净物 C．天然气是一种清洁的化石燃料 D．煤的液化是物理变化 6．如图是以石油为原料的部分转化流程图，下列说法正确的是 A．反应①、④属于取代反应 B．反应②、③属于加成反应 C．石油的分馏和汽油裂解均属于化学变化 D．1 mol丙烯最多与发生加成反应 （更多的见分层作业) / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 自然资源的开发利用 课时3 煤、石油和天然气的综合利用 一、知识目标 1.了解煤的组成，认识煤的干馏、气化、液化的原理，掌握各过程的主要产品及用途，理解煤的综合利用对可持续发展的重要意义。 2.知道天然气的主要成分为甲烷，了解可燃冰的组成、应用前景与开发挑战，能说出天然气的化工用途与能源价值。 3.理解石油分馏、催化裂化、催化裂解、催化重整的原理，掌握各类石油加工方式的目的、主要产品及用途，了解石油化工的应用价值，认识生物质资源开发利用的绿色发展方向。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：：能从元素组成和物质转化的角度，分析煤、石油、天然气的组成特点，理解不同加工方式的原理，建立“组成→加工→产品→用途”的认知逻辑。 2.证据推理与模型认知：认识化石能源综合利用过程中化学变化的规律，明确区分物理变化（石油分馏）与化学变化（煤的干馏、气化、液化，石油裂化、裂解等），理解通过化学转化提升资源利用价值的核心思路。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论、问题探究活动，提升合作交流与分析实际问题的能力，能针对提高能源利用效率、减少环境污染提出合理思路。 一、教学重点 1.煤、石油和天然气的综合利用。 二、教学难点 1.煤、石油和天然气的综合利用。 一、煤 ①煤的组成 煤的组成 元素：除含有___________元素以外，还含有少量___________等元素 物质：由___________和___________组成的复杂的混合物 ②燃煤面临的问题 直接燃煤会产生一些大气污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。因此燃煤面临的主要问题为①如何降低燃煤污染、提高燃煤的热效率；②煤的综合利用。 【答案】 碳 氢、氯、氮、硫 有机化合物 无机物 二、石油 (1)石油的成分 石油是一种黄绿色至黑褐色的粘稠液体，主要是_____、_____和_____组成的混合物，其中还含有少量不属于烃的物质。 (2)石油的综合利用 ①石油的分馏：利用石油中各组分_____的不同进行分离的过程，分馏后可获得_____、_____、_____等含碳原子少的轻质油。 ②石油的裂化 a．目的：提高_____的产量和质量。 b．原理(以C16H34为例)： C16H34_____。 ③石油的裂解 a．目的：生成_____等气态化工原料。 b．原理：C8H18_____。 C4H10_____。 ④石油的催化重整 a．目的：使_____转化为_____。 b．产品：_____或_____等化工原料。 【答案】(1) 气态烃 液态烃 固态烃 (2) 沸点 汽油 柴油 煤油 汽油 乙烯 链状烃 环状烃 苯 甲苯 一、新课导入 【生活互动提问】想一想：你身上穿的化纤衣服、出行用的汽油、做饭用的天然气、日常用的塑料水杯，这些物品最基础的原料来自哪里？和同桌交流后写下你的观点： 【播放视频】化石燃料的综合利用 【学生答案】：这些物品的基础原料都来自煤、石油、天然气三大化石燃料。 【核心问题】化石燃料是不可再生资源，直接燃烧煤存在能源利用率低、污染大的问题，如何最大化利用化石燃料，既获得清洁的能源和多样的化工产品，又减少污染，助力可持续发展？我们一起分组探究。 【学生答案】：煤、石油和天然气的综合利用。 二、煤的综合利用 任务1：请同学们分组讨论如何提高煤的燃烧效率，减少环境污染？ 【教师提问】：请同学们前后4人为一组，讨论2个问题：①煤的主要组成是什么？②直接燃烧煤有哪些弊端？你想到哪些方法可以提高煤的燃烧效率、减少环境污染？ 【学生答案】： 1： 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，元素组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素，还含有无机矿物质。 2：弊端：直接燃烧煤热效率低，会产生硫氧化物、烟尘等污染物，易引发酸雨等环境问题； 改进方法：对煤进行脱硫处理；将煤磨成粉末使其燃烧更充分；将煤转化为气体。 液体燃料后再燃烧等。 【交互动画】煤的综合利用 【总结讲解】 一、煤的综合利用 1.煤的组成 ①煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。 ②通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。 任务2：请同学们分组讨论煤的干馏 【交互动画】煤的干馏 【教师提问】：：什么是煤的干馏？请同学们阅读教材相关内容，思考两个问题：①煤的干馏需要什么条件？②煤干馏得到哪些产物，各有什么用途？ 【学生答案】：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化，整个过程有新物质生成，属于化学变化；这里“隔绝空气”是核心条件，如果不隔绝空气，煤会直接燃烧，无法得到分解产物。 【播放视频】煤的干馏 【总结讲解】 一、煤的综合利用 2.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。 ⑴煤的干馏： ①煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。 ②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 任务3：请同学们分组讨论煤的气化、煤的液化 【教师提问】：除了干馏，我们还可以将煤转化为气态和液态燃料，请同学们阅读教材，写出煤气化的主要反应方程式，区分两种液化方式。 【学生答案】：1. 定义：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程； 主要反应产物为水煤气。 2. 定义：将煤转化为液体燃料的过程，就是煤的液化； 直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料； 间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等液体燃料。 【总结讲解】 一、煤的综合利用 2.煤的综合利用 ⑵煤的气化 ①煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。 ②主要反应： (3)煤的液化 将煤转化为液体燃料的过程。 ①直接液化： 使煤与H2作用生成液体燃料。 ②间接液化： 一般是先转化为一氧化碳和氢气，然后在催化剂的作用下合成甲醇等。 三、 石油和天然气的综合利用 任务1：请同学们分组探讨阅读下列资料卡片，你得到什么启示？ 【教师提问】：1.天然气的主要成分是什么？天然气有哪些用途？ 2.什么是可燃冰？开发可燃冰有哪些优势，又面临哪些挑战？ 【学生答案】1. 天然气主要成分是甲烷；用途： ①作清洁能源，作为燃料； ②作化工原料，用来生产甲醇，合成多碳有机化合物。 2. 可燃冰是天然气水合物，是甲烷和水形成的结晶物；优势：储量巨大的高效清洁能源，我国可燃冰开采技术处于世界领先水平，有望成为未来重要能源；挑战：开采难度大，开采不当会诱发海底地质灾害，甲烷泄漏会加重温室效应。 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 1. 天然气组成——主要成分是甲烷 ①燃料——清洁能源 ②化工原料：生产甲醇、合成两碳或多碳有机物 任务2：请同学们分组探讨石油的综合利用。 【播放视频】石油的综合利用 【教师提问】：1.根据沸点不同分离混合物的方法是什么？石油分馏的原理是什么？分馏属于物理变化还是化学变化？ 2.石油分馏分为哪两类？可以得到哪些常见产品？得到的馏分是纯净物还是混合物？ 【学生回答】： 1. 该方法是分馏；石油分馏的原理是利用石油中各组分的沸点不同，分离得到不同沸点范围的产物；分馏过程没有新物质生成，属于物理变化。 2. 分为常压分馏和减压分馏；可以得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、沥青等产品； 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 2.石油的综合利用 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂。 ⑴石油的分馏 ①利用各组分沸点的不同进行分离的过程。 ②分馏分为常压分馏，减压分馏 任务3：请同学们分组探讨石油炼制的主要产品和用途。 【交互动画】石油炼制的主要产品和用途 【教师提问】：我们对汽油等轻质燃料的需求量很大，石油分馏得到的重油产量高、价值低，如何得到更多轻质汽油呢？ 【学生答案】可以把长链的大分子烃断裂成小分子烃。 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 2.石油的综合利用 ⑵催化裂化 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。 ①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。 ②例如： ⑶催化裂解 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。 ①裂解的目的: 获得乙烯、丙烯等小分子烃。 ②例如： ⑷催化重整 通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃。 任务4：请同学们分组讨论石油化工产品的应用及投入产出 【交互动画】石油化工产品的应用及投入产出 【教师提问】： 石油分馏得到的重油产量高、价值低，而我们对轻质汽油的需求量很大，如何得到更多轻质燃料？整理下表，对比不同石油深加工方式： 加工方式 原理 加工目的 变化类型 催化裂化 催化裂解 催化重整 【学生答案】： 加工方式 原理 加工目的 变化类型 催化裂化 加热、催化剂条件下，将相对分子质量大、沸点高的长链烃断裂为相对分子质量小、沸点低的短链烃 提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量 化学变化 催化裂解 采用比裂化更高的温度，将长链烃断裂为乙烯、丙烯等短链小分子烃 获得乙烯、丙烯等小分子化工原料 化学变化 催化重整 通过催化剂作用调整烃的结构，将链状烃转化为环状烃 获得芳香烃，提高汽油的品质 化学变化 任务5：请同学们分组讨论生物质资源的利用。 【教师提问】：化石燃料是不可再生能源，为了实现化学工业的可持续发展，我们可以开发什么替代资源？什么是生物质资源？它的利用有什么优势？ 【交互动画】生物质资源的利用 【学生答案】：可以开发生物质资源替代化石能源；生物质资源主要包括农林废弃物、生产生活有机废弃物，可以通过物理、化学、生物方法转化为燃料、材料和化工原料；优势：生物质资源是可再生资源，用生物质替代化石燃料的生产路线是绿色可持续的发展方向，符合我国双碳目标的要求，能减少碳排放，缓解环境压力。 【总结讲解】 二、石油和天然气的综合利用 3.生物质资源的利用 开发生物质资源替代化石能源，是绿色可持续发展的新方向。 一、煤的综合利用 1.煤的组成 ①煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。 ②通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。 2.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。 ⑴煤的干馏： ①煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。 ②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 ⑵煤的气化 ①煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。 ②主要反应： (3)煤的液化 将煤转化为液体燃料的过程。 ①直接液化： 使煤与H2作用生成液体燃料。 ②间接液化： 一般是先转化为一氧化碳和氢气，然后在催化剂的作用下合成甲醇等。 二、石油和天然气的综合利用 1. 天然气组成——主要成分是甲烷 ①燃料——清洁能源 ②化工原料：生产甲醇、合成两碳或多碳有机物 2.石油的综合利用 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂。 ⑴石油的分馏 ①利用各组分沸点的不同进行分离的过程。 ②分馏分为常压分馏，减压分馏 ⑵催化裂化 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。 ①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。 ②例如： ⑶催化裂解 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。 ①裂解的目的: 获得乙烯、丙烯等小分子烃。 ②例如： ⑷催化重整 通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃。 ⑸石油深加工方式： 加工方式 原理 加工目的 变化类型 催化裂化 加热、催化剂条件下，将相对分子质量大、沸点高的长链烃断裂为相对分子质量小、沸点低的短链烃 提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量 化学变化 催化裂解 采用比裂化更高的温度，将长链烃断裂为乙烯、丙烯等短链小分子烃 获得乙烯、丙烯等小分子化工原料 化学变化 催化重整 通过催化剂作用调整烃的结构，将链状烃转化为环状烃 获得芳香烃，提高汽油的品质 化学变化 3.生物质资源的利用 开发生物质资源替代化石能源，是绿色可持续发展的新方向 1.下列关于煤的描述正确的是 A．煤的气化、液化和干馏是煤的综合利用主要方法 B．煤的气化、液化是物理变化，煤的干馏是化学变化 C．煤是混合物，其中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物 D．煤的干馏是利用物质沸点不同将有机物分离 【答案】A 【解析】A．煤的气化（转化为可燃气体）、液化（转化为液体燃料）和干馏（隔绝空气加强热分解）是煤综合利用的三种主要方法，故A正确。 B．煤的气化和液化涉及化学反应（如气化生成CO、H2，液化加氢改性），均为化学变化；干馏也是化学变化（分解反应），“气化、液化是物理变化”的说法错误，故B错误。 C．煤是复杂混合物，但不含苯、甲苯等有机物，这些物质需通过干馏等加工过程才能得到，故C错误。 D．煤的干馏是化学变化（分解生成焦炭、煤焦油等），而利用沸点差异分离物质属于分馏（物理变化），D混淆了干馏与分馏，故D错误。 故选A。 2．下列关于石油的说法不正确的是 A．石油主要含C、H两种元素 B．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物 C．石油有固定的熔点 D．石油分馏得到的汽油是混合物 【答案】C 【解析】A．石油是复杂的混合物，由烷烃、环烷烃、芳香烃等多种烃类组成，主要含C、H两种元素，A正确； B．石油是复杂的混合物，由烷烃、环烷烃、芳香烃等多种烃类组成，B正确； C．混合物没有固定的熔沸点，C错误； D．石油分馏是根据不同烃类的沸点差异进行分离的物理过程，石油是复杂的混合物，汽油是其中的一个馏分，主要含有碳原子数为5～11的烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物，D正确； 故答案选C。 3.下列关于石油加工的叙述中，不正确的是 A．石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物 B．石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量 C．石油裂解的原料是石油分馏产物，包括石油气 D．石油的分馏是物理变化过程 【答案】A 【解析】A．石油分馏是利用组分沸点不同分离石油，产物（如汽油、煤油）是沸点范围相近的混合物，而非纯净物，A错误。 B．裂化通过大分子烃断裂提高轻质燃油（如汽油）的产量和质量，B正确。 C．裂解以分馏产物（含石油气）为原料深度分解制烯烃，C正确。 D．分馏仅通过沸点差异分离组分，无新物质生成，属于物理变化，D正确。 故选：A。 4.下面关于煤、石油、天然气知识的思维导图中表述正确的是 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【解析】A．煤的干馏有新物质生成，属于化学变化，A错误； B．甲烷是天然气的主要成分，B正确； C．化石燃料是不可再生能源，C错误； D．汽油中含多种成分，是混合物，D错误； 单选B。 5.某研究性学习小组所做的石蜡油(17个碳原子以上的烷烃)分解实验如图所示。下列有关说法不正确的是 A．装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液，发生氧化反应 B．石蜡油分解生成的气体中只有烯烃 C．十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时，二者物质的量之比为1∶8 D．装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂 【答案】B 【分析】装置I中发生石蜡油的分解实验，装置II中用冰水冷凝产物，装置III中为酸性高锰酸钾溶液，检验还原性烯烃的存在。 【解析】A．装置II中逸出的气体通入高锰酸钾溶液，烯烃将发生氧化反应，A正确； B．石蜡油发生的是裂解反应，所以分解生成的气体中既有烯烃，又有烷烃，B不正确； C．十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时，按每两个碳原子作为一组，将碳碳单键打断，共可断为9截，其中8截为乙烯，一截为乙烷，乙烷与乙烯物质的量之比为1:8，C正确； D．装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂，D正确。 故选B。 考点1煤的综合利用 1．下列关于煤的综合利用的说法正确的是 A．煤的气化、液化和干馏都属于物理变化 B．煤的气化产物既可以直接作为燃料，也可以合成液体燃料 C．煤的液化就是将煤转化为液态 D．煤中含有苯、甲苯和二甲苯等有机物 【答案】B 【解析】A．煤的气化是让煤在高温条件下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳，煤的液化是利用煤制取甲醇的反应，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使煤发生复杂的化学反应的过程，三者都属于化学变化，A错误； B．煤的气化是让煤在高温条件下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳可以作为燃料直接燃烧，氢气和一氧化碳可以合成液体燃料甲醇，B正确； C．煤的液化是利用煤制取甲醇的反应，C错误； D．煤是有无机物和有机物组成的复杂的混合物，通过干馏和得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，D错误； 故选B。 2.于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，蓄藏阳和意最深，爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”，下列有关说法中错误的是 A．煤的干馏是化学变化，煤的液化是物理变化 B．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 C．煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气 D．煤经过气化和液化可转化为清洁燃料 【答案】A 【解析】A．煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，是化学变化；煤的液化是把煤和氢气作用生成液态燃料或将煤先转化为CO和氢气，然后在催化剂作用下合成甲醇等，是化学变化，故A错误； B．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，故B正确； C．煤中含有硫元素，燃烧煤时会产生二氧化硫，煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气，故C正确； D．煤的气化将煤转化为可燃性气体的过程，煤的液化是把煤和氢气作用生成液态燃料或将煤先转化为CO和氢气，然后在催化剂作用下合成甲醇等，煤经过气化和液化可转化为清洁燃料，故D正确； 故选A。 3.（23-24高一下·辽宁·期末）有关煤的综合利用如图所示，下列说法错误的是 A．焦炉气中含有甲烷，二氯甲烷没有同分异构体证明甲烷是正四面体形不是平面正方形 B．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有氢、氧、氮、硫等元素 C．煤焦油中含有苯、甲苯等有机物，苯的结构简式为，它代表相邻碳原子之间以单、双键交替结合 D．煤的间接液化一般是先把煤转化为和，然后生成液体燃料。若为甲醇时，原子利用率可达到100% 【答案】C 【分析】煤干馏生成焦炉气、煤焦油和焦炭，则固体A为焦炭；焦炭与水在高温下生成水煤气，主要成分为和，水煤气在催化剂作用下可以生成甲醇等液体燃料。 【解析】A．焦炉气中含有甲烷，甲烷的空间结构可能为平面正方形或正四面体，若二氯甲烷没有同分异构体，说明甲烷不是平面结构，而是正四面体，A正确； B．煤中组成元素以碳元素为主，还含有氢、氧、氮、硫等元素，属于由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，B正确； C．煤焦油中含有苯、甲苯等有机物，苯的结构简式为，分子中6个碳原子之间的碳碳键完全相同，是介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键，C错误； D．煤的间接液化一般是先把煤转化为水煤气，主要成分为和，然后生成液体燃料，若为甲醇，则反应为，该反应的原子利用率为100%，D正确； 答案选C。 考点2 石油和天然气的综合利用 4.下列有关环境和能源的说法错误的是 A．天然气是比较清洁的化石燃料 B．酸雨对农作物、桥梁、建筑物等有破坏作用 C．由于新能源开发，可以无节制地使用石油资源 D．生活中常用的汽油、煤油、柴油都是石油产品 【答案】C 【解析】A．天然气的燃烧产物是二氧化碳和水，对环境无污染，含氢量高，属于比较洁净的化石燃料，故A正确； B．酸雨的酸性对地表植被、河流中的微生物、农作物、建筑、桥梁都有破坏作用，故B正确； C．新能源开发，可以减少对石油资源的利用，并不能无节制地使用石油资源，故C错误； D．生活中常用的汽油、煤油、柴油都属于石油的分馏产品，故D正确； 答案C。 5．下列说法正确的是 A．石油分馏是化学变化 B．石油裂解得到的汽油是纯净物 C．天然气是一种清洁的化石燃料 D．煤的液化是物理变化 【答案】C 【解析】A．石油分馏是根据物质沸点的不同分离液体混合物，没有新物质产生，发生的是物理变化，故A错误； B．石油裂解得到的汽油中含有多种烯烃，属于混合物，故B错误； C．天然气的主要成分是甲烷，天然气燃烧产生的是H2O、CO2，不会造成污染，无固体残渣，因此是一种清洁的化石燃料，故C正确； D．煤液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料、化工原料和产品的先进洁净煤技术，煤的液化得到的气体燃料，是化学变化，故D错误； 答案选C。 6．如图是以石油为原料的部分转化流程图，下列说法正确的是 A．反应①、④属于取代反应 B．反应②、③属于加成反应 C．石油的分馏和汽油裂解均属于化学变化 D．1 mol丙烯最多与发生加成反应 【答案】D 【分析】石油分馏得到汽油，汽油裂解得到不饱和烃，乙烯与硫酸发生加成反应生成C2H5—O—SO3H，加水水解生成硫酸和乙醇，丙烯与氯气在500℃发生取代反应生成3－氯－1－丙稀，再与溴发生加成反应生成CH2ClCHBrCH2Br； 【解析】A．反应①是乙烯与硫酸发生加成反应生成C2H5—O—SO3H，不是取代反应；反应④是3－氯－1－丙稀与溴的加成反应，A错误； B．反应②是C2H5—O—SO3H与水反应生成乙醇和硫酸，属于取代反应；反应③是丙烯与氯气在500℃下发生取代反应，B错误； C．石油的分馏是利用各成分沸点不同进行分离的过程，属于物理变化；汽油裂解是将相对分子质量较大的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程，属于化学变化，C错误； D．丙烯的结构简式为CH2=CH—CH3，分子中含有1个碳碳双键，1个碳碳双键最多与1个Br2分子发生加成反应，所以1mol丙烯最多与1molBr2发生加成反应，D正确； 故选D。 （更多的见分层作业) / 学科网（北京）股份有限公司 $