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

该高中化学课件聚焦煤、石油和天然气的综合利用，从化石燃料的现状出发，系统讲解其形成、组成及干馏、气化、分馏等加工方法，通过“思考”问题和实验模拟搭建学习支架，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于结合科学思维（对比干馏、分馏等概念的表格辨析）和科学探究与实践（煤干馏实验装置分析练习），强化化学观念中物质转化与性质用途的联系。采用“定义-原理-实例-练习”逻辑链，总结列表化梳理方法与变化类型，助力学生提升学科思维，也为教师提供丰富教学资源。

8.1.3 煤、石油和天然气的综合利用 迄今为止，人类使用的主要能源仍然是化石燃料 煤、石油和天然气在燃烧时能释放能量， 是很好的能源，应用于生活、工业生产各方面 缺点: 不可再生、开发困难、环境污染 工业生产和人类消耗巨大 对化石能源进行综合利用， 提高利用率显得尤为重要，同时可减少环境污染 化石能源如何形成？又如何进行综合利用呢？ 煤的综合利用 1. 煤的形成 在沼泽和森林生长的植物死后，就会腐烂， 并被泥沙覆盖起来，形成很多腐化植物层和泥沙层, 这些腐化植物层屡受到地热和细菌分化作用，就成为煤层 工业的粮食 黑色的金子 我国煤炭资源丰富，石油和天然气资源却相对不足， 煤炭保有储量超过1万亿吨，占我国化石能源总储量的90%以上。 2. 煤的组成 (1) 物质组成 由有机物和少量无机物组成的复杂混合物 (2) 元素组成 主要含有C元素，另有少量H、O、N、S等元素 【思考】若直接将煤作为燃料有什么缺点？ 由于煤中含有N、S等元素，煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣外，还产生废气（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 3. 煤的综合利用—— Ⅰ 煤的干馏 (1) 定义 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 (2) 主要产品 出炉煤气（焦炉气、粗氨水、粗苯） 煤焦油（芳香化合物、酚类、萘、沥青） 焦炭 点燃，导管尖嘴处有淡蓝色火焰 黑褐色粘稠的油状物生成 烟煤粉最后变成黑灰色固体物质 煤的综合利用 【思考】煤属于芳香烃吗？ 煤中不含有苯等芳香烃，在干馏时生成了芳香烃 【思考】如何从煤焦油中获取苯？ 蒸馏 煤焦油：主要是由各种芳香烃组成的液态混合物，根据各种芳香烃的沸点不同，利用蒸馏法进行分离可以得到芳香烃 煤的综合利用 3. 煤的综合利用—— Ⅰ 煤的干馏 课堂练习 【例】某实验小组在实验室中用右图模拟 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_______，可用_______________检验 有机物层可以通过______的方法使其中的重要成分分离出来。 粗氨水 蒸馏 酚酞指示剂 冷却 H2、CO、CH4、C2H4 煤的综合利用 3. 煤的综合利用—— Ⅱ 煤的气化 (1) 定义 将煤转化为可燃性气体的过程 (2)主要原理 C(s) + H2O(g) ==== CO(g) + H2(g) 高温 水煤气 3. 煤的综合利用—— Ⅲ 煤的液化 (1) 直接液化 使煤与H2作用生成液体燃料 (2) 间接液化 气化 煤 催化剂 CO + H2 甲醇 CO + 2H2 CH3OH（甲醇） 催化剂 【思考】煤的气化和液化属于物理变化还是化学变化？煤的干馏呢？ 煤的干馏、煤的气化和液化，都属于化学变化 【石油和天然气的形成】 海洋生物死亡后，遗骸被层层泥沙覆盖 经过复杂的变化形成石油和天然气 天然气的综合利用 1. 主要成分 CH4 (甲烷) 2. 综合利用 (1) 作为清洁型燃料 (2)应用于化工生产 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 点燃 液化天然气公交车 天然气灶 主要用于合成氨和生产甲醇、 以及合成多个碳原子的有机化合物 CH4 C + 2H2 高温 CH4 + H2O(g) CH3OH + H2 催化剂 一定条件 天然气的综合利用 3. 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” 储量巨大的天然气水合物分解和甲烷释放，可能引发地质灾害，加重温室效应 石油的综合利用 1. 物理性质 石油 被称为 “工业的血液” 是一种黑色或深棕色粘稠液体， 有特殊气味，比水稍轻，不溶于水， 无固定沸点。 经过地质普查，在我国960万平方公里土地上，发现有300多个可供勘探石油的沉积岩盆地，沉积岩面积达450万平方千米，约占国土总面积的44%。地质学家估计我国陆上石油的储量大约为3×1011~6×1011吨。 我国还有1.8×104km的海岸线。经过近几年的勘查，先后在渤海、黄海南部、东海、台湾浅海、珠江口、莺歌海、北部湾等海域发现了7个油气盆地，总面积为1.0×107km2。据我国专家估计，我国近海石油的储量约为2×1011~5×1011吨，国外人士估计为2×1011~9×1011吨。 2. 组成 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物 (1) 元素 碳 (83%-87%)、氢(11%-14%)、硫、氮、氧及微量金属元素 (2) 物质 含有1~50个碳原子的烷烃、环烷烃和芳香烃(一般不含烯烃) (3) 状态 固态、液态、气态，大部分是液态烃 C1～C4气态烷烃、 C5～C12的汽油、 C12～C16的煤油 C15～C18的柴油、 C18～C20的润滑油、 C20以上的重油 【思考】如何分离石油中的不同烃？ 石油的综合利用 3. 石油的综合利用 ——Ⅰ 分馏 利用各组分沸点的不同进行分离的过程(多次蒸馏) (1) 原理 (2) 分馏产品 石油 常压 蒸馏 石油气(C4以下) 汽油(C5-C11) 煤油(C11-C16) 柴油(C15-C18) 重油(C20以上) 减压 蒸馏 沥青 润滑油 石蜡 轻质液态油 【注】通过减压蒸馏可以降低重油的沸点，使重油转化为气体挥发 石油的综合利用 【思考】煤的干馏、蒸馏、石油分馏有何区别？ 干馏 蒸馏 分馏 原理 产物 反应类型 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 产物为混合物 产物为单一组分的纯净物 产物为沸点相近的各组分组成的混合物 化学变化 物理变化 物理变化 由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物 常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油 石油的综合利用 石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，尤其是直馏汽油的产量 而含碳原子多的重油却供大于求 因此，需要通过催化裂化过程将重油裂化为汽油等物质，再进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。 石油的综合利用 ——Ⅱ 裂化 (1) 原理 一定条件下，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 (2) 目的 C16H34 十六烷 C8H18 辛烷 ＋ C8H16 辛烯 催化剂 加热、加压 汽油、煤油、柴油、润滑油等 提高轻质汽油（裂化汽油）的产量 (3) 裂化主要产物 【注】石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃 石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃 石油的综合利用 3. 石油的综合利用 ——Ⅲ 裂解 (1) 原理 采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃断裂成小分子烃（小分子烃是有机化工的重要原料） 催化剂 加热、加压 C8H18 辛烷 C4H10 丁烷 ＋ C4H8 丁烯 C2H6 乙烷 ＋ C2H4 乙烯 C4H10 丁烷 催化剂 加热、加压 CH4 甲烷 ＋ C3H6 丙烯 C4H10 丁烷 催化剂 加热、加压 (2) 目的 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料 石油的综合利用 3. 石油的综合利用 ——Ⅳ 催化重整 (1) 原理 苯 甲苯 石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃 (2) 产品 苯、甲苯等重要的化工原材 石油的综合利用 3. 石油的综合利用 【总结】 煤的综合利用 —— 天然气的综合利用 —— 石油的综合利用 —— 干馏、气化、液化 分馏、裂化、裂解、催化重整 作燃料、作化工原料 (均为化学变化) (化学变化) (物理变化) 化石能源的用途 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。 塑料 合成橡胶 合成纤维 纺织品 日用化学品 药物 汽车用化学品 农药 化石能源的用途 在石油工业发展的早期，乙烯和丙烯都曾被当作炼油厂的废气而白白烧掉，聚乙烯和聚丙烯的研制成功使乙烯、丙烯这些曾经的“废弃物”得到了充分利用 塑料、合成橡胶、合成纤维即三大有机合成材料 高分子材料 基础化工原料 更高价值生活用品 化石能源的用途 合成材料的应用与发展，大大方便了人类的生活。但是，合成材料废弃物的急剧增加也带来了环境问题， 废弃塑料带来的“白色污染” 尤为严重。 使用一些新型的、可降解的塑料 减少使用不必要的塑料制品 回收各种废弃塑料 重复使用某些塑料制品 化石能源的用途 在注重节能减排的同时，人们也关注新能源的开发和应用 太阳能 风能 核能 地热能 水能 生物质能 化石能源的用途 生物柴油简介 生物柴油是动植物油脂与甲醇反应产生的一种质量、性质类似于柴油、并可以替代柴油使用的优质清洁燃料。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好、原料来源广泛、可再生等优点。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、整治城市大气污染具有重要的战略意义。 + 甲醇 【课本】P105 1. 下列过程属于物理变化的是（ ） A. 煤的干馏 B. 石油分馏 C. 石油裂化 D. 乙烯聚合 课堂练习 B 例1 有关煤、石油、天然气的综合利用，下列说法正确的是( ) 。 A A.石油是由多种碳氢化合物组成的混合物 B.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料 C.石油裂解的目的是提高轻质油的产量和质量 D.石油的分馏、煤的干馏属于物理变化，煤的气化和煤的液化属于化学变化 课堂练习 【导学案】P128 例1 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 28 例2 有关煤的综合利用示意图如图所示。下列说法错误的是( ) 。 C A.①是对煤隔绝空气加强热使其分解的过程 B.反应②为置换反应 C.从煤焦油中分离出甲苯的过程中，发生 的变化为化学变化 D.物质B为甲醇时，反应③的原子利用率可 达到 课堂练习 【导学案】P128 例2 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 29 1.下列属于可再生能源的是( ) 。 A A.氢能 B.石油 C.煤 D.天然气 课堂练习 【导学案】P129 随堂检测 2.如何实现化石燃料的综合利用，是人类面临的巨大挑战。下列有关化石燃料的说法 不正确的是( ) 。 A A.煤的干馏、石油的分馏均为物理变化 B.天然气是一种清洁的化石燃料 C.石油裂解可获得乙烯、丙烯等重要的化工原料 D.煤的干馏、气化、液化是实现煤的综合利用的主要途径 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 30 3.下列有关煤的叙述不正确的是( ) 。 B A.煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质 B.煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分 C.煤除了含有C元素外，还含有少量的、、、 等元素 D.煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键 课堂练习 【导学案】P129 随堂检测 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 31 4.迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的重要能源，同时它们也是重要的化工 原料。下列关于煤和石油的说法正确的是( ) 。 C A.通过石油分馏可以获得大量的芳香烃 B.石油裂化的目的是得到乙烯、丙烯和苯 C.煤的干馏过程中发生了化学变化 D.煤中含有苯和甲苯，可以通过先干馏后分馏的方法得到苯和甲苯 课堂练习 【导学案】P129 随堂检测 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 32 5.石油是由多种碳氢化合物组成的混合物， 石油精炼可以获得多种化工原料。 请回答下列问题： （1） 由原油获得汽油，分离的方法是 ________________。 蒸馏（或分馏） （2） 得到的汽油中只含7种烃吗？为什么？________________________________。 （3） 石油裂化是为了得到更多的汽油，裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，其 原因是_________________________________________。 不是，因为各种烃都有同分异构体 裂化汽油中含有烯烃，能与发生加成反应 课堂练习 【导学案】P129 随堂检测 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 33 课堂练习 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)煤的气化是使煤转化成清洁燃料的物理过程。(　　) (2)石油的分馏得到的产品是纯净物。(　　) (3)煤的干馏可得到甲烷、苯和氨等物质。(　　) (4)乙烯的化学性质比聚乙烯活泼。(　　) (5)石油的分馏、裂化和裂解都属于化学变化。(　　) × × √ √ × 课堂练习 1.下列关于石油的说法正确的是（ ） 　 A. 石油属于可再生矿物能源 B. 石油主要含有碳、氢两种元素 C．石油裂解气的主要成分是甲烷 D．石油分馏的各馏分均是纯净物 B 石油裂解气的主要成分是乙烯和丙烯等 2、下列变化属于化学变化的是 ( ) A.萃取 B.分馏 C.蒸馏 D．干馏 D 课堂练习 3.煤的干馏实验装置如图所示。下列说法错误的是（ ） 　 A．可用蓝色石蕊试纸检验a层液体中含有的NH3 B．长导管的作用是导气和冷凝 C．从b层液体中分离出苯的操作是分馏 D．c口导出的气体可使新制氯水褪色 A 煤 a b c 课堂练习 4、石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A．仪器W的名称：圆底烧瓶 B．碎瓷片的作用：催化剂 C．冷却水的流向：X进水，Y出水 D．收集到60~150 ℃的馏分为混合物 D 课堂练习 5、某研究性小组为了探究石蜡油分解产物，设计了如下实验方案。下列说法错误的是（ ） A.石蜡是石油减压蒸馏的产物 B.碎瓷片加快了石蜡油的分解 C.酸性高锰酸钾溶液褪色说明 生成了乙烯 D.溴的四氯化碳溶液褐色是 因为发生了加成反应 C 课堂练习 6、2022年2月乌克兰战争以来，国际石油价格不断攀升。6月，国内95号汽油突破10元大关。下列有关石油和汽油说法正确的是（ ） 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 $