7.2化石能源的综合利用课件--2026-2027学年九年级化学人教版上册

该初中化学课件围绕化石能源的综合利用展开，涵盖石油、煤、天然气的形成、组成及综合利用，通过“这些东西从哪里来？”的情境提问导入，以“形成-组成-利用-产物用途”为脉络，衔接分馏与干馏对比及新能源介绍，构建完整知识支架。 其亮点在于情境化导入结合探究活动，运用“工业的血液”“工业的粮食”等比喻及分馏与干馏对比表格，体现科学思维与科学探究，如石油分馏原理探究、氢气实验室制法装置图分析，帮助学生建立化学观念，激发科学态度，教师可高效开展教学。

第七单元 课题2 化石能源的综合利用 九年级化学（人教版） 1.7.2013 同学们好！今天我们将一起探索一个与我们生活息息相关的重要话题——化石能源的综合利用。从我们乘坐的汽车，到我们身上穿的衣服，很多东西都源于这些深埋地下的宝藏。让我们一起揭开它们的神秘面纱吧！ ‹#› 情境导入：这些东西从哪里来？ 从化工厂的原料加工，到飞机高铁的燃料供给；从治病救人的药品，到日常使用的塑料用品，化学物质渗透在我们生活的方方面面。 我们的衣食住行，似乎都离不开各种各样的人工合成材料。但你是否想过，这些功能迥异的物品，竟然拥有同一个“祖先”？它究竟是什么？ 答案：石油！ 它被誉为“工业的血液”，不仅是全球最重要的能源，更是现代有机化学工业的核心原料，支撑起了我们丰富多彩的物质世界。 1.7.2013 请看大屏幕上的这些图片，色彩鲜艳的衣服、轻便的塑料杯、治病救人的药品，还有飞驰的汽车和飞机。大家有没有想过，这些看似无关的东西，它们最初的源头是什么？没错，它们都来自于被誉为“工业血液”的石油。今天，我们就来深入了解石油是如何变身为这些我们生活中不可或缺的物品的。 ‹#› 工业的血液——石油 01. 漫长的形成过程 石油并非一蹴而就，而是古代动植物遗体在地下深处，经过数千万甚至数亿年的高温、高压和复杂的化学变化逐渐形成的。 02. 独特的外观状态 它通常呈现黑色或深褐色，是一种黏稠的液体，带有特殊的气味。其密度一般比水小，不溶于水，部分成分有挥发性和可燃性。 03. 复杂的化学组成 石油的主要成分是碳(C)和氢(H)两种元素，还含有少量硫、氧、氮等。它不是单一物质，而是由多种碳氢化合物组成的混合物。 04. 核心的工业地位 石油不仅是当今世界最重要的化石燃料，提供交通和工业动力；更是现代化学工业的基础，被广泛用于生产塑料、合成纤维、医药、化肥等关键产品。 1.7.2013 首先，我们来认识一下石油。它是由古代生物遗体经过千百万年的地质变化形成的，是一种复杂的混合物，主要成分是碳和氢。它不仅是重要的燃料，更是现代化学工业的基础原料，地位举足轻重。 ‹#› 探究一：石油的分馏 既然石油是由多种物质组成的混合物，我们究竟该如何从中提取出有用的物质呢？ 核心原理：沸点差异分离法 利用石油中各成分的沸点不同，将石油加热，使沸点低的成分先汽化，再经冷凝液化分离出来；随着温度升高，沸点高的成分再依次汽化、冷凝分离。 关键认知：属于物理变化 整个分馏过程只是将石油中的原有成分进行分离，没有新的物质生成，因此石油分馏是物理变化。 产物特点：仍为混合物 分馏得到的汽油、煤油、柴油等馏分，都只是沸点范围不同的烃类混合物。 1.7.2013 既然石油是混合物，我们如何从中获取有用的物质呢？这就要用到一种关键技术——分馏。它的原理很简单，就是利用石油中各种成分的沸点不同，通过加热让它们先后变成气体，再分别冷凝收集。这个过程没有新物质生成，所以是物理变化。 ‹#› 石油分馏产物及其用途（一）：轻装上阵 01. 石油气 (LPG) 主要成分为丙烷、丁烷等低碳烃类。作为清洁高效的燃料，广泛应用于居民家庭烹饪与取暖；同时也是重要的石油化工基础原料，可用于生产塑料、合成橡胶等产品。 02. 汽油 具有沸点低、易挥发、能量密度高的特点。是全球用量最大的轻质石油产品，主要用作汽车、摩托车、快艇等点燃式内燃机交通工具的核心燃料，驱动现代交通体系运转。 石油气与汽油作为石油分馏的“轻量级”产物，沸点低、易获取，直接构成了现代生活与交通的能源基石。 1.7.2013 石油分馏首先得到的是沸点最低的气体和液体。石油气，也就是我们家里用的液化气，是重要的家庭燃料。而汽油，因为它易挥发、能量高，成为了汽车等交通工具的主要动力来源。 ‹#› 石油分馏产物及其用途（二）：动力之源 01. 煤油 特点：沸点比汽油高，燃烧性能稳定。 用途：主要用作飞机燃料（航空煤油），也可作为煤油炉、煤油灯的燃料，广泛应用于航空领域及部分民用场景。 02. 柴油 特点：沸点更高，能量密度大，燃油效率出色。 用途：是卡车、轮船、拖拉机等重型交通工具和农业、工业机械的核心燃料，是现代物流与基础工业的“动力心脏”。 1.7.2013 随着温度升高，我们得到沸点更高的煤油和柴油。煤油是飞机的“口粮”，也就是航空煤油。而能量密度更大的柴油，则驱动着重型卡车、轮船等大型机械，是工业运输的重要动力。 ‹#› 石油分馏产物及其用途（三）：工业的润滑剂 01. 润滑油 从石油中提炼出的黏稠液体，具有良好的抗磨、冷却和密封性能，是机械设备运转不可或缺的“血液”。 核心用途：广泛应用于各类发动机、齿轮箱、轴承等关键部件，有效减少机器部件之间的摩擦与磨损，起到润滑、防锈和散热的保护作用，延长设备使用寿命。 02. 石蜡 石油分馏得到的固体烃类混合物，通常为白色或淡黄色半透明固体，化学性质稳定，无臭无味。 核心用途：常用于制造日常生活中的蜡烛、蜡笔、防水包装纸涂层；在工业上还可用于生产火柴、纤维板、篷帆布，以及作为某些食品、药品的包装材料。 1.7.2013 分馏继续进行，我们会得到更黏稠的润滑油，它是机器的“关节液”，能有效减少磨损。而常温下呈固体的石蜡，则被我们制成了蜡烛、蜡笔等日常用品。 ‹#› 石油分馏产物及其用途（四）：铺路的基石 宽阔平整的沥青公路是现代交通的基础，这种黑色的路面材料正是源自石油分馏的最后产物——沥青，它让我们的出行更加平稳顺畅。 物质特性：固态黑金 沥青是石油分馏后的残余物，常温下呈现黑色或黑褐色固体状态，具有极高的熔点和热稳定性，化学性质稳定，不易挥发，是优质的粘合材料。 核心用途：基建与防护 最主要用于铺设公路路面，提供良好的耐磨性和防滑性；同时广泛应用于建筑行业，制作屋顶、地下室等的防水卷材，以及管道的防腐涂层。 1.7.2013 石油分馏的最后剩余物是沥青。它是一种黑色固体，熔点高，非常适合用来铺设我们脚下的柏油马路，也用于制造屋顶的防水材料。可以说，石油从头到脚都被我们充分利用了。 ‹#› 工业的粮食——煤 煤的形成 由古代植物遗体经过漫长而复杂的生物化学、物理化学变化，在地下隔绝空气的环境中逐渐形成的固体可燃性矿产。 外观状态 通常呈黑色或黑褐色的固体，质地坚硬，具有一定的金属光泽或沥青光泽，是重要的固体燃料形态。 元素组成 主要含碳 (C)元素，还含少量氢、氮、硫、氧等元素，是成分复杂的混合物，而非单一的纯净物。 工业价值 被人们称为“工业的粮食”，不仅是人类历史上重要的化石燃料，更是冶金、化工等众多工业领域不可或缺的基础原料。 1.7.2013 了解了石油，我们再来看看另一种重要的化石燃料——煤，它被称为“工业的粮食”。煤主要由古代植物形成，主要成分是碳。它不仅是重要的燃料，同样也是宝贵的化工原料。 ‹#› 探究二：煤的干馏 核心原理：煤的“变身”之旅 将煤隔绝空气加强热，使其发生复杂的分解反应，最终生成焦炭、煤焦油和煤气（主要含氢气、甲烷、一氧化碳等）等多种新物质，实现煤的综合利用。 关键认知：属于化学变化 干馏过程中有新物质（焦炭、煤焦油等）生成，这是判断其为化学变化的根本依据，区别于物理变化中的状态改变。 工业意义：重要的煤化工手段 通过干馏可以从煤中提取出多种重要的化工原料，用于冶金、燃料、医药等多个领域，是实现煤炭资源高效利用的核心途径。 1.7.2013 和石油不同，煤的综合利用主要通过“干馏”。这个过程需要将煤隔绝空气加强热，迫使它分解，生成焦炭、煤焦油和煤气等全新的物质。因为有新物质生成，所以干馏是一种化学变化。 ‹#› 煤干馏产物及其用途（一）：钢铁工业的脊梁 图示为大型现代化炼铁高炉设施，焦炭在高炉内持续提供热量并作为还原剂，将铁从矿石中还原出来，是钢铁生产流程的核心环节。 01. 焦炭的物理特性 焦炭是一种灰黑色、质地坚硬的多孔固体，具有高发热量、低灰分和强抗碎性的特点，化学性质稳定，能在高温下保持结构强度。 02. 冶金工业的核心原料 作为高炉炼铁的主要燃料和还原剂，焦炭不仅为冶炼提供高温环境，更能将铁矿石中的铁氧化物还原为金属铁，是现代钢铁工业不可或缺的“粮食”。 1.7.2013 煤干馏后得到的固体产物是焦炭。它质地坚硬，是冶金工业的“脊梁”，在高炉炼铁中扮演着重要的燃料和还原剂角色，是现代钢铁工业不可或缺的原料。 ‹#› 煤干馏产物及其用途（二）：化工原料的宝库 图为煤焦油深加工的核心设备——反应釜。在现代化工工艺中，通过复杂的分馏与萃取技术，从煤焦油中提取各类高价值化工原料。 煤焦油：黑褐色的“液体黄金” 它是煤干馏过程中得到的一种黑褐色、黏稠的油状液体，成分极其复杂，含有上万种有机化合物，是炼焦工业的重要产品之一。 多元应用：精细化工的核心基石 通过分馏可分离出苯、酚、萘等关键中间体，广泛用于制造染料、农药、医药、合成纤维、塑料等。它不仅是重要的燃料补充，更是现代有机合成工业不可或缺的基础原料。 1.7.2013 煤干馏产生的液体是煤焦油，它是一个名副其实的“化工原料宝库”。通过进一步加工，我们可以从煤焦油中分离出苯、酚等多种重要的化工中间体，用来制造染料、农药、医药等精细化学品。 ‹#› 煤干馏产物及其用途（三）：清洁的气体燃料 核心成分：混合气体的组合 煤气并非单一气体，其主要成分包括一氧化碳(CO)、氢气(H₂)，还含有少量甲烷等烃类，是一种热值较高的混合气体燃料。 主要用途：生活与工业的能源动力 煤气燃烧时火焰呈蓝色，热值高且燃烧充分，广泛应用于居民日常生活烹饪、取暖，以及工业生产中的加热、烧制等环节。 安全警示：隐形的“沉默杀手” 煤气中的一氧化碳极易与血红蛋白结合，造成人体缺氧中毒。使用时必须保持室内通风良好，定期检查管道，杜绝安全隐患。 1.7.2013 煤干馏还会产生气体产物——煤气。它主要成分是一氧化碳和氢气，可以作为燃料使用。但大家一定要记住，煤气中的一氧化碳是有毒的，使用时务必保持通风，确保安全。 ‹#› 对比总结：分馏 vs 干馏 石油的分馏 原料与原理：以石油为原料，利用其各组成成分的沸点不同，通过加热和冷凝将其分离。 变化类型：物理变化 过程中没有新物质生成，只是物质状态和沸点的利用。 主要产物与特点：石油气、汽油、煤油、柴油等，产物多为沸点相近的烃类混合物。 煤的干馏 原料与原理：以煤为原料，在隔绝空气的条件下加强热，使煤分解成许多有用的物质。 变化类型：化学变化 过程中有新物质生成，是复杂的物理和化学变化的过程。 主要产物与特点：焦炭、煤焦油、煤气等，产物中既有纯净物（如氨气）也有混合物（如煤焦油）。 1.7.2013 学完了石油和煤的综合利用，我们来做一个对比总结。石油的分馏是物理变化，利用的是沸点不同；而煤的干馏是化学变化，利用的是隔绝空气加强热使其分解。它们的原料、原理、产物都有很大区别，这张表格清晰地展示了它们的异同点。 ‹#› 工业的清洁燃料——天然气 01. 主要成分：甲烷 天然气的主要成分是甲烷（CH₄），它是结构最简单的有机物，分子由一个碳原子和四个氢原子构成，是天然气中最主要的可燃成分。 02. 典型的物理性质 通常状况下，甲烷是无色、无臭的气体，极难溶于水，且密度比空气小。这些性质决定了它在储存和运输过程中需要特殊的密闭措施。 03. 化学性质：可燃性 甲烷具有可燃性，点燃时产生蓝色火焰，生成二氧化碳和水并放热，是清洁的燃料。化学方程式： 04. 广泛的核心用途 作为清洁高效的燃料，它广泛用于居民生活烹饪、取暖，以及工业加热、发电等领域；同时，甲烷也是制造合成氨、甲醇等产品的重要化工原料。 1.7.2013 同学们好，今天我们来认识一种非常重要的化石燃料——天然气。它被称为“工业的清洁燃料”。首先，天然气的主要成分是甲烷，化学式是CH₄，这是最简单的有机物。从物理性质上看，甲烷是无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小。它最重要的化学性质就是可燃性，燃烧时产生蓝色火焰，只生成二氧化碳和水，非常清洁。因此，它被广泛用作生活和工业燃料，是一种非常优质的能源。 ‹#› 天然气的应用与沼气利用 01. 广泛的应用领域 天然气用途多元，生活中是城市燃气的核心，用于烹饪与取暖；工业上可作为加热、发电的燃料支撑；同时也是重要化工原料，能合成氨、甲醇等关键化工产品，是现代能源体系的重要组成。 02. 变废为宝的沼气 沼气主要成分为甲烷，通过沼气池发酵秸秆、人畜粪便等废弃物制取，是环保的生物质能源。它既实现了农业与生活废物的资源化处理，又产出了清洁燃料，达成了能源再生与生态保护的双赢。 天然气与沼气均以甲烷为核心成分，前者是重要的化石能源，后者是可再生的生物质能，二者共同构建了清洁、多元的能源利用体系，助力绿色发展。 1.7.2013 天然气的应用非常广泛，无论是我们家里做饭用的燃气，还是工厂里的燃料，都离不开它。它不仅是燃料，还是重要的化工原料。此外，大家知道吗？我们身边的一些废弃物，比如秸秆和粪便，也能通过发酵产生一种气体，叫做沼气。沼气的主要成分同样是甲烷。这是一种非常环保的能源利用方式，实现了变废为宝，既处理了垃圾，又获得了清洁能源。 ‹#› 探究三：氢气——未来的理想能源 既然化石能源有限，我们未来用什么呢？科学家们把目光投向了氢气。 核心原理：最轻的气体与高能燃料 氢气是自然界中最轻的气体，无色无味且难溶于水。它具有可燃性，燃烧时产生淡蓝色火焰并放出大量热，最独特的是其唯一燃烧产物是水，对环境完全没有污染。 关键认知：未来能源的三大优点 热值高，同等质量下放热远胜汽油；无污染，燃烧只生成水；来源广，可通过电解水制取，水资源储量丰富，几乎取之不尽。 产物特点：终极能源 氢气燃烧产物仅为水，无任何污染物排放，因此被誉为“终极能源”，是未来交通与能源体系的理想选择。 1.7.2013 同学们，我们一直在讨论化石能源，但它们总有枯竭的一天。那么未来的能源在哪里呢？答案之一就是氢气。氢气是最轻的气体，它燃烧时热值非常高，而且最大的优点是燃烧产物只有水，完全无污染！同时，水是制取氢气的重要原料，来源非常广泛。因此，氢气被认为是未来最理想的能源之一，有可能彻底改变我们的能源结构。 ‹#› 氢气的实验室制法 图示呈现了实验室制取氢气的两种核心收集装置，直观展示了利用锌粒与稀硫酸发生固液不加热反应制备氢气的全过程，以及依据氢气物理性质选择的不同收集方式。 反应原理：活泼金属置换酸中氢 选用锌粒（Zn）与稀硫酸（H₂SO₄）进行固液不加热反应，反应方程式为：Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑。锌的反应速率适中，是实验室制备氢气的理想原料。 收集策略：依据物理性质选择方法 排水法可收集到纯度较高的氢气；向下排空气法收集速度更快，但气体纯度稍低。选择依据是氢气难溶于水且密度远小于空气的物理特性。 1.7.2013 那么，在实验室里我们如何制取氢气呢？方法其实很简单。我们可以用锌粒和稀硫酸反应，这是一个固液不加热的反应。大家看这张图，展示了两种收集氢气的方法。因为氢气难溶于水，所以可以用排水法收集，这样得到的气体比较纯。又因为它密度比空气小，所以也可以用瓶口朝下的排空气法收集。这个实验直观地展示了氢气的物理性质和制备方法。 ‹#› 拓展思考：能源危机 01. 化石能源会用完吗？ 化石能源（煤、石油、天然气）是经过数百万年地质变化形成的不可再生能源。随着人类社会的飞速发展，对化石能源的开采与消耗速度远超其形成速度，枯竭危机已不再是遥远的预言，而是迫在眉睫的现实。 石油资源告急 按当前全球消耗速度测算，已探明的石油储量仅够人类使用约50年。 天然气储备预警 作为相对清洁的化石能源，其全球探明储量也仅能维持约60年的使用需求。 煤炭资源倒计时 储量最为丰富的煤炭，按现有开采强度计算，使用年限也仅剩约150年。 面对危机，我们该如何行动？ 从随手关灯、绿色出行等小事做起，节约每一份能源；同时大力推动技术创新，提高能源利用效率，积极开发风能、太阳能等可再生能源，是我们共同的责任。 1.7.2013 我们享受着化石能源带来的便利，但一个严峻的问题摆在眼前：它们会用完吗？答案是肯定的。化石能源是不可再生的，按照目前的消耗速度，它们的储量正在快速减少。面对日益临近的能源危机，我们每个人都应该从自身做起，节约能源，比如随手关灯、绿色出行。 ‹#› 拓展思考：未来的能源之路 面对能源危机与环境挑战，科学家们正积极探索清洁、可再生的新能源，它们不仅能缓解资源枯竭，更能守护我们赖以生存的地球家园。 01. 太阳能 通过光伏效应将光能转化为电能，或直接用于加热水，是应用最广泛的可再生能源之一。 02. 风能 利用风力带动风车叶片旋转，进而将机械能转化为电能，是极具潜力的清洁动力来源。 03. 氢能 被誉为“终极能源”，燃烧产物只有水，零污染、热值高，是未来交通和储能的理想选择。 地热能：利用地球内部的热能进行发电和供暖，资源稳定且分布广泛。 生物质能：利用植物、垃圾等生物质发酵产生沼气或转化为燃料，实现资源循环利用。 1.7.2013 除了节约，更重要的是寻找替代能源。太阳能、风能、氢能等新能源，它们清洁、可再生，代表着未来能源发展的方向。这些新能源正在逐步走进我们的生活，为我们描绘一个更加绿色、可持续的未来。 ‹#› 课堂小结 石油的分馏 石油是复杂的混合物，利用各成分沸点不同，通过分馏（物理变化）可得到汽油、柴油等燃料及多种重要的化工原料。 煤的干馏 煤是复杂的混合物，将其隔绝空气加强热，通过干馏（化学变化）可获得焦炭、煤焦油和煤气等重要的化工产品。 能源与未来 化石能源储量有限且不可再生。我们在日常生活中要树立节约能源的意识，并积极支持和关注太阳能、风能等新能源的开发与利用。 核心归纳：区分物理变化与化学变化的关键在于是否有新物质生成；合理利用现有能源，探索清洁能源是可持续发展的关键。 1.7.2013 好了，让我们来回顾一下本节课的核心内容。我们学习了石油的分馏和煤的干馏，理解了它们分别是物理变化和化学变化。更重要的是，我们认识到化石能源的宝贵和不可再生性，因此要树立节约能源、关注新能源的意识。 ‹#› 课堂练习：学以致用 01. 核心概念填空 石油被称为“工业的血液”，利用石油中各成分的______不同，将它们分离的方法叫做______，这属于______变化。 02. 煤的综合利用 将煤隔绝空气加强热，使其分解成焦炭、煤焦油和煤气的过程叫做______，这属于______变化。 03. 物质分类判断 下列物质中，属于纯净物的是（ ） A. 石油 B. 汽油 C. 煤 D. 甲烷 04. 能源类型辨析 下列不属于化石能源的是（ ） A. 煤 B. 石油 C. 天然气 D. 太阳能 参考答案：1. 沸点，分馏，物理 | 2. 干馏，化学 | 3. D | 4. D 1.7.2013 最后，我们来做几道练习题，检验一下大家的学习成果。请同学们认真思考，选出正确答案。这些题目都围绕着我们今天学习的核心概念，希望大家都能顺利答对。 ‹#› $