第八章第一节　自然资源的开发利用第2课时　煤、石油和天然气的综合利用 课件(共73张PPT）

(共73张PPT)
第一节　自然资源的开
发利用
第2课时　煤、石油和天然
气的综合利用
第8章 化学与可持续发展
【课程标准要求】　
1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义。
2.了解煤、石油、天然气综合利用。
3.了解节约能源及防止污染的重要性。
新知自主预习
课堂互动探究
课时训练
目
录
CONTENTS
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课堂小结·即时达标
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一、煤的综合利用
1.煤的组成
有机物
无机物
碳元素
氢
氧
氮
硫
2.煤的综合利用
目的是获得________________和________________。
洁净的燃料
多种化工原料
焦炉气
煤焦油
可燃性气体
二、天然气的综合利用
CH4
化石燃料
氨
甲醇
【微自测】
1.下列描述中正确的打“√”，错误的打“×”
(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(　　)
×
×
×
√
×
×
三、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
1.石油的组成
由多种________________组成的混合物(主要由________和____________等饱和烃组成)。
碳氢化合物
烷烃
环烷烃
2.石油的综合利用
沸点
轻质油
乙烯
四、化石能源与合成高分子材料
1.三大合成高分子材料______________、______________、____________。
塑料
合成橡胶
合成纤维
2.合成高分子材料的方法
(1)乙烯的加聚：____________________________________。
(2)丙烯的加聚：
________________________________________________。
【微自测】
2.下列说法错误的是(　　)
A.石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物
B.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
D.合理开发利用可燃冰(固态甲烷水合物)有助于缓解能源紧缺
解析　石油的分馏产品汽油为C5～C11的烃，仍为混合物，A错误。
A
煤、石油、天然气的利用
煤、石油、天然气的利用
———————【活动探究】———————
产品 主要成分 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 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
1.煤干馏的主要产品和用途
2.石油的分馏和裂化及产品用途示意图
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，甲烷分子处于由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”。它被认为是21世纪的高效清洁能源。但是，储量巨大的天然气水合物的分解和甲烷释放，可能会诱发海底地质灾害，加重温室效应。目前，开发利用天然气水合物已经成为人们关注的重要领域，相关研究取得了多项进展。我国的天然气水合物开采技术处于世界先进水平。
1.煤的干馏是物理变化还是化学变化？
提示：煤的成分复杂，煤在干馏时发生的变化肯定也复杂，可以说发生了复杂的物理变化和化学变化。
2.煤的气化和液化得到的主要产品是什么？
提示：煤气化的产品主要是水煤气(CO、H2的混合气体)；煤液化的主要产品是甲醇。
3.煤在空气中加强热的过程就是干馏吗？
提示：不是。煤的干馏必须隔绝空气，否则煤易燃烧生成其他物质。
4.石油的分馏、裂化、裂解是物理变化还是化学变化？
提示：石油的分馏是利用沸点不同，将石油分离成不同沸点范围产物的过程，所以是物理变化。而石油的裂化和裂解中烃发生了化学反应，所以是化学变化。
5.石油裂化的主要目的是什么？石油裂解的主要目的是什么？
提示：石油裂化的主要目的是提高轻质油(如汽油)的产量。石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃(如乙烯)。
6.石油分馏所得的汽油为直馏汽油，石油裂化所得汽油叫裂化汽油，能否用裂化汽油萃取溴水中的溴单质？
提示：不能。裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，不饱和烃可以与溴水发生加成反应，无法达到萃取溴的目的。
1.化学“三馏”的比较
———————【核心归纳】———————
名称 原理 特点
干馏 隔绝空气加强热使物质分解的过程 属于化学变化，产物为混合物
蒸馏 根据液态混合物中各组分沸点不同，加热使某一组分蒸发进行分离 属于物理变化，产物为单一组分的馏出物
分馏 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 属于物理变化，产物为沸点相近的各组分组成的混合物
2.化学中“两裂”的比较
名称 定义 目的
裂化 在一定条件下，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 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解 在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 获得短链不饱和烃
3.化学“六气”的主要成分
1.(2021·江西宜春第九中学检测)下列关于煤、石油及其所得产品的叙述正确的是(　　)
A.煤的气化和液化都是物理变化
B.煤的干馏和石油的分馏发生的都是化学变化
C.用溴的四氯化碳溶液可鉴别直馏汽油和裂化汽油
D.煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成
———————【实践应用】———————
C
解析　煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程；煤的液化是将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2和CO通过化学合成液体燃料或其他液体化工产品的过程，因此煤的液化和气化都是化学变化，故A错误；分馏为物理变化，而干馏为化学变化，故B错误；裂化汽油中含有不饱和烃，能与溴发生加成反应，直馏汽油为饱和烃，不能使溴水褪色，所以可用溴水鉴别，故C正确；煤中主要含有碳元素，石油中主要含有碳和氢两种元素，煤和石油同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，故D错误。
2.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
A
解析　石油分馏得到不同沸点范围的烃的混合物，主要产物是石油气、汽油、煤油、柴油及重油等，A不正确；碳原子数较多的烃经裂化可以得到C5～C11的烷烃和烯烃的裂化汽油，B正确；石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链烃，是重要的化工原料，C正确；裂化的目的就是提高汽油等轻质油的质量和产量，D正确。
核心体系建构
1.《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，沈括在《梦溪笔谈》对从地表渗出的、当地人称为“石脂”或“洧水”的使用有“予知其烟可用，试扫其烟为墨，黑光如漆，松果不及也，此物必大行于世”的描述，关于上文的下列说法中正确的是(　　)
C
A.“洧水”的主要成分是油脂
B.“洧水”的主要成分是煤油
C.“洧水”的主要成分是石油
D.其烟的主要成分是木炭
解析　A项、“洧水”的主要成分是石油，是烃的混合物，不是油脂，故A错误、C正确；B项、“洧水”的主要成分是石油，煤油是石油分馏的产物，故B错误；D项、烟的成分是碳的颗粒，不是木炭，故D错误。
A
2.我国首次试开采可燃冰圆满成功，下列与可燃冰(CH4·nH2O)释放的气体成分相同的是(　　)
A.沼气 B.水煤气
C.液化石油气 D.焦炉气
解析　A.沼气的主要成分是甲烷，A项正确；B.水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，B项错误；C.液化石油气的主要成分是4个碳原子及以下烃的混合物，C项错误；D.焦炉气主要是通过煤的干馏得到的，主要成分是CO、H2、CH4和C2H4等，D项错误。
A
3.下列关于煤和石油的说法不正确的是(　　)
①石油是混合物，其分馏产品煤油为纯净物
②煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
③煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
⑤煤的干馏属于化学变化
⑥煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
⑦通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品
A.①③ B.②④⑥ C.①②⑤ D.③④⑦
解析　石油是混合物，其分馏产品煤油仍为混合物，故①错误；煤油可由石油分馏获得，可用作燃料，煤油的密度比钠小，故能用于保存金属钠，故②正确；煤的气化和液化有新物质生成，属于化学变化，故③错误；石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量，故④正确；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使煤分解的过程，是化学变化，故⑤正确；煤的干馏可以获得芳香烃，故煤是获得芳香烃的一种重要的来源，故⑥正确；通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品，故⑦正确。
B
4.(2021·吉林乾安第二中学检测)下列说法正确的是(　　)
A.裂化汽油和直馏汽油都可以与溴水反应使其褪色
B.煤通过干馏可获得焦炉气、煤焦油、焦炭等
C.石油通过分馏得到的汽油是纯净物
D.煤通过气化、液化这样的物理变化可获得清洁的燃料
解析　直馏汽油是饱和烃，不能与溴水反应使其褪色，故A错误；石油通过分馏可得到的汽油属于含C5～C11的烃的混合物，故C错误；煤的气化、液化属于化学变化，故D错误。
5.将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物等物质，造成严重的环境污染。煤的干馏是提高煤的利用率、生产重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化学学习小组在实验室条件下探究煤干馏的现象及产物，装置如图所示，请回答有关问题：
(1)煤干馏的条件是_________________________
____________________。
(2)盛有冷水的烧杯的作用是_________________
_________________________________________
_______________________。
(3)实验后检验有粗氨水生成的操作是________________________________。
(4)已知CO不能使溴水褪色，若将从具支试管支管口处逸出的气体通入溴水中，发现溴水褪色，则说明煤的干馏产生了_______________________________。
(5)从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯的实验方法是________。
答案　(1)隔绝空气加强热
(2)使粗氨水和煤焦油冷凝液化
(3)将具支试管取出，塞上试管塞并加热，将润湿的红色石蕊试纸放在支管口处，若试纸变蓝，则说明有粗氨水生成
(4)不饱和烃类物质　(5)分馏
解析　(1)煤干馏是指煤在隔绝空气条件下加强热、分解，生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产物的过程，根据定义可知条件为隔绝空气加强热；(2)冷水浴的作用是冷凝，使粗氨水和煤焦油冷凝液化；(3)粗氨水受热分解生成氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可用湿润的红色石蕊试纸检验是否有NH3逸出；(4)乙烯等不饱和烃类物质能使溴水褪色，溴水褪色，证明煤干馏过程产生了不饱和烃类物质；(5)煤焦油中苯及其同系物与其他成分互溶，但苯及其同系物沸点不同，可通过分馏的方法将它们分离。
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.下列关于煤、石油、天然气等能源的说法正确的是(　　)
C
A.石油裂解得到的汽油是纯净物
B.石油产品都可用于聚合反应
C.天然气是一种清洁的化石燃料
D.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
解析　A项，石油的裂解是深度裂化，是将大分子烃断裂成小分子烃的过程，产物主要是短链不饱和烃的混合物，汽油可由石油分馏和裂化得到，且汽油是混合物，错误；B项，能发生聚合反应的分子必须含有不饱和键，但石油的分馏产品大多是烷烃、环烷烃、芳香烃，所以不是所有的石油产品都能发生聚合反应，错误；C项，天然气的主要成分是CH4，燃烧无污染，属于清洁的化石燃料，正确；D项，水煤气是由煤与水在高温条件下反应得到的，是煤的气化产物，错误。
2.下列说法不正确的是(　　)
A
A.石油只含C、H两种元素，是多种烃的混合物
B.天然气和液化石油气的主要成分不同
C.石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物
D.石油催化重整的主要目的是调整烃的结构获得芳香烃
解析　石油主要是多种烃的混合物，除了C、H两种元素外还含有极少量的其它元素，A不正确；天然气的主要成分是甲烷，液化石油气的主要成分是小分子烃，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，B正确；天然气的主要成分是甲烷，石油是多种烃类的混合物，都属于碳氢化合物，C正确；石油的催化重整是在加热和催化剂作用下调整烃的结构使直链烃转化为环状烃，获得芳香烃，D正确。
3.煤和石油是两种重要的能源，下列说法正确的是(　　)
A
A.液化石油气、汽油和石蜡的主要成分都是碳氢化合物
B.煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源
C.石油裂解过程是高分子生成小分子的过程
D.工业上获得大量的乙烯和丙烯的方法是石油裂化
解析　A项，液化石油气、汽油和石蜡油均由石油的分馏得到，而石油的主要成分为烷烃、环烷烃和少量的芳香烃，故石油分馏所得的液化石油气、汽油和石蜡的主要成分为碳氢化合物，正确；B项，煤的气化是由煤生产水煤气，液化是由煤直接或间接生产甲醇，故均为化学变化，错误；C项，高分子化合物的相对分子质量一般在一万以上，故石油中不含高分子物质，错误；D项，石油裂化的目的是获得轻质油，工业上获得乙烯和丙烯的方法是石油的裂解，错误。
4.下列关于煤和石油的加工过程属于物理变化的是(　　)
C
A.煤的干馏 B.煤的气化和液化
C.石油的分馏 D.石油的裂化和裂解
解析　A.煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，有新物质生成，属于化学变化，故A错误；B.煤经过气化生成水煤气，液化生成甲醇，有新物质生成，都属于化学变化，故B错误；C.石油的分馏是控制各物质沸点的不同来实现物质的分离的方法，属于物理变化过程，所以C选项是正确的；D.石油的裂化和裂解是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，属于化学变化，故D错误。
5.下列说法不正确的是(　　)
A
A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等化合物，这些物质可以通过煤的干馏从煤焦油中蒸馏而得
B.石油催化裂化是为提高轻质油的产量与质量，裂化汽油能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.石油、煤、天然气属于一次能源
D.沼气的主要成分是甲烷，是一种生物质能
解析　A.煤的干馏是隔绝空气加强热使之分解，是化学变化，煤中不含有苯、甲苯、二甲苯，A错误；B.石油裂化的目的是得到更多的轻质油，此汽油中含有不饱和键，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B正确；C.一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源，又称天然能源，石油、煤、天然气均属一次能源，C正确；D.沼气的主要成分为甲烷，因沼气来自于微生物的作用，微生物提供的能量叫做生物质能，D正确；故选A。
6.国内能源供应紧张形势日益加剧，煤的涨价导致部分地区电荒，煤在国民经济中的重要地位由此可见一斑。下列关于煤的说法正确的是(　　)
B
A.煤属于有机化合物
B.在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化
C.煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源
D.煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义
解析　煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯是煤中的某些干馏产物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁高效的燃料，再燃烧可提高其利用率，意义重大。
7.下列说法正确的是(　　)
D
A.石油是混合物，汽油是纯净物
B.沸点：汽油>煤油>柴油>润滑油
C.直馏汽油和裂化汽油成分完全相同
D.石油的分馏是物理变化过程，而裂化和裂解属于化学变化过程
解析　石油、汽油都是混合物；沸点：汽油<煤油<柴油<润滑油；直馏汽油多为饱和烃，而裂化汽油含有不饱和烃，两者组成上不完全相同；石油的分馏是利用各组分沸点的不同进行分离的过程，是物理变化过程，而裂化和裂解是将碳原子多的烃转化为碳原子少的烃，是化学变化过程。
8.下列有关石油、煤、天然气的叙述正确的是(　　)
A
A.石油分馏可得到汽油、煤油和柴油等，裂解可得到乙烯、丙烯等
B.煤中含有苯、甲苯等，煤干馏可得到芳香烃，石油的催化重整也可得到芳香烃
C.石油的分馏、煤的气化和液化都属于化学变化
D.石油、煤、天然气、可燃冰、沼气都属于化石燃料
解析　A.石油分馏可以得到汽油、煤油等产品，裂解得到乙烯等化工产品，A正确；B.煤中不含有苯、甲苯，煤干馏发生复杂的物理、化学变化后可得焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等，其中粗苯、煤焦油中含有芳香烃；芳香烃也可以来自于石油的催化重整，B错误；C.煤的气化生成CO和氢气，液化生成甲醇，均为化学变化，而石油分馏与混合物沸点有关，为物理变化，C错误；D.石油、煤、天然气、可燃冰都属于化石燃料，沼气不是化石燃料，D错误。
9.观察下图，判断下列叙述中错误的是(　　)
D
A.图示实验中发生了化学变化
B.液体X的pH＞7，液体Y是一种黑色黏稠状液体
C.气体Z易燃，可还原CuO
D.液体Y是一种纯净物
解析　煤在隔绝空气加强热条件下，可分解得到多种物质，这个过程叫煤的干馏，属于化学变化，A项正确；所得产物中有气体(焦炉气)、液体(煤焦油)和固体(焦炭)，此外，还有粗氨水，B项正确；焦炉气的主要成分有氢气、甲烷，另有少量的CO、C2H4等气体，C项正确；煤焦油是含有许多芳香族化合物的复杂混合物，D项错误。
10.下列说法错误的是(　　)
D
解析　石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，故A正确；分馏是物理变化，故B正确；由分馏产品得到乙烯发生了裂化、裂解，故C正确；乙烯与溴发生加成反应得到1，2－二溴乙烷，故D错误。
11.(2021·宾县第一中学校高一月考)中科院研制出一种多功能催化剂，首次实现将CO2转化为汽油(主要成分是C5～C11的烃类混合物)，过程示意图如下。下列说法错误的是(　　)
C
A.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
B.该多功能催化剂能加快化学反应速率
C.a和b的一氯代物均有5种
D.反应①的产物中含有水，反应②有碳氢键的形成
解析　A.由示意图可知，在多功能催化剂的作用下，二氧化碳与氢气反应生成汽油和水，反应能消耗二氧化碳，减少二氧化碳的排放，从而达到“碳中和”的战略愿景，A正确；B.多功能催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，B正确；C.由示意图可知，a和b两者的一氯代物都有4种，故C错误；D.由质量守恒定律可知，反应①的产物为一氧化碳和水，反应②有碳氢键和碳碳单键的形成，D正确。
12.(2021·河北邢台市高一月考)关于芳香烃的来源及其应用的认识中不正确的是(　　)
D
A.通过催化重整可以获得芳香烃
B.甲苯、二甲苯等都可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.从煤焦油中可以获得苯
D.通过煤的液化可以得到芳香烃
解析　A.催化重整是在加热、氢压和催化剂存在的条件下，使原油蒸馏所得的轻汽油馏分(或石脑油)转变成富含芳烃的高辛烷值汽油(重整汽油)，并副产液化石油气和氢气的过程，故A正确；B.甲苯和二甲苯都可以使高锰酸钾酸性溶液褪色，故B正确；C.从煤的干馏产物煤焦油中可分离出苯，故C正确；D.煤的直接液化，使煤与氢气生成液体燃料；煤也可以间接液化，先转化为CO和H2合成甲醇，故D错误。
二、非选择题
13.下图是实验室对煤进行干馏的装置图，回答下列问题：
(1)指出图中仪器名称：c________，d________。
(2)仪器d的作用是________________________，
c中液体有________和________，其中无机物里溶有________，可用________检验出来。
有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体的主要成分有________，火焰的颜色为________。
答案　(1)U形管　烧杯
(2)盛装冷水对蒸气进行冷却　粗氨水　煤焦油　氨　酚酞溶液　蒸馏(或分馏)
(3)H2、CH4、C2H4、CO　淡蓝色
解析　(1)c是U形管，d是烧杯。(2)煤的干馏产物主要有：焦炭(固体)、煤焦油、粗氨水(液体)、焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)等，利用d将蒸气冷却，无机物中溶有氨，可利用酚酞检验；有机物可利用蒸馏或分馏使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体是焦炉气，火焰呈淡蓝色。
14.以原油为原料生产聚烯烃的流程如下：
(4)丙烯与乙烯化学性质相似。丙烯可以与水反应生成丙醇，该反应类型是________，丙醇中官能团的名称是________。
(5)写出加热条件下，用丙醇(CH3CH2CH2OH)、乙酸和浓硫酸制取乙酸丙酯的化学方程式______________________________________________________。
15.已知煤的部分结构模型如图所示：
(1)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型
来看，在提供热量的同时产生大量的_______等气体物质，
造成严重的大气污染。
(2)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物3，4－苯并芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜作固硫剂的有________(填字母)。
A.氯化钙 B.氧化钙 C.硫酸钙 D.氢氧化钙
(3)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程：____________________________________________________________。
(4)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________、________、________等。
Thanks！
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