8.1 课时3 煤、石油和天然气的综合利用 课件（共23张ppt） 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修2

第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用 课时3
1.知道煤、石油和天然气等化石燃料综合利用的意义。
2.知道煤综合利用的几种途径。
3.理解石油分馏的原理，能够用简单的化学反应解释催化裂化和催化重整的原理。
煤
石 油
天然气
目前，人们使用的燃料大多来自化石燃料。
化石燃料
煤：工业的“粮食”
石油：工业的“血液”
天然气：清洁能源
知识点一：煤的综合利用
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
褐煤
腐泥煤
无烟煤
烟煤
泥煤
煤的综合利用主要途径：煤的干馏、煤的气化、煤的液化
2.煤的干馏-焦化
概念：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。
煤的干馏实验装置图
焦炉气
煤焦油
焦炭
视频：煤的干馏
煤干馏的主要产品和用途
{5FD0F851-EC5A-4D38-B0AD-8093EC10F338}产品
出炉煤气
煤焦油
焦炭
焦炉气
粗氨水
粗苯
主要
成分
氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳
氨、铵盐
苯、甲苯、二甲苯
苯、甲苯、二甲苯
酚类、萘
沥青
碳
用途
气体燃料、化工原料
化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料
染料、医药、农药、合成材料
筑路材料、制碳素电极
冶金、合成氨造气、电石、燃料
3.煤的气化和液化
煤的气化概念：将煤转化为可燃性气体的过程。
C(s)+H2O CO(g)+H2(g)
高温
中热值气
CO(s)+3H2 CH4(g)+H2O(l)
一定条件
高热值气
工业制水煤气的方法
直接液化：将煤与氢气在一定条件下反应，生成液体燃料。
间接液化：将煤先转化为CO和H2，生成液体燃料，再在催化剂的作用下合成甲醇。
煤的液化
煤焦油
隔绝空气加强热之它分解
焦炉气
可燃性气体
C(s)+H2O(g) = CO(g)+H2(g)
高温
都
是
化
学
变
化
知识点二：天然气的综合利用
1.天然气的主要成分
天然气——主要成分CH4
海底可燃冰：CH4·nH2O
2.天然气水合物
日常生活中，用作燃料；
化工生产中，用于合成氨和生产甲醇。
知识点三：石油的综合利用
1.石油的组成
成分：各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物
元素：碳、氢含量为97%~98%
天然石油一般不含烯烃
石油炼制的主要方法：分馏、裂化、重整
随着碳原子数(相对分子量)增多,熔沸点升高
2.石油的分馏
利用原油中各组分的沸点不同，将复杂的混合物分离成简单混合物。
概念：通过加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。
分馏产物：
石油气(C4以下)
汽油(C5~C11)
煤油(C10~C16)
柴油(C15~C18)
重油(C20以上)
思考：如何才能将过剩的重油变成轻质油？
轻质油
催化裂化的目的：提高轻质油（特别是汽油）的产量。
裂解: 深度的裂化。获得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。
3.石油的裂化和裂解
C16H34 C8H18 + C8H16
催化剂
加热、加压
十六烷
辛烷
辛烯
C8H18 C4H10 + C4H8
催化剂
加 热、加压
丁烷
丁烯
辛烷
催化剂
C4H10 CH4 + C3H6
甲烷
丙烯
丁烷
加热、加压
C4H10 C2H6 + C2H4
乙烷
乙烯
丁烷
催化剂
加热、加压
分馏与裂化、裂解的对比
方法
石油的分馏
石油的裂化
石油的裂解
主要
原料
原油
重油、石蜡
石油分馏产品（包括石油气）
主要
产品
石油气、汽油、煤油、柴油及重油等
抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、乙烯等
乙烯、丙烯等
主要反应类型
物理变化
化学变化
化学变化
炼制主要目的
制得不同用途的石油分馏产品
提高轻质液体燃料的产量和质量
将长链断裂成小分子烃用作有机化工原料
备注
它们得到的产物仍是混合物
干馏、蒸馏、分馏的比较
{5FD0F851-EC5A-4D38-B0AD-8093EC10F338}名称
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气、高温下使物质分解的过程
根据液态混合物中各成分沸点的不同，加热使某一组分蒸发进行分离
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
特点
属于化学变化，产品为混合物
属于物理变化，产物为单一组分的馏出物
属于物理变化，产物为沸点相近的各组组分组成的混合物
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目前大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。
启示：1、化学对生产、生活有着很大的贡献
2、石油产品的价值越大，投入就越多，有待于化学科学工作者开发出投入少产值大的方法，这也需要我们将来投入化学领域中去
4.合成材料
合成塑料
合成橡胶
合成纤维
三大合成材料：
人工合成
高分子材料
合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。（如何应对？）
练一练
煤是由碳元素组成的单质。
煤的气化和液化属于物理变化。
石油分馏可以得到沸点不同的纯净物。
煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化。
把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。
天然气的主要用途就是作燃料。
不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。
煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。
1.判断正误
×
×
×
×
×
×
√
×
2.下列说法中正确的是（ ）。
A.乙烯是石油裂化得到的
B.裂化和裂解都是化学变化
C.裂化的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
D.裂解的目的是提高优质、轻质油的产量
B
3.下列有关煤、石油、天然气等资源的说法错误的是（ ）
A.天然气是一种清洁的化石燃料
B.石油是由多种烃组成的混合物
C.煤的气化和煤的液化都属于物理变化
D.通过石油的裂化可以提高汽油的产量
C
4.关于煤和石油的综合利用，下列说法正确的是（ ）
A.煤中含有甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏得到
B.以煤为主要原料，可以合成甲醇
C.石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃
D.石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色
B
5.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
C
6.如图是实验室干馏煤的装置图，根据图示回答问题。
硬质玻璃管
U形管
（1）指出图中仪器的名称：b. ，d. 。
（2）装置c的作用是 。
d中的液体有 和 。煤焦油可以通过
的方法使其中的重要成分分离出来。
（3）e点处点燃的气体是 ，火焰的颜色是 色。
（4）下列叙述错误的是 。
A.煤发生了化学变化 B.d中液体的pH>7
C.d中液体只有一层 D.e处的气体可以还原氧化铜，可以使溴水褪色
将干馏生成的气体进行降温和冷凝
粗氨水
煤焦油
分馏
焦炉气
蓝
C
煤、石油和天然气
煤
天然气
石油
多种有机物、无机物组成的复杂混合物
煤的干馏
煤的气化和液化
主要成分甲烷
可燃冰：CH4·nH2O
各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物
石油的分馏
石油的裂解和裂化