8.1 第2课时　煤、石油和天然气的综合利用 学案（含答案）2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修2

第2课时　煤、石油和天然气的综合利用
【课程目标】　1.了解煤、石油、天然气的组成。
2．了解煤、石油、天然气综合利用的内容。
3．了解节约能源及防止污染的重要性。
【知识衔接】　化石燃料：煤、石油和天然气都是古代动植物遗骸经过一系列复杂变化而成的，它们是人们生活中经常使用的主要燃料，因此人们常称它们为化石燃料，是不可再生资源。
知识点一　煤和天然气的综合利用
1．煤的组成
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以____元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
2．煤的综合利用
(1)
(2)
(3)
(4)煤综合利用的意义
①减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。
②提高煤燃烧的效率；煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。
③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。
3．天然气的综合利用
即学即练
1．下列不属于煤的综合利用的是(　　)
A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C．煤变为煤饼
D．将煤气化为可燃性气体
2．下列有关煤的说法不正确的是(　　)
A．通过干馏可从煤中提取化工原料
B．通过气化或液化能把煤转变成清洁能源
C．从煤焦油中可以提取苯、二甲苯等物质
D．干馏的产物能生产氮肥，因为煤中含有氨气
3．某实验小组在实验室中用如图模拟煤的干馏，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________，有机物层可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
知识点二　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。
2．石油的综合利用途径
(1)
(2)
(3)
(4)
【师说·助学】　生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油，这种汽油和直馏汽油在组成上的区别是直馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃。如何鉴别它们？
3．化石能源与合成高分子材料
(1)三大合成高分子材料：__________________。
(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：
①乙烯制聚乙烯：nCH2===CH2______________________；
②丙烯制聚丙烯：nCH2===CH—CH3________________。
即学即练
1．[2024·山东青岛崂山区高一检测]从“不认识雪蜡车”到造出“中国第一辆雪蜡车”，山东用了不到一年！雪蜡是冰雪运动的重要材料，主要成分为石蜡。下列说法错误的是(　　)
A．石蜡是石油分馏产物之一
B．石蜡分解产物可使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．石蜡是混合物
D．石蜡易溶于水
2．[2024·陕西渭南临渭高一检测]《后汉书·郡国志》中记载：“石出泉水其水有肥、燃之极明，不可食，县人谓之石漆”；《酉阳杂俎》一书记载：“高奴且石脂水，水腻，浮上如漆，采以膏车及燃灯极明”。下列说法正确的是(　　)
A．上述材料所说“石漆”“石脂水”是石油，在工业上通过石油分馏可得纯净的苯
B．以石油为原料可生产三大合成材料即合金、合成橡胶和合成纤维
C．石油的催化裂化属于物理变化
D．塑料聚乙烯的单体可以由石油裂解得到
题型化石燃料的综合利用
1.煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。
2．石油分馏属于物理变化，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。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。
3．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，能与卤素单质反应。
4．裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。
例某研究学习小组在实验室中模拟石油的炼制，设计了如图的装置。
实验过程中，可观察到b中试管内有少量液体凝结且闻到有汽油的气味，c中试管内酸性高锰酸钾溶液褪色。
(1)实验研究小组模拟的是________________(填化工工艺名称)。
(2)c中试管内酸性KMnO4溶液褪色，体现了酸性KMnO4溶液的________性。
(3)写出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化学方程式：________________________。
(4)实验过程中，装置d中的溴水褪色，写出验证烯烃与溴水的反应是加成反应而不是取代反应的方法：________________。
状元随笔　化石燃料综合利用简图
【变式演练】———————————你学会了吗？
1．下列说法正确的是(　　)
A．煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成
B．石油含有烷烃、环烷烃、芳香烃，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有机物
C．煤的气化、液化是使煤变成清洁能源、减小环境污染的有效途径
D．沸点范围：汽油>煤油>柴油>重油
2．目前，多数石油产品仍作为燃料使用，如把石油产品来合成高分子材料，其价值将成倍提升，试写出以汽油(主要成分为辛烷C8H18)为原料，合成聚乙烯的化学方程式。
第2课时　煤、石油和天然气的综合利用
夯基提能·一遍过
知识点一
1．碳
2．(1)隔绝空气　粗苯　焦炭　(2)可燃性气体　C＋CO＋H2　(3)氢气　CO　H2　甲醇
3．CH4　化石燃料
即学即练
1．解析：将煤干馏制得煤焦油和焦炭，属于煤的综合利用，A不符合题意；在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料，属于煤的综合利用，B不符合题意；将煤变为煤饼，只是其物理形态发生了改变，并未改变其成分及结构，不属于煤的综合利用，C符合题意；将煤气化为可燃性气体，属于煤的综合利用，D不符合题意。
答案：C
2．解析：煤的干馏是煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程，通过干馏可从煤中提取化工原料，故A正确；煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，通过气化或液化能把煤转变成清洁能源，故B正确；煤焦油主要成分为苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青，从煤焦油中可以提取苯、二甲苯等物质，故C正确；干馏的产物能生产氮肥，是因为煤中含有氮的化合物，不含氨气，故D错误。
答案：D
3．解析：该实验为煤的干馏，其产品为焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油和焦炭，d装置为冷却作用，液体分层，水层中含有粗氨水，有机物层可以通过蒸馏加以分离。
答案：(1)冷却　H2、CO、CH4、C2H4　(2)粗氨水　蒸馏
知识点二
1．碳氢化合物
2．(1)沸点　汽油　煤油　柴油　(2)汽油　(3)乙烯　(4)链状烃　环状烃
[师说·助学]　提示：各取少许于试管中，加入溴的四氯化碳溶液振荡，不褪色的是直馏汽油，褪色的是裂化汽油。
3．(1)塑料、合成橡胶、合成纤维　(2)①??　②
即学即练
1．解析：石蜡是石油分馏后从重油中减压分馏得到的产物之一，故A正确；石蜡分解产物中含不饱和的烯烃，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故B正确；石蜡含多种烃类物质，属于混合物，故C正确；石蜡主要成分为烃类，难溶于水，故D错误。
答案：D
2．解析：题述材料所说“石漆”“石脂水”是石油，石油中不含有苯，通过石油分馏得到燃料气、液化石油气等，但是得不到苯，故A错误；三大合成材料都是有机材料，三大合成材料分别是塑料、合成橡胶和合成纤维，故B错误；石油的催化裂化是在加热和催化剂的作用下使重油发生裂化反应，转变为裂化气、汽油和柴油等的过程，石油的催化裂化生成新的物质，属于化学变化，故C错误；石油催化裂解生成乙烯，乙烯加聚反应生成聚乙烯，所以塑料聚乙烯的单体可以由石油催化裂解得到，故D正确。
答案：D
素养落实·重拓展
例　答案：(1)石油的裂化
(2)氧化
(3)C16H34C8H18＋C8H16
(4)向反应后的溶液中滴加石蕊溶液，溶液不变红，则说明该反应为加成反应而非取代反应
变式演练
1．解析：煤主要含有碳元素，石油中主要含碳、氢两种元素，都是复杂的混合物，故A错误；石油含有烷烃、环烷烃、芳香烃；煤干馏后生成苯、甲苯、二甲苯等芳香烃，故B错误；煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径，故C正确；石油分馏时，首先分馏出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油、重油，故其沸点：汽油<煤油<柴油<重油，故D错误。
答案：C
2．答案：
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