人教版高中化学必修第二册第八章化学与可持续发展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59张PPT)

(共59张PPT)
第八章　化学与可持续发展
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
学习目标：1.了解煤、石油和天然气的组成及其综合利用。2.了解以煤、石油和天然 气为原料生产合成材料。3.了解节约能源和防止污染的重要性。
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研习任务一　煤和天然气的综合利用
教材　认知
1. 煤的组成
将煤隔绝空气加强热使之分解的过程　
煤的焦化　
产品 主要成分 用途
出 炉 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、制碳素电极
焦 炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料
出炉煤气
氢气、甲烷、
乙烯、一氧化碳
煤焦油
焦炭
将煤转化为可燃性气体的过程　
C＋H2O（g）
[思考]　煤的气化、液化同水的汽化、液化一样，均属于物理变化，对吗？
提示：不对，煤的气化和液化均有新物质生成，属于化学变化。
3. 煤的综合利用的意义
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。
4. 天然气的组成和利用
应用　体验
1. 微判断
（3）通过煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品。

√
√


√


2. 如图是实验室干馏煤的装置图，根据图示回答下列问题。
硬质玻璃管
U形管　
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　
焦炭　
检验气体的纯度　
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
解析：煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气，出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等，经 c装置的降温和冷凝，粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集，则液体显碱性；焦炉气中 氢气、乙烯、一氧化碳、甲烷都具有还原性，可用于还原氧化铜，这些气体燃烧产生 蓝色火焰；焦炉气中含有乙烯，其可以使溴水褪色；煤焦油是有机物的液态混合物， 应采用分馏的方法分离；煤干馏后剩余固体是焦炭；在e处点燃气体之前应先检验气 体的纯度，防止爆炸。
C　
归纳总结
煤的综合利用
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研习任务二　石油的综合利用
化石能源与合成高分子材料
教材　认知
1. 石油的组成
2. 石油的综合利用途径
（1）
碳氢化合物　
（2）
（3）
（4）
[特别提醒]　（1）由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是 多种烃的混合物。
（2）直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和 烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应和氧化反 应，可使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色。
[思考]　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？
提示：各取少许于试管中，加入溴的四氯化碳溶液，不褪色的是直馏汽油，褪色的是 裂化汽油。
3. 化石能源与合成高分子材料
（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：
塑料　
合成橡胶　
合成纤维　
应用　体验
1. 微判断
（3）石油裂解的主要目的是生产有机化工原料，例如乙烯、丙烯等。
（5）石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性KMnO4溶液褪色。


√

√
√

√
解析：（1）按从下到上、从左到右的顺序组装仪器，连接好装置后，先检验装置气 密性，再装入碎瓷片和石油并加热，即顺序为E→F→D→A→C→B→G。
F　
D　
C　
B　
解析：（2）A为蒸馏烧瓶，B为直形冷凝管。
解析：（3）石油分馏得到的各个馏分仍为烃类物质的混合物。
解析：（4）温度计水银球应与蒸馏烧瓶支管口相平。
蒸馏烧瓶　
直形
冷凝管　
混合物　
1　
归纳总结
（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。
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课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
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. 将煤变为煤饼作燃料
D. 将石油裂解制得乙烯等化工原料
解析：A项煤的干馏和B项煤的液化都属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是 为了提高煤的利用率，不属于综合利用，D项石油裂解属于石油的综合利用。
C
A. ①③ B. ②④⑥
C. ①②⑤ D. ③④⑦
A
A. 石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油
B. 含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C. 煤是由有机化合物和无机物组成的复杂的混合物
D. 煤中含有苯和甲苯，可以用分馏的方法把它们从煤中分离出来
解析：A项，石油主要由液态烃构成，也溶有少量气态烃和固态烃，因此通过炼油厂 的分馏就可以得到汽油、煤油等分馏产品，正确；B项，采用催化裂化的方法可使长 链烃分子断裂为C5～C11的烃，正确；C项，煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的 混合物，正确；D项，煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质， 煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，而煤中并不含有苯和甲苯，错误。
D
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洁净的燃料
解析：裂化汽油中含有不饱和烃，可以使溴水褪色而直馏汽油为饱和烃，不能使溴水 褪色，A错；汽油是由一定沸点范围的烃组成的，属于混合物，C错；煤液化和气化 均属于化学变化，D错，故选B。
B
5. 如图所示，将浸透了石蜡油（17个碳以上的液态烷烃混合物）的石棉放在硬质玻 璃管的底部，试管中加入碎瓷片，给碎瓷片加强热，石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片表 面发生反应，生成一定量的气体。利用该气体进行如下实验：
①将生成的气体通入酸性高锰酸钾溶液后，酸性高锰酸钾溶液褪色。
②将生成的气体通入溴的四氯化碳溶液中，溴的四氯化碳溶液也褪色。
解析：（1）石蜡油附着于石棉上，石蜡油的蒸气经过热的碎瓷片后发生了裂化反 应，因此，石棉的作用是作石蜡油的载体，碎瓷片的作用是作石蜡油裂化的催化剂。
石蜡油的载体　
催化剂　
解析：（2）酸性高锰酸钾溶液褪色，这说明石蜡油的裂化生成了不饱和烃，不饱和 烃在酸性高锰酸钾溶液中发生了氧化反应。
解析：（3）不饱和烃与溴的四氯化碳溶液中的溴发生加成反应，生成的有机化合物 为无色、油状液体。
氧化反应　
加成反应　
C10H20
C4H8
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课时作业
[基础训练]
①石油的分馏　②煤的干馏　③石油的裂化　④铝热反应　⑤由乙烯制备聚乙烯　⑥ 将氧气转化为臭氧　⑦乙烯催熟果实　⑧将苯加入溴水中　⑨海水蒸馏制取淡水
A. ①②③④ B. ①②⑤⑦
C. ①⑧⑨ D. ①②⑥⑨
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A. 沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先馏出
B. 蒸馏烧瓶中放入沸石可防止蒸馏时发生暴沸
C. 冷凝管中的冷凝水应该从a口进、b口出
D. 温度计水银球的上限和蒸馏烧瓶支管口下沿相平
C
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解析：在蒸馏时，石油的温度逐渐升高，沸点较低的先汽化馏出，所以沸点较低的汽 油比沸点较高的柴油先馏出，故A正确；沸石具有防暴沸作用，所以蒸馏烧瓶中放入 沸石可防止蒸馏时发生暴沸，减少安全事故的发生，故B正确；冷凝管中的水采用逆 流方式，所以冷凝水应该b为进水口、a为出水口，故C错误；温度计测量馏分温度， 则温度计水银球和蒸馏烧瓶支管口处相平，故D正确。
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A. 煤的干馏产物主要是各类有机物
B. 石油的裂解、分馏和煤的干馏都属于化学变化
C. 煤焦油经过分馏可得到苯、甲苯等，说明煤中含有苯和甲苯
D. 石油的裂化，说明长链烃在高温条件下可以分解为短链烃
D
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解析：煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气和焦炭等物质，其中焦炭居多，为无 机物，故A错误；石油的分馏是利用各组分沸点不同而分离的方法，属于物理变化， 石油的裂化、裂解和煤的干馏都属于化学变化，故B错误；煤是由无机物和有机物组 成的复杂的混合物，通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，故C错误；石油的裂 化、裂解是在一定条件下将长链的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程，烃在加热 条件下是可以分解的，且碳链越长越易分解，故D正确。
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4. 我国在CO2催化加氢制取汽油方面取得突破性进展，CO2转化过程示意图如下：
A. 图中分子模型均为空间填充模型
B. 反应②中只有碳碳键形成
C. 汽油主要是C5～C11的烃类混合物
D. 图中a的名称是新戊烷
C
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解析：图中左侧分子模型是空间填充模型，右侧分子模型是球棍模型，A错误；反应 ②中既有碳碳键形成又有碳氢键形成，B错误；汽油主要是C5～C11的烃类混合物，C 正确；图中a的名称是异戊烷，D错误。
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A. 工业上可通过石油的热裂解生产苯、甲苯等芳香烃
B. 煤干馏的产品有出炉煤气、煤焦油和焦炭
C. 羊毛、蚕丝、棉花和麻等是天然的蛋白纤维或植物纤维
D. 天然气是一种清洁的化石燃料，作为化工原料它主要用于合成氨和甲醇
A
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解析：工业上，通过石油的热裂解获得乙烯、1，3－丁二烯等短链不饱和烃，通过煤 的干馏获得苯、甲苯等芳香烃，故A错误；煤干馏是隔绝空气加强热发生反应，产品 主要为出炉煤气、煤焦油和焦炭，故B正确；羊毛、蚕丝、棉花和麻等在自然界中存 在，属于天然纤维，故C正确；天然气是一种清洁的化石燃料，也可用作化工原料， 以天然气为原料的一次加工产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等，故D正确。
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A. 煤的干馏是将煤中有机物在高温下蒸馏出来，故为物理变化
B. 煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物
C. ②是放热反应
D. B为甲醇或乙酸时，原子利用率均达到100％
D
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解析：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，是化学变化，A错误；煤中 不含苯、甲苯、二甲苯等有机物，可通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，B错 误；反应②是碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，为吸热反应，C错误；甲醇 （CH4O）可写为（H2）2·CO，乙酸（C2H4O2）可写为（H2）2·（CO）2，则B为甲醇 或乙酸时，原子利用率均达到100％，D正确。
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A. 煤和石油都是可再生的化石能源，其主要组成元素均为碳、氢元素，二者都是混 合物
B. 煤的干馏和石油的分馏原理相同，都是化学变化
C. 煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
D. 煤干馏得到的煤焦油，其主要用途就是再经蒸馏得到高品质燃油
解析：煤和石油属于不可再生能源，A不正确；煤的干馏是化学变化，石油分馏为物 理变化，B不正确；煤焦油经蒸馏得到苯、甲苯、二甲苯等，不是高品质燃油，而燃 油是来源于石油的分馏，D不正确。
C
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A. 煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染
B. 第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失
C. 煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高
D. 上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料 气体
B
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A. ①②③④⑤⑥⑦⑩
B. ①②③⑥⑦⑧⑨⑩
C. ①②③⑥⑦⑩
D. ①②③④⑤⑥⑦
A
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解析：①风化是指在室温和干燥空气里，结晶水合物自然失去结晶水的现象，是化学 变化；②皂化是油脂在碱性条件和加热条件下的水解反应，是化学变化；③酯化是指 酸与醇在浓H2SO4和加热条件下反应生成酯和水的反应，是化学变化；④煤的气化是 煤在高温下与水蒸气反应生成氢气和一氧化碳，属于化学变化；⑤煤的液化是将煤在 适宜的反应条件转化为洁净的液体燃料和化工原料的过程，分为直接液化和间接液 化，属于化学变化；⑥裂化指一定条件下，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，是化学变化；⑦裂解是深度裂化，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的过程，属于化学变化；⑧蒸 馏和⑨分馏是依据液态混合物中各组分沸点的不同进行的分离过程，属于物理变化； ⑩煤的干馏是煤在隔绝空气的条件下加强热发生复杂的物理、化学变化过程，是化学 变化；综上所述，属于化学变化的是①②③④⑤⑥⑦⑩。故选A。
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10. （2024·南通高一检测）用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙 酯的路线如下：
根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：
加成反应　
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解析：（2）丙烯醛中官能团有两种：碳碳双键和醛基。
解析：（3）A与B分别含－OH和－COOH，它们可发生酯化反应生成丙烯酸乙酯。
碳碳双键、醛基　
取代反
应（或酯化反应）　

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11. 实验室用下列仪器组装一套石油分馏的装置，并进行相关实验，可以得到汽油和 煤油。
蒸馏烧瓶
直形冷凝管
锥形瓶
c
d
a
k
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进水口
出水
口
蒸馏烧瓶支管口处
防止暴沸
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解析：实验装置的一般安装顺序为“自下而上，从左到右”。冷凝管采用逆流原理， 即上口为出水口，下口为进水口；温度计需要测定馏分的温度，所以温度计水银球与 蒸馏烧瓶支管口应在同一水平线上，以保证水银球被馏分蒸气包围，不饱和烃中含有 碳碳双键，能使酸性KMnO4溶液褪色。
用一支洁净的试管，取约2～3 mL容器③中的馏
出物，再向试管中滴加3～4滴酸性KMnO4溶液（或溴水），若溶液颜色不消失，则
石油中不含有烯烃；若溶液颜色消失，则石油中含有烯烃
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[提升训练]
12. 煤是一种常用燃料。由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、CO、NO2和NO等多种有 害气体和烟尘，会对环境造成污染，因此需要对煤进行加工后再燃烧，或将废气净化 后再排放。
化学
焦炭
可作燃料及工业原料
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NO
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13. 某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图。实验过程中可观 察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液 褪色，实验后发现试管Ⅱ中液体具有汽油的气味。
从下往上，从左往右
检验装置的气密性
导气和冷凝气体
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裂化生成了碳原子数大于4的烃
裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
不能，裂化产物中有烯烃，易
与溴发生加成反应
C20H42　 C10H22＋
C10H20
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解析：实验室仪器连接的顺序应遵循从下往上、从左到右的原则，装入药品之前要检 验装置的气密性；设置了长导管，除起导气作用外，兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中 有液体生成，说明生成了碳原子数大于4的烃。试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生 成了常温、常压下呈气态的碳原子数小于5的烯烃。由于裂化产物中有烯烃生成，易 与溴发生加成反应，所以不能用试管Ⅱ中的液体来萃取溴水中的溴。从以上变化可以 看出，石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量和质量。
提高石油产品中轻质油的产量，特别是汽油的产量和
质量
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