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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
迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。
煤
石油
天然气
了解煤、石油和天然气的组成及综合利用。
通过煤、石油和天然气的综合利用，建立可持续发展意识和绿色化学观念，并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断。（科学态度与社会责任）
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
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课
堂
煤的组成
煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
（1）煤的干馏 （2）煤的气化 （3）煤的液化
煤的综合利用主要途径
一、煤的综合利用
煤的综合利用方式
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
煤干馏的主要产品和用途
①干馏
概念
将煤隔绝空气加强热使其分解的过程
主要产品
焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气
【思考】“煤中含有甲苯、二甲苯等芳香烃，通过煤的干馏可以得到它们”，这句话对吗？为什么？
【提示】错误，煤中没有甲苯、二甲苯，通过煤的干馏这种复杂的化学变化可以得到它们。
煤的气化：将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气（CO、H2 )。
煤的液化
高温
C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)
直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料。
间接液化：煤→CO + H2 甲醇。
②煤的气化和液化
主要目的：通过煤的气化和液化可以实现煤的清洁利用，还可以生产化工原料。
催化剂
【思考交流】
煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？
提示：不是，物质三态之间的变化是物理变化，煤的气化、液化是化学变化。
煤的综合利用
煤的综合利用
出炉煤气
煤焦油
焦炭
可燃性气体
液体燃料
水煤气
干馏
气化
+H2
直接液化
液化
苯、甲苯等
H2O（g）
水煤气
催化剂
甲醇
催化剂
+H2O
间接液化
【小结】
二、天然气的综合利用
天然气——主要成分 CH4
海底可燃冰：CH4·nH2O
1. 清洁的化石燃料
2. 日常生活中，用作燃料
3. 化工生产中，用于合成氨和生产甲醇
4. 合成其他有机化合物
【多识一点】你了解西气东输吗？（科学态度与社会责任）
三、石油的综合利用
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
石油的分馏
石油的催化裂化
石油裂解（深度裂化）
石油催化重整
石油的综合利用
石油的综合利用途径
：利用石油中各组分沸点不同进行分离
①
分馏
原理
产品
常压：石油气、汽油、煤油、柴油、重油
减压：柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青
②
裂化
目的：提高汽油的产量
原理：
C16H34
十六烷
C8H18
辛烷
＋
C8H16
辛烯
石油的综合利用途径
目的：生产乙烯等气态化工原料
③
裂解
原理：
C8H18
辛烷
C4H10
丁烷
＋
C4H8
丁烯
C4H10
丁烷
C2H6
乙烷
＋
C2H4
乙烯
C4H10
丁烷
CH4
甲烷
＋
C3H6
丙烯
④
催化重整
目的：使链状烃转化为环状烃
产品：苯或甲苯等化工原料
1.石油的分馏分为常压蒸馏和减压蒸馏，二者有何不同？
【提示】（1）原料不同：常压蒸馏的原料是精炼后的原油，而减压蒸馏的原料是重油。
（2）产物不同：常压蒸馏的产品主要有石油气、汽油、煤油、柴油等。而减压蒸馏的主要产品是柴油、润滑油、石蜡、沥青等。
直馏汽油
【思考交流】
【概念辨析】比较蒸馏、分馏、干馏
蒸馏 分馏 干馏
操作过程
原理
目的
加热和 冷凝 加热和 冷凝 隔绝空气
加强热
物理 变化 物理 变化 复杂的物理变化
和化学变化
分离 精炼 加工煤
2.试总结石油的催化裂化和裂解有哪些不同？（宏观辨识与微观探析）
（3）目的不同：裂化的目的是提高轻质液体燃料的产量。而裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯为主的化工原料。
（1）原料不同：催化裂化的原料是重油，裂解的原料是裂化产物或柴油等。
（2）产物不同：催化裂化的产物主要是汽油、煤油、柴油。而裂解的主要产物是乙烯、丙烯、丁烯等气态烯烃。
裂化汽油
高炉 煤气 水煤气 天然气 液化石油气 焦炉气 裂解气
主要成分
CO、CO2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
化学“六气”的主要成分
四、煤、石油、天然气为原料生产合成材料
塑料、合成橡胶、合成纤维
三大合成材料
【科学·技术·社会】
生物质资源的利用
人类对生物质资源的开发利用具有悠久的历史。古代人类在长期实践中学会了种植农作物、用薪柴生火、酿酒、造醋、制作饴糖、植物药用，等等。现代科技的发展为开发利用生物质资源奠定了更加坚实的基础。人们利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料（如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。目前，我国可供开发利用的生物质资源主要有农业、林业产品的废弃物（如农作物秸秆、林木加工余料），生产和生活的废弃物（如厨余垃圾、畜禽粪便）等。随着科技和社会的发展，以来自生物质的纤维素、淀粉和油脂等为原料的化工生产路线，替代以煤、石油和天然气为原料的路线，将是一条绿色的可持续发展途径。
煤、石油、天然气的综合利用
干馏
气化
液化
分馏
催化重整
煤
天然气
石油
裂化
裂解
1.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（ ）
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
B
【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。
2.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是（ ）
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤气化或液化生成气体或液体燃料
C.将煤制成煤球作燃料
D.将石油裂解制得乙烯等化工原料
【解析】将煤制成煤球作燃料还是直接燃烧，并没有综合利用。
C
3.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
【解析】煤中不含甲苯、二甲苯，它们是煤干馏后的产物，故A错误；
煤可以通过间接液化合成甲醇，B正确；
石油裂化的目的是获取更多更好的轻质液体燃料，故C错误；
裂化汽油中含有烯烃，能使溴水褪色，故D错误。
B
4.（2022·天津等级考）近年我国在科技领域不断取得新成就。对相关成就所涉及的化学知识理解错误的是（ ）
A．我国科学家实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成，淀粉是一种单糖
B．中国“深海一号”平台成功实现从深海中开采石油和天然气，石油和天然气都是混合物
C．我国实现了高性能纤维锂离子电池的规模化制备，锂离子电池放电时将化学能转化为电能
D．以硅树脂为基体的自供电软机器人成功挑战马里亚纳海沟，硅树脂是一种高分子材料
A
不是每一粒种子都能发芽，不是每一段路程都铺满鲜花，不过不要忘记，乌云遮不住太阳的光华。
