人教版高中化学选修2 第二单元 化学与资源开发利用 2.3石油、煤、天然气的综合利用 上课课件（共45张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修2 第二单元 化学与资源开发利用 2.3石油、煤、天然气的综合利用 上课课件（共45张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-04-15 20:35:07 | ||
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文档简介
(共45张PPT)
海洋石油钻井平台
夜战普光天然气净化厂
导入新课
广泛应用
3.煤、石油和天然气
的综合利用
一、石油和天然气
二、煤的综合利用
三、煤化工和天然气化工的发展——一碳化学
1.掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。
2.通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。
3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
教学目标
知识与技能
过程与方法
情感态度与价值观
煤、石油和天然气等综合利用的新进展。
石油
煤
教学重难点
一、石油和天然气
1.石油的炼制和石油化工
地下开采出来的石油是黑色粘稠状物质，加工前成为原油，不能直接利用。
石油是烃的混合物，所以没有固定的沸点。
工业上通过常压分馏和减压的方法，把石油不同沸点范围内的蒸馏产物分离出来。分馏出来的各种成分叫做馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
石油炼制和加工的目的：
1.是石油混合物一定程度的分离使他们物尽其用。
2.将碳原子多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为进本化工原料，提高石油的利用价值。
工业上石油分馏是在分馏塔中进行的。
石油经过分馏得到汽油 煤油 柴油，但不能满足社会的需求。
为了过得更多的轻质油，提高汽油的产量，将相对分子质量较大的沸点高的分解为相对分子质量较小的沸点较低的烃。
例如：
C16H34→C8H18+C8H16
石油不仅仅是燃料资源，还是有机化工染料的重要来源。
为了获得有计划红的基本原料，石油化工中以比裂解更高的温度（700～800℃），将石油进一步裂解，使长链烃断裂成乙烯丙稀丁烯等短链烃。其产物中还会含有甲烷以及其他物质
C6H14→CH4+CH2=CH2+CH3CH=CH2+其他
700～900℃
15% 40% 20% 25%
2.天然气的利用
天然气除了直接用作燃料外，还可以作化工燃料。
天然气净化厂
天然气灶
使用天然气的主要优点：
① 安全：天然气不含一氧化碳等有害物质，不会因泄漏而造成人员中毒；
② 经济：据测算，我市天然气预定价格相对于人工煤气和液化气较低一些。天然气的热值约为普通人供煤气的2.8倍，而预定价格仅为煤气的2.5倍；
③ 清洁：天然气几乎不含杂质，燃烧完全，污染小，可节省灶具和燃烧器维修费用；
④ 高效：天然气输配压力高，故城市天然气供应系统的建设与人工煤气相比可节约大量投资。且天然气热利用率较高；
⑤ 方便：天然气热值高，热利用率高，节省做饭时间；
⑥ 用途广泛：天然气可广泛应用于化工、发电、工业和城市商业民用等各个方面，在 发电和工业方面的效益特别突出。
天然气的转换：将煤气置换成天然气所进行的管线、阀门、调压气、燃气具的气体转换和燃具改装工程，以适应天然气运行和使用，天然气转换是一项复杂的系统工程。
天然气的转换 ：
首先要将管道及输气设备中的煤气置换成天然气；
然后逐户对居民和单位煤气用户进行煤气转换成天然气和灶具改装等工作。转换后将进行检漏和维修。
西气东输工程所用气源主要是塔里木气田的天然气，属于气井天然气，也叫纯天然气，主要成份为甲烷（CH4），体积组分约占天然气的96%，另外还含有乙烷、丙烷等其它烃类，以及CO2、N2等，几乎不含硫化氢，比空气轻，密度约为0.70kg/NM3，热值较高，可达8000-9000千卡/NM3，是一种清洁高效的优质能源。
西气东输工程：
学与问
你知道天然气的来源吗？请列举出一些天然气的用处。
天然气主要来源：石油伴生的油田；
天然气主要用途：作燃料和化工燃料用于发电，广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。
二.煤的综合利用
1.煤的干馏
工业上炼焦是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤受热分解产生气体。分为上下两层：
上层为澄清透明的水溶液；
下层为黑褐色黏稠的油状物煤焦油。
另一部分没有凝结的气体可以点燃叫做焦炉气。
出水管
加热管
除尘门
加煤门
捅火门
清灰门
储煤室
煤干馏主要产品和用途
2.煤的气化和液化
为减少煤燃烧对环境造成的污染，人们一方面采取措施改良燃煤技术、改进燃煤质量和排烟设备；另一方面设法将没变为清洁能源。
煤的气化
煤燃烧可以利用空气，也可以利用氧气，但得到的煤气的成分、热值及用途都不同。
煤气化
↗
↘
在空气中燃烧
低热值
成分：CO H2 相当亮的N2
特点及用途：热值低，用作冶金机械工业的燃烧器
中热值
在氧气中燃烧
成分：CO H2 少量CH4
特点及用途：热值较高，可短途输送，用于民用煤气
↓
高热值
CO+3H2→CH4+H2O
催化剂
（合成天燃气）
主要成分：CH4
特点和用途：热值很高，可远距离输送
煤的液化
煤的液化是煤转化成液体燃料的过程.
直接液化:煤与适当的溶剂混合，在高温、高压和催化剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。
煤的液化
间接液化:先把煤转化成一氧化碳和氢气 （合成气），然后经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。
埃克森供氢溶剂法流程
三.煤化工和天然气
化工的发展
一碳化学：以分子中含一个碳原子的化合物（如CO 、CH4 、CH3OH等）为原料合成一系列化工原料和燃料的化学。
CO是从煤的气化或合成气得到的，而CH4是天然气的主要成分，所以，一碳化工也可以说是新一代的煤化工的天然气化工。
煤气化的主要反应有：
2C+O2=2CO
C+H2O=CO+H2
CO+H2O=H2+CO2
煤的气化
煤的干馏，也叫焦化。你能列举出几种煤的干馏产品及它的主要成分吗和和用途吗？
想一想
产品 主要成分 用途
焦炭 碳 冶金 合成氨 电石 染料
煤焦油 酚类 萘 染料 医药 农药 合成材料
沥青 铺路材料 制碳素电极
苯 甲苯 二甲苯 炸药 染料 医药 农药 合成材料
焦炉煤气 氨 铵盐
苯 甲苯 二甲苯
氨气 甲烷 乙烯 气体燃料 化工原料
天然气的重整：
CH4+H2O=CO+3H2
高温
不同的催化剂，可以从合成气中制出不同的产物。从而形成合成气化学。
可以从CH4、CH3OH等很有一个碳原子的分子，经过催化反应直接生成新的化合物，形成甲烷化学和甲醇化学。
科学资料
目前，我们所能用的能源和化工材料大部分来源于煤、石油和天然气等矿物资源。
从长远考虑，因为它们是不可再生资源，终究会枯竭，而作为原料使用，对环境也有很大的危害，所以不能为人来长久依赖。
从绿化角度考虑，以植物为主的生物资源，储量丰富，可再生性好，无污染，被人类成为未来的理想资源。
生物资源：农、林等植物，海产品等。
二氧化碳和水
煤、石油、天然气
植物
生物质
燃烧
燃烧
数月
数百万年
物理法和化学法是通过裂解、分馏、氧化还原、降解、水解等过程，但一般能耗高、产率低，有污染，一般作为生物转化的辅助手段。
生物转化法是通过的作用完成。
如：纤维素水解是在纤维素酶的作用下进行的，葡萄糖的进一步转化液要依靠各种微生物中的酶的作用
从生物资源的利用来看，主要是利用谷物淀粉。
影响生物资源利用的重要因素是：
1.酶催化剂的稳定性。
2.将酶和产物从反应液中分离出来的技术。
1.掌握石油、煤和天然气的综合利用的知识。
2.了解新能源的有关知识。
课堂小结
1.下列说法不正确的是 （ ）
A. 石油裂化是为了得到更多的汽油
B. 石油裂解是为了获得短链不饱和烃
C. 石油分馏可将各种烃分离开来
D. 石油减压分馏是得到汽油、煤油等
C
课堂练习
2.下列说法中错误的是 （ ）
C. 煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物?
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
D. 煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方法将它们分离出来?
D
3.资料表明，水体的BOD低于3 mg·L-1时水质较好，达到7．5 mg·L-1时水质不好，大于10 mg·L-1时水质很差，鱼类不能存活。下列对BOD的认识中，正确的是 ( )
A. BOD表示水中溶解氧的浓度
B. BOD的大小反映了水中耗氧有机物的浓度
C. BOD变大是因为水中各种有毒物质的总浓度变大
D. BOD所反映的水质优劣，只有通过仪器才能测出，人的感官无法判别
B
4. 某1mol链烃A在一定条件下完全裂化成1mol烷烃B和1mol烯烃C，生成的混合气体对氢气的相对密度为14.5，试通过计算回答下列问题。
(3)如果要求1molB完全燃烧时需要氧气的物质的量是整数，那么C只能是什么烯烃?
(1)写出链烃A可能的结构简式和名称。?
(2)烷烃B和烯烃C可能各是什么?
设烷烃B的分子组成为CnH2n+2，相对分子质量为MB，烯烃C分子组成为：CmH2m，相对分子质量为MC，根据质量守恒定律，链烃A的组成应为C(n+m)H2(m+n)+2。?
可知A为烷烃，据题意：
MA=MB+MC=2×14.5×2=58。即14(n+m)+2=58。
化简得：n+m=4所以A分子式为C4H10
(1)CH3CH2CH2CH3正丁烷
异丁烷
(2) 讨论n+m=4。
当n=1时，m=3，即B为甲烷，C为丙烯。
当n=2时，m=2，即B为甲烷，C为乙烯。
当n≥3时，m≤1，无意义
(3) 从B的燃烧反应来看： CH4+2O2CO2+2H2O?
C2H6+3.5O2→2CO2+3H2O。
∴B应是甲烷，则C只能是丙烯。
海洋石油钻井平台
夜战普光天然气净化厂
导入新课
广泛应用
3.煤、石油和天然气
的综合利用
一、石油和天然气
二、煤的综合利用
三、煤化工和天然气化工的发展——一碳化学
1.掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。
2.通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。
3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。
教学目标
知识与技能
过程与方法
情感态度与价值观
煤、石油和天然气等综合利用的新进展。
石油
煤
教学重难点
一、石油和天然气
1.石油的炼制和石油化工
地下开采出来的石油是黑色粘稠状物质，加工前成为原油，不能直接利用。
石油是烃的混合物，所以没有固定的沸点。
工业上通过常压分馏和减压的方法，把石油不同沸点范围内的蒸馏产物分离出来。分馏出来的各种成分叫做馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
石油炼制和加工的目的：
1.是石油混合物一定程度的分离使他们物尽其用。
2.将碳原子多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为进本化工原料，提高石油的利用价值。
工业上石油分馏是在分馏塔中进行的。
石油经过分馏得到汽油 煤油 柴油，但不能满足社会的需求。
为了过得更多的轻质油，提高汽油的产量，将相对分子质量较大的沸点高的分解为相对分子质量较小的沸点较低的烃。
例如：
C16H34→C8H18+C8H16
石油不仅仅是燃料资源，还是有机化工染料的重要来源。
为了获得有计划红的基本原料，石油化工中以比裂解更高的温度（700～800℃），将石油进一步裂解，使长链烃断裂成乙烯丙稀丁烯等短链烃。其产物中还会含有甲烷以及其他物质
C6H14→CH4+CH2=CH2+CH3CH=CH2+其他
700～900℃
15% 40% 20% 25%
2.天然气的利用
天然气除了直接用作燃料外，还可以作化工燃料。
天然气净化厂
天然气灶
使用天然气的主要优点：
① 安全：天然气不含一氧化碳等有害物质，不会因泄漏而造成人员中毒；
② 经济：据测算，我市天然气预定价格相对于人工煤气和液化气较低一些。天然气的热值约为普通人供煤气的2.8倍，而预定价格仅为煤气的2.5倍；
③ 清洁：天然气几乎不含杂质，燃烧完全，污染小，可节省灶具和燃烧器维修费用；
④ 高效：天然气输配压力高，故城市天然气供应系统的建设与人工煤气相比可节约大量投资。且天然气热利用率较高；
⑤ 方便：天然气热值高，热利用率高，节省做饭时间；
⑥ 用途广泛：天然气可广泛应用于化工、发电、工业和城市商业民用等各个方面，在 发电和工业方面的效益特别突出。
天然气的转换：将煤气置换成天然气所进行的管线、阀门、调压气、燃气具的气体转换和燃具改装工程，以适应天然气运行和使用，天然气转换是一项复杂的系统工程。
天然气的转换 ：
首先要将管道及输气设备中的煤气置换成天然气；
然后逐户对居民和单位煤气用户进行煤气转换成天然气和灶具改装等工作。转换后将进行检漏和维修。
西气东输工程所用气源主要是塔里木气田的天然气，属于气井天然气，也叫纯天然气，主要成份为甲烷（CH4），体积组分约占天然气的96%，另外还含有乙烷、丙烷等其它烃类，以及CO2、N2等，几乎不含硫化氢，比空气轻，密度约为0.70kg/NM3，热值较高，可达8000-9000千卡/NM3，是一种清洁高效的优质能源。
西气东输工程：
学与问
你知道天然气的来源吗？请列举出一些天然气的用处。
天然气主要来源：石油伴生的油田；
天然气主要用途：作燃料和化工燃料用于发电，广泛用于民用及商业燃气灶具、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料焚烧及干燥脱水处理。
二.煤的综合利用
1.煤的干馏
工业上炼焦是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤受热分解产生气体。分为上下两层：
上层为澄清透明的水溶液；
下层为黑褐色黏稠的油状物煤焦油。
另一部分没有凝结的气体可以点燃叫做焦炉气。
出水管
加热管
除尘门
加煤门
捅火门
清灰门
储煤室
煤干馏主要产品和用途
2.煤的气化和液化
为减少煤燃烧对环境造成的污染，人们一方面采取措施改良燃煤技术、改进燃煤质量和排烟设备；另一方面设法将没变为清洁能源。
煤的气化
煤燃烧可以利用空气，也可以利用氧气，但得到的煤气的成分、热值及用途都不同。
煤气化
↗
↘
在空气中燃烧
低热值
成分：CO H2 相当亮的N2
特点及用途：热值低，用作冶金机械工业的燃烧器
中热值
在氧气中燃烧
成分：CO H2 少量CH4
特点及用途：热值较高，可短途输送，用于民用煤气
↓
高热值
CO+3H2→CH4+H2O
催化剂
（合成天燃气）
主要成分：CH4
特点和用途：热值很高，可远距离输送
煤的液化
煤的液化是煤转化成液体燃料的过程.
直接液化:煤与适当的溶剂混合，在高温、高压和催化剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。
煤的液化
间接液化:先把煤转化成一氧化碳和氢气 （合成气），然后经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。
埃克森供氢溶剂法流程
三.煤化工和天然气
化工的发展
一碳化学：以分子中含一个碳原子的化合物（如CO 、CH4 、CH3OH等）为原料合成一系列化工原料和燃料的化学。
CO是从煤的气化或合成气得到的，而CH4是天然气的主要成分，所以，一碳化工也可以说是新一代的煤化工的天然气化工。
煤气化的主要反应有：
2C+O2=2CO
C+H2O=CO+H2
CO+H2O=H2+CO2
煤的气化
煤的干馏，也叫焦化。你能列举出几种煤的干馏产品及它的主要成分吗和和用途吗？
想一想
产品 主要成分 用途
焦炭 碳 冶金 合成氨 电石 染料
煤焦油 酚类 萘 染料 医药 农药 合成材料
沥青 铺路材料 制碳素电极
苯 甲苯 二甲苯 炸药 染料 医药 农药 合成材料
焦炉煤气 氨 铵盐
苯 甲苯 二甲苯
氨气 甲烷 乙烯 气体燃料 化工原料
天然气的重整：
CH4+H2O=CO+3H2
高温
不同的催化剂，可以从合成气中制出不同的产物。从而形成合成气化学。
可以从CH4、CH3OH等很有一个碳原子的分子，经过催化反应直接生成新的化合物，形成甲烷化学和甲醇化学。
科学资料
目前，我们所能用的能源和化工材料大部分来源于煤、石油和天然气等矿物资源。
从长远考虑，因为它们是不可再生资源，终究会枯竭，而作为原料使用，对环境也有很大的危害，所以不能为人来长久依赖。
从绿化角度考虑，以植物为主的生物资源，储量丰富，可再生性好，无污染，被人类成为未来的理想资源。
生物资源：农、林等植物，海产品等。
二氧化碳和水
煤、石油、天然气
植物
生物质
燃烧
燃烧
数月
数百万年
物理法和化学法是通过裂解、分馏、氧化还原、降解、水解等过程，但一般能耗高、产率低，有污染，一般作为生物转化的辅助手段。
生物转化法是通过的作用完成。
如：纤维素水解是在纤维素酶的作用下进行的，葡萄糖的进一步转化液要依靠各种微生物中的酶的作用
从生物资源的利用来看，主要是利用谷物淀粉。
影响生物资源利用的重要因素是：
1.酶催化剂的稳定性。
2.将酶和产物从反应液中分离出来的技术。
1.掌握石油、煤和天然气的综合利用的知识。
2.了解新能源的有关知识。
课堂小结
1.下列说法不正确的是 （ ）
A. 石油裂化是为了得到更多的汽油
B. 石油裂解是为了获得短链不饱和烃
C. 石油分馏可将各种烃分离开来
D. 石油减压分馏是得到汽油、煤油等
C
课堂练习
2.下列说法中错误的是 （ ）
C. 煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物?
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
D. 煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方法将它们分离出来?
D
3.资料表明，水体的BOD低于3 mg·L-1时水质较好，达到7．5 mg·L-1时水质不好，大于10 mg·L-1时水质很差，鱼类不能存活。下列对BOD的认识中，正确的是 ( )
A. BOD表示水中溶解氧的浓度
B. BOD的大小反映了水中耗氧有机物的浓度
C. BOD变大是因为水中各种有毒物质的总浓度变大
D. BOD所反映的水质优劣，只有通过仪器才能测出，人的感官无法判别
B
4. 某1mol链烃A在一定条件下完全裂化成1mol烷烃B和1mol烯烃C，生成的混合气体对氢气的相对密度为14.5，试通过计算回答下列问题。
(3)如果要求1molB完全燃烧时需要氧气的物质的量是整数，那么C只能是什么烯烃?
(1)写出链烃A可能的结构简式和名称。?
(2)烷烃B和烯烃C可能各是什么?
设烷烃B的分子组成为CnH2n+2，相对分子质量为MB，烯烃C分子组成为：CmH2m，相对分子质量为MC，根据质量守恒定律，链烃A的组成应为C(n+m)H2(m+n)+2。?
可知A为烷烃，据题意：
MA=MB+MC=2×14.5×2=58。即14(n+m)+2=58。
化简得：n+m=4所以A分子式为C4H10
(1)CH3CH2CH2CH3正丁烷
异丁烷
(2) 讨论n+m=4。
当n=1时，m=3，即B为甲烷，C为丙烯。
当n=2时，m=2，即B为甲烷，C为乙烯。
当n≥3时，m≤1，无意义
(3) 从B的燃烧反应来看： CH4+2O2CO2+2H2O?
C2H6+3.5O2→2CO2+3H2O。
∴B应是甲烷，则C只能是丙烯。