2020-2021学年人教版高一化学必修二4.2.1《煤、石油、天然气的综合利用》(PPT课件共29张)

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名称 2020-2021学年人教版高一化学必修二4.2.1《煤、石油、天然气的综合利用》(PPT课件共29张)
格式 pptx
文件大小 2.3MB
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 2021-06-21 14:47:34

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文档简介

第一课时 煤、石油、天然气的综合利用
第二节 资源综合利用 环境保护
第四章
化学与自然资源的开发利用
1.通过阅读思考,观察分析,讨论交流,知道煤的干馏、液化、气化的原理及利用,石油的组成及炼制的基本方法,能正确书写石油裂化、裂解反应的化学方程式。认识天然气的主要用途,化石燃料是重要的自然资源。
2.通过问题探究、归纳小结,以聚乙烯、聚酯纤维(涤纶)等为例,了解合成高分子材料的反应原理,掌握单体、链节、聚合度等相关概念及判断。体会煤、石油、天然气在经济、生活中的重要作用,提升综合利用化学资源的意识。
核心素养发展目标
【情景导入】近年来,每年中国从俄罗斯进口原油超过1200万吨,大约占到了中国石油进口总量的10%。随着中国经济的快速向前发展,所需要的能源消耗也越来越多,因此中国必须要正确制定能源战略,积极与多个国家进行能源合作。迄今为止,煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源,同时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,减少化石燃料所造成的环境污染,是人类面临的最大挑战。
活动一、从煤、石油和天然气中获得基本化工原料
一、从煤、石油和天然气的综合利用
【阅读思考1】(1)阅读教材P95页内容,思考煤的组成和结构有何特点?
【温馨提示】①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 H、O、N、S 等元素。 ②煤可以分为无烟煤( 含碳95%)、烟煤(含碳70%—80%)、褐煤( 含碳50%—70%)、泥煤(含
碳50%—60% )等。
③煤的结构模型:
煤的结构模型
【阅读思考2】(2)阅读教材P96页内容,思考天然气的主要成分及用途有哪些?
【温馨提示】①天然气的主要成分是甲烷;②天然气的用途有清洁燃料、合成氨及生产甲醇等化工原料:CH4+H2O CO +3H2、CO +2H2 CH3OH等。
【阅读思考3】(3)阅读教材P96页内容,思考石油的组成有何特点?
【温馨提示】石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,成分主要为各种烷烃、环烷烃和芳香烃(还有水分、盐分等杂质)。没有固定的熔、沸点,只能在一定温度范围内熔化或汽化。
【讨论交流1】(1)什么是煤的干馏、气化和液化?
【温馨提示】①煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,工业上也叫煤的焦化。 ②煤的气化是指将煤转化为可燃性气体的过程,主要反应的方程式为 。 ③煤的液化是指将煤转化为甲醇等液体燃料的过程。直接液化为煤与氢气作用生成液体燃料 ;间接液化为煤先转化为一氧化碳和氢气,再在催化剂作用下合成甲醇CO + 2H2 CH3OH等。
【讨论交流2】(2)分析教材P95“表4-2”,思考煤的干馏产物特点就用途是什么?完成下表内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}煤的干馏产品
主要成分及名称
主要用途
气态
液态
固态
焦炉气、粗氨水、粗苯
燃料、化肥、炸药、医药、农药、合成材料
苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青
炸药、医药、农药、合成材料、染料、筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、电石、燃料
【讨论交流3】(3)石油的综合利用途径有哪些?完成下表内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}加工方法
定义
主要原料
主要目的(主要产品)
常压分馏
通过加热和冷凝方法,把石油分离成不同沸点范围内的产物的过程。
减压分馏
裂化
在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃的过程。

裂解
采用比裂化更高的温度,使石油分馏产品中长链的烃分裂成乙烯、丙烯等小分子的过程。
催化重整
在加热和催化剂的作用下,使链状烃发生结构的重新调整而转化为环状烃的过程。
石油
汽油、煤油、柴油、重油
重油
柴油、润滑油、燃料油、沥青、石蜡
重油(烷烃)
碳原子数较多的烷烃、烯烃
重油
乙烯、丙烯、甲烷
链状烃
环状烃
【归纳小结】
【问题探究1】(1)煤综合利用的意义是什么?
【温馨提示】①减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx、碳的氧化物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生产基本化工原料—通过煤的干馏,获得大量的基本化工原料。
【问题探究2】(2)煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗?为什么?
【温馨提示】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。
【问题探究3】(3)直馏汽油与裂化汽油在组成上有何差异?
【温馨提示】直馏汽油为饱和烃类,裂化汽油中含有不饱和烃。可以用溴水鉴别。
【问题探究4】(4)石油的分馏、裂化和裂解有什么区别?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}方法
原理
原料
目的
分馏
常压
利用加热和冷凝,把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物
减压
裂化
热裂化
在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
催化裂化
裂解(深度裂化)
在高温下,把长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和液态烃
原油
重油
重油
得到不同沸点范围的蒸馏产品
提高轻质油(特别是汽油)的产量
含直链烷烃的石油分馏产品
获得短链不饱和烃
②裂解反应:
【问题探究5】(5)从煤的干馏产物中可以分离出苯或甲苯,煤中含有苯、甲苯等物质吗?若从煤焦油中分离出芳香烃,应采用什么方法?
【温馨提示】煤是有机物和少量无机物构成的复杂混合物,本身不含有苯、甲苯等物质,在干馏时发生化学变化生成了这些物质。煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。
【归纳小结】比较化学“六气”的主要成分,完成下表内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}
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
【对应训练】
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
2.天然气的主要成分—CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大。下列是有关天然气的几种叙述,其中正确的是(  ) ①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源;②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一;④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇。 A.①②③ B.①②④ C.③④ D.②③
【答案】B【解析】①天然气与煤、柴油相比,氢元素的质量分数高,氢燃烧产物无污染,是相对清洁的能源;②CH4的摩尔质量为16 g·mol-1,CO2的摩尔质量为44 g·mol-1,则等质量时,CH4产生的温室效应大于CO2;③天然气燃烧不产生硫、氮的氧化物,不会形成酸雨;由CH4的用途知④正确。
3.下列关于石油及石油炼制的叙述中,错误的是( ) A.通过石油的催化裂化和裂解可以得到较多的轻质油和气态稀烃 B.含C20以上烷烃的重油经减压分馏可以得到煤油和柴油 C.裂化汽油不能用于萃取溴水,催化重整可得芳香烃 D.石油分馏是物理变化,分馏得到的各馏分仍是多种烃的混合物
【答案】B【解析】A.石油的催化裂化的目的是获得轻质油,提高轻质油特别是汽油的产量和质量;而裂解的目的是获得气态短链不饱和烃,提高烯烃特别是乙烯的产量,选项A正确;B. 煤油和柴油是石油的常压分馏产物,含C20以上烷烃的重油经减压分馏可以得到润滑油、石蜡油等,选项B错误;C. 裂化汽油中含烯烃,能和溴发生加成反应,所以不能用于萃取溴水中的溴,催化重整可得芳香烃,选项C正确;D. 石油分馏得到的馏分仍然是多种物质的混合物,没有固定的熔沸点,选项D正确;故合理选项是B。
活动二、以煤、石油和天然气为原料生成合成材料
【阅读思考】阅读教材P97页内容,思考以煤、石油和天然气为原料可以生产哪些合成材料?
【温馨提示】主要是以石油、煤和天然气为原料生产三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维,这三大合成材料。
【讨论交流】合成高分子化合物的常见反应类型及特点是什么?
【温馨提示】①加聚反应:由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如nCH2===CH2
注意:a.单体:聚合成高分子化合物的小分子化合物,如CH2===CH2。 b.链节:高分子化合物中的最小重复单元,如—CH2—CH2—。 c.聚合度:高分子化合物中的链节数,如聚乙烯中的n。
②缩聚反应:由相对分子质量小的化合物通过缩合反应结合成相对分子质量很大的高分子化合物,同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如:
聚酯纤维(涤纶)
注意:a. 缩聚反应的单体至少含有两个官能团(-NH2、-OH、-COOH);
b. 缩聚反应除了生成高分子外还生成小分子;
c.由一种单体进行缩聚所得的小分子为(n-1)mol.由两种单体缩聚生成的小分子为(2n-1)mol;
d.书写缩聚物结构式时,要在方括号外侧写出链节两端的原子或原子团.
【对应训练】
1.聚丙烯 是一种合成塑料,由丙烯制备聚
丙烯的化学方程式为_____________________________,
聚丙烯单体的结构简式_____________,链节________。
【思考】由加聚高分子判断单体的基本方法是什么?
2.下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是(  ) A.有机高分子化合物称为聚合物,是因为它们大部分是由小分子通过加成聚合反应制得的 B.有机高分子化合物的相对分子质量很大,但其结构是若干链节的重复 C.对于一种高分子材料,n是一个整数值,因而它的相对分子质量是确定的 D.高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类
【答案】C【解析】有机高分子化合物分为天然高分子化合物和合成高分子化合物两大类,合成高分子化合物可由小分子通过加成聚合反应制备,对于高分子化合物来说,虽然相对分子质量很大,但没有一个准确的相对分子质量,只有一个范围,它们的结构均是由若干个链节组成的。
3.加热聚丙烯废塑料可以得到炭、氢气、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯。用如图所示装置探究废塑料的再利用。下列叙述中不正确的是(  )
A.聚丙烯的链节是—CH2—CH2—CH2— B.装置乙的试管中可收集到芳香烃 C.装置丙中的试剂可吸收烯烃以制取卤代烃 D.最后收集的气体可作燃料
【答案】A【解析】A.聚丙烯的链节是—CH2—CH(CH3)—,故A错误;B.加热聚丙烯废塑料可以得到芳香烃苯和甲苯,苯和甲苯的沸点较高,故B正确;C.烯烃可以与溴单质发生加成反应生成卤代烃,故C正确;D.最后收集的气体为氢气和甲烷,可作燃料,故D正确。
【课堂检测】
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)煤是由有机物和少量无机物组成的化合物( ) (2)煤、石油和天然气是不可再生能源,也是新型清洁能源(  ) (3)石油裂化是为了提高汽油产量,石油裂解是为了获得短链不饱和烃( ) (4)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴(  ) (5)煤的干馏可以得到大量的基本化工原料如焦炉气、煤焦油、焦炭( ) (6)天然气是一种清洁的化石燃料( ) (7)石油的分馏、裂化、裂解都属于化学变化( ) (8)将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料( ) (9)煤干馏和石油分馏都能获得烃类物质( ) (10)煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来( )
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2.下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( ) A.煤干馏所得气体中只含无机气体 B.天然气、石油液化气是清洁的化石燃料 C.石油裂解气中主要成分为甲烷 D.石油产品都能发生加聚反应
【答案】B【解析】煤干馏所得的气体中含有CH4等有机物气体;天然气、石油液化气的主要成分为碳氢化合物,燃烧充分,生成物为CO2和H2O,为清洁的化石燃料;石油裂解气的主要成分有乙烯、丙烯、甲烷、乙烷等;石油加工得到的产品烷烃不能发生加聚反应。
3.化学与生产和生活密切相关,下列说法正确的是 A.味精俗名谷氨酸钠,是一种常见的增味剂,最早发现于海带中。 B.煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料 C.聚氯乙烯塑料袋可用于包装食品 D.葵花籽油、人造奶油、牛油均属于高级脂肪酸高级酯
【答案】A【解析】A. 味精俗名谷氨酸钠,是一种常见的增味剂,最早发现于海带中,故A正确;B. 煤的气化和液化过程中有新物质生成,属于化学变化,故B错误;C. 聚氯乙烯塑料在较高温度分解产生氯化氢,对人体有害,不可用于包装食品,故C错误;D. 葵花籽油、人造奶油、牛油均属于高级脂肪酸甘油酯,故D错误;故选A。
4.《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:“高奴县石脂水,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得到苯和甲烷等 B.塑料聚乙烯(PE)的单体可以由石油裂解得到 C.聚乙烯可以使溴水褪色 D.三大合成材料分别是合金、合成橡胶和合成纤维
【答案】B【解析】A、苯通过煤的干馏获得,故A错误;B、乙烯是通过石油的裂解获得,故B正确;C、聚乙烯中没有不饱和键,不可以使溴水褪色,故C错误;D、三大合成材料是合成纤维、合成橡胶、塑料,故D错误;故选B。
5.根据聚乙烯的结构简式推测,丙烯(CH2===CH—CH3)聚合生成的聚丙烯的结构简式正确的是(  )
【答案】D【解析】丙烯合成聚丙烯的过程类似于乙烯合成聚乙烯的过程,但丙烯分子中的—CH3只能作支链,选项D正确。
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