4.2.1《煤、石油和天然气的综合利用》PPT课件（新人教版-必修2）
文档属性
| 名称 | 4.2.1《煤、石油和天然气的综合利用》PPT课件（新人教版-必修2） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 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 | 2012-06-02 12:00:19 | ||
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文档简介
(共58张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中化学》
必修２
4.2.1《煤、石油和天然气的综合利用》
第四章 化学与可持续发展 第二节《化学与资源综合利用、环境保护》 第１课时
教学目标
知识与技能：
知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料，认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。
过程与方法：
通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会解决物质（气体）检验的一般方法。
情感态度与价值观：
知道学好化学等科学知识，为保护环境，解决能源危机作出贡献。
教学重点：化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。
教学难点：化石燃料的综合利用
教具准备：多媒体、投影仪、焦炭、氨水、苯、甲苯
背景知识回顾
一、化石燃料
煤、石油和天然气都是古代 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 燃料，是 资源。
二、煤、石油燃烧对环境的影响
1、煤的燃烧对空气的影响
煤燃烧时会排放出 等气体和一些烟尘，它们都是大气的污染物。
2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产品——汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出 、 、含 化合物、未燃烧的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。
动植物遗骸
化石
不可再生
SO2、NO2
CO
氮的氧化物
铅
碳氢
迄今为止，煤、石油、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。
能源
国家 石油
（亿吨） 天然气
（亿立方米） 煤炭
（亿吨）
中国 产量 1.461 175.6 12.4
消费量 1.627 175.6 5.72
美国 产量 3.863 5320.9 9.35
消费量 8.079 5924.1 4.92
1994年中美三大能源产量与消费量比较表
我国煤的分布图
上京煤矿
宁夏优质无煤 —太西煤露天采区
求知课堂互动
一、煤的综合利用
1、煤的组成
组成元素:主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素等）
组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。
煤的结构模型
一、煤的综合利用：
2、煤的分类
腐泥煤
腐植煤
褐 煤
烟 煤
泥 煤
无烟煤
按C%
95%以上
70%以上
60%~70%
50%~60%
工业上煤品质的检测指标：
发热量、挥发分、固定碳、水分、灰分等
煤的干馏实验装置图
实验装置1
实验装置2
一、煤的综合利用
（1）煤的干馏
①煤的干馏原理：
把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。
②煤干馏的主要产品和用途
（2）煤的气化：
将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。
C(s) + H2O CO(g) + H2(g)
高温
CO(g)+ 3H2 CH4(g) + H2O(l)
一定条件
中热值气
高热值气
2CO(g)+ O2 2CO2(g)
；△H=-566KJ/mol
2H2(g)+ O2 2H2O(l)
；△H=-571KJ/mol
CH4(g)+ 2O2 CO2(g) + 2H2O(l)
△H=-890.3KJ/mol
煤气储气柜
煤碳煤气化炉
宜昌煤制气厂
等离子体辅助煤汽化装置
将煤转化液体燃料的过程。
分为直接液化和间接液化。
一、煤的综合利用
（3）煤的液化：
C(s) + H2O CO(g) + H2(g)
高温
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
一定条件
如：
小资料：
最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤(称SRC—Ⅱ方法)的液化示范工厂。用这个方法，2～3t煤可以产1t汽油(视煤种而异)，说明这项技术已发展到一定的成熟程度。
最近，美国某公司发表了用分子筛作催化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，因此产品中75％直接可以用作高级汽油。
煤液化 装置
纳米级煤液化油
煤 液化烘干机
液化氣罐
煤氣灶
二、石油的综合利用
1、石油的组成元素:
主要是碳、氢元素
是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）
石油的主要成分：
2、石油的炼制(除水脱盐后)
（1）石油的分馏：
利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。
石油分馏示意图
3、石油的裂化和裂解
（1）裂化的目的：
（2）裂化的原理：
石油的裂化是
。
在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。
提高轻质液体燃料的产量。
(3)裂解: 深度的裂化。
裂解的目的：
获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
乙烯的产量是一个国家石化水平的标志
25%
产量提高
4、石油结构的重整
石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。
中海油渤海石油平台
三、天然气的综合利用
天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成 和生产 等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。
氨
甲醇
柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米
珠海振戎公司已经与伊朗方面签署协议，同意在未来25年向伊朗购买200亿美元的液化天然气
亚洲最大的天然气处理厂
阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图
俄天然气管道通向中国
德国天然气汽车
天然气灶
液化天然气公交车
四、合成材料
1、原料：
。
2、合成材料基本特征：
。
3、合成材料的合成原理：
。
例如：乙烯合成聚乙烯
，
丙烯合成聚丙烯
。
石油、煤、天然气
相对分子质量很大，属于高分子化合物
加聚、缩聚
合成材料概况：
随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命－－人工合成材料；
合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；
塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料；
黏合剂、涂料也属于合成材料。
塑料
塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料（电木），一旦加工成型就不会受热熔化。
常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。
聚丙烯：
单体：
CH2＝CHCH3
聚苯乙烯
单体：
CH2＝CH
C6H5
聚甲基丙烯酸甲酯
（有机玻璃）
单体：
CH2＝C
CH3
COOCH3
酚醛塑料
单体：
苯酚、甲醛
聚四氟乙烯
单体：
CF2＝CF2
合成纤维
纤维
天然纤维
化学纤维
棉花
羊毛
木材
草类
合成纤维：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：“六大纶”、碳纤维、光导纤维等）
人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等
合成橡胶
橡 胶
天然橡胶
合成橡胶
通用橡胶
特种橡胶
丁苯橡胶
顺丁橡胶
氯丁橡胶
聚硫橡胶
硅橡胶
思考与交流：
1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。
2、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。
1、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。
正方观点举例：
1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用自然资源；
2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便、经济和实用；
3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。
反方观点举例：
1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。
2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。
3、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。
第二课时
新课标人教版课件系列
《高中化学》
必修２
4.2.1《煤、石油和天然气的综合利用》
第四章 化学与可持续发展 第二节《化学与资源综合利用、环境保护》 第１课时
教学目标
知识与技能：
知道化石燃料是重要的自然资源，了解化石燃料燃烧对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料，认识化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。
过程与方法：
通过设计对化石燃料燃烧产物成分分析的定性定量实验，使学生学会解决物质（气体）检验的一般方法。
情感态度与价值观：
知道学好化学等科学知识，为保护环境，解决能源危机作出贡献。
教学重点：化石燃料综合利用和开发新能源的重要意义。
教学难点：化石燃料的综合利用
教具准备：多媒体、投影仪、焦炭、氨水、苯、甲苯
背景知识回顾
一、化石燃料
煤、石油和天然气都是古代 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 燃料，是 资源。
二、煤、石油燃烧对环境的影响
1、煤的燃烧对空气的影响
煤燃烧时会排放出 等气体和一些烟尘，它们都是大气的污染物。
2、用石油作燃料，直接燃烧的是石油的加工产品——汽油、煤油、柴油等，它们燃烧时会排放出 、 、含 化合物、未燃烧的 化合物和烟尘等，它们都是大气的污染物。
动植物遗骸
化石
不可再生
SO2、NO2
CO
氮的氧化物
铅
碳氢
迄今为止，煤、石油、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。
能源
国家 石油
（亿吨） 天然气
（亿立方米） 煤炭
（亿吨）
中国 产量 1.461 175.6 12.4
消费量 1.627 175.6 5.72
美国 产量 3.863 5320.9 9.35
消费量 8.079 5924.1 4.92
1994年中美三大能源产量与消费量比较表
我国煤的分布图
上京煤矿
宁夏优质无煤 —太西煤露天采区
求知课堂互动
一、煤的综合利用
1、煤的组成
组成元素:主要是碳元素；（还有少量的H、O、N、P、S、卤素等）
组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。
煤的结构模型
一、煤的综合利用：
2、煤的分类
腐泥煤
腐植煤
褐 煤
烟 煤
泥 煤
无烟煤
按C%
95%以上
70%以上
60%~70%
50%~60%
工业上煤品质的检测指标：
发热量、挥发分、固定碳、水分、灰分等
煤的干馏实验装置图
实验装置1
实验装置2
一、煤的综合利用
（1）煤的干馏
①煤的干馏原理：
把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。
②煤干馏的主要产品和用途
（2）煤的气化：
将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。
C(s) + H2O CO(g) + H2(g)
高温
CO(g)+ 3H2 CH4(g) + H2O(l)
一定条件
中热值气
高热值气
2CO(g)+ O2 2CO2(g)
；△H=-566KJ/mol
2H2(g)+ O2 2H2O(l)
；△H=-571KJ/mol
CH4(g)+ 2O2 CO2(g) + 2H2O(l)
△H=-890.3KJ/mol
煤气储气柜
煤碳煤气化炉
宜昌煤制气厂
等离子体辅助煤汽化装置
将煤转化液体燃料的过程。
分为直接液化和间接液化。
一、煤的综合利用
（3）煤的液化：
C(s) + H2O CO(g) + H2(g)
高温
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
一定条件
如：
小资料：
最近，美、联邦德国、日三国正式签订协议合建一个日处理6000吨煤的溶剂精炼煤(称SRC—Ⅱ方法)的液化示范工厂。用这个方法，2～3t煤可以产1t汽油(视煤种而异)，说明这项技术已发展到一定的成熟程度。
最近，美国某公司发表了用分子筛作催化剂把甲醇转化为汽油的专利。这种催化剂能够有效地控制产物的分子大小的形状，因此产品中75％直接可以用作高级汽油。
煤液化 装置
纳米级煤液化油
煤 液化烘干机
液化氣罐
煤氣灶
二、石油的综合利用
1、石油的组成元素:
主要是碳、氢元素
是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）
石油的主要成分：
2、石油的炼制(除水脱盐后)
（1）石油的分馏：
利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。
石油分馏示意图
3、石油的裂化和裂解
（1）裂化的目的：
（2）裂化的原理：
石油的裂化是
。
在催化剂的作用下将含碳原子多的重油（烃）断裂成碳原子较少的烃的过程。
提高轻质液体燃料的产量。
(3)裂解: 深度的裂化。
裂解的目的：
获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
乙烯的产量是一个国家石化水平的标志
25%
产量提高
4、石油结构的重整
石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，是链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等，它们也是重要的化工基本原料。
中海油渤海石油平台
三、天然气的综合利用
天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，作为化工原料，它主要用于合成 和生产 等。天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料，通过化学变化形成含两个或多个碳原子的其他有机化合物。实现天然气的有效转化是一项具有挑战性的课题。
氨
甲醇
柴达木盆地天然气储量突破3000亿立方米
珠海振戎公司已经与伊朗方面签署协议，同意在未来25年向伊朗购买200亿美元的液化天然气
亚洲最大的天然气处理厂
阜阳市利用“西气东输”工程天然气门站鸟瞰图
俄天然气管道通向中国
德国天然气汽车
天然气灶
液化天然气公交车
四、合成材料
1、原料：
。
2、合成材料基本特征：
。
3、合成材料的合成原理：
。
例如：乙烯合成聚乙烯
，
丙烯合成聚丙烯
。
石油、煤、天然气
相对分子质量很大，属于高分子化合物
加聚、缩聚
合成材料概况：
随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命－－人工合成材料；
合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；
塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料；
黏合剂、涂料也属于合成材料。
塑料
塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热塑性塑料（聚乙烯塑料），可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料（电木），一旦加工成型就不会受热熔化。
常见的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛塑料（电木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。
聚丙烯：
单体：
CH2＝CHCH3
聚苯乙烯
单体：
CH2＝CH
C6H5
聚甲基丙烯酸甲酯
（有机玻璃）
单体：
CH2＝C
CH3
COOCH3
酚醛塑料
单体：
苯酚、甲醛
聚四氟乙烯
单体：
CF2＝CF2
合成纤维
纤维
天然纤维
化学纤维
棉花
羊毛
木材
草类
合成纤维：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：“六大纶”、碳纤维、光导纤维等）
人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如黏胶纤维等
合成橡胶
橡 胶
天然橡胶
合成橡胶
通用橡胶
特种橡胶
丁苯橡胶
顺丁橡胶
氯丁橡胶
聚硫橡胶
硅橡胶
思考与交流：
1、目前，回收利用废旧合成材料有很多途径，请查阅资料了解有哪些途径？并试着从环境保护和经济成本等方面作出评价。
2、你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，还是回收利用？请用必要资料和数据作为论据。
1、回收利用废旧合成材料主要有三种途径：一是通过熔融再生重新作成多种有用的材料；二是采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；三是将废旧合成材料作为燃料使用。
正方观点举例：
1、生产和使用合成材料可以更加合理的开发和利用自然资源；
2、生产和使用合成材料可以使利用太阳能变的方便、经济和实用；
3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡胶等，有利于生态环境的保护。
反方观点举例：
1、生产和使用合成材料等自然界原本没有的物质，超出环境的自然消化能力，这不是科技的进步，而是异化和倒退。
2、废旧合成材料的回收和利用并不容易，甚至有些材料的回收再生成本大大高于制造成本，经济上考虑根本不合算。
3、天然的东西是最好的，我们应该提倡“回归自然”的绿色生活方式，拒绝生产和使用合成材料。
第二课时