【化學】煤、石油和天然氣的綜合利用教學課件 高一化學同步備課 人教版2019必修第二冊

第一節(jié)

自然資源的開發(fā)利用第3課時：煤、石油和天然氣的綜合利用第八章

化學與可持續(xù)發(fā)展煤、天然氣的綜合利用01石油的綜合利用及合成材料02學習目標1.通過閱讀教材，運用分析、推理的方法，結(jié)合圖片信息，認識煤的干餾、氣化、液化原理和主要產(chǎn)品及用途，了解煤的綜合利用對可持續(xù)發(fā)展的重要性。2.通過討論交流、圖示分析，了解石油的分餾和裂化產(chǎn)品的用途及石油化工產(chǎn)品的應用及投產(chǎn)與產(chǎn)出，認識合理開發(fā)和利用化石能源的重要性和必要性。3.通過聯(lián)系實際，問題探究，能舉例說明重要資源和能源的主要類型、成分和作用，對資源的開發(fā)利用和能源的使用方案進行評價，認識合成高分子材料的重要性及石油化工廢棄物帶來的環(huán)境影響。

近年來，每年中國從俄羅斯進口原油超過1200萬噸，大約占到了中國石油進口總量的10%。隨著中國經(jīng)濟的快速向前發(fā)展，所需要的能源消耗也越來越多，因此中國必須要正確制定能源戰(zhàn)略，積極與多個國家進行能源合作。迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時也是重要的化工原料。如何實現(xiàn)化石燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料所造成的環(huán)境污染，是人類面臨的最大挑戰(zhàn)。煤—工業(yè)糧食石油—工業(yè)血液天然氣—清潔能源環(huán)境污染煤、天然氣的綜合利用煤、天然氣的綜合利用任務一、認識煤的組成及綜合利用學生活動1：閱讀教材P102頁第一、二自然段內(nèi)容，思考煤的組成和結(jié)構(gòu)有何特點？對煤進行綜合利用有何意義？①煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，主要含碳元素,還含有少量H、O、N、S等元素。②煤根據(jù)組成成分中含碳量不同，由高到低可以將煤分為無煙煤、煙煤、褐煤、泥煤等。煤直接燃燒會產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、廢氣，污染環(huán)境、燃燒效率低等煤、天然氣的綜合利用任務一、認識煤的組成及綜合利用學生活動1：閱讀教材P102頁第一、二自然段內(nèi)容，思考煤的組成和結(jié)構(gòu)有何特點？對煤進行綜合利用有何意義？③煤綜合利用的意義：一是減少煤燃燒產(chǎn)生的大量SO2、NOx、碳的氧化物和粉塵等污染物的排放；二是提高煤燃燒的效率—煤的氣化、液化都是使煤變成清潔能源的有效途徑，煤的燃燒效率也有很大的提高；三是生產(chǎn)基本化工原料—通過煤的干餾，獲得大量的基本化工原料。【溫馨提示】迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時它們也是重要的化工原料。世界上多數(shù)國家利用的能量(如熱能、電能等)主要來自化石燃料的燃燒。例如：在我國，很大一部分電能是由煤燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化而來的。煤、天然氣的綜合利用任務一、認識煤的組成及綜合利用煤、天然氣的綜合利用任務一、認識煤的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P102頁低二、三自然段，結(jié)合表8-1，思考煤的綜合利用有哪些主要途徑？各途徑的原理及特點分別是什么？①實現(xiàn)煤的綜合利用的主要途徑是干餾、氣化和液化，目的是獲得清潔的燃料和多種化工原料。②煤的干餾是指將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程,工業(yè)上也叫煤的焦化。干餾產(chǎn)品主要成分及名稱主要用途氣態(tài)液態(tài)固態(tài)焦碳煤焦油（苯、甲苯、二甲苯、酚類、萘、瀝青）焦爐氣（H2、CH4、CO等）、粗氨水、粗苯燃料、化肥、炸藥、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料炸藥、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、染料、筑路材料、制碳素電極冶金、合成氨造氣、電石、燃料煤、天然氣的綜合利用任務一、認識煤的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P102頁低二、三自然段，結(jié)合表8-1，思考煤的綜合利用有哪些主要途徑？各途徑的原理及特點分別是什么？【溫馨提示】煤的干餾、氣化、液化（產(chǎn)品為煤油、汽油等）均屬于化學變化。③煤的氣化是指將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應的方程式為：C+H2O（g）

CO+H2高溫④煤的液化是指將煤直接或間接轉(zhuǎn)化為甲醇等液體燃料的過程。直接液化為煤與氫氣作用生成液體燃料

；間接液化為煤先轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣,再在催化劑作用下合成甲醇CO+2H2

CH3OH等催化劑【典例1】國內(nèi)能源供應緊張形勢日益加劇，煤的漲價導致部分地區(qū)電荒，煤在國民經(jīng)濟中的重要地位由此可見一斑。關(guān)于煤的說法正確的是()

A．煤屬于有機化合物

B．在物質(zhì)變化類型上，煤的干餾包含了物理變化和化學變化

C．煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烴，煤是芳香烴的主要來源

D．煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量不會增加，故煤的氣化并無意義對應訓練【解析】煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物。苯和甲苯是煤中的某些干餾產(chǎn)物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干餾過程中發(fā)生化學反應生成的。煤氣化后變成清潔高效的燃料，再燃燒可提高其利用率，意義重大。B【典例2】有關(guān)煤的敘述中正確的是（

）

A．煤在空氣中加強熱可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦爐氣

B．煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，內(nèi)含煤焦油等成分

C．煤的氣化主要反應是C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)

D．推廣使用煤液化和氣化技術(shù)，可減少二氧化碳等溫室氣體的排放對應訓練【解析】A.將煤在隔絕空氣時加強熱，使它發(fā)生發(fā)生分解反應，可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦爐氣，A錯誤；B.煤是由多種有機物和無機物組成的復雜的混合物，煤干餾后得到的煤焦油，原物質(zhì)中不含煤焦油，B錯誤；C.煤的氣化主要是使煤與水蒸氣在高溫下發(fā)生反應，C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)，產(chǎn)生氫氣和CO氣體，C正確；D.推廣使用煤液化和氣化技術(shù)，可減少二氧化硫等有害氣體的排放，D錯誤。故合理選項是C。C煤、天然氣的綜合利用任務二、天然氣的組成及綜合利用學生活動1：閱讀教材P102頁最后自然段，回答天然氣的主要成分及用途是什么？①天然氣的主要成分是甲烷，能成為21世紀新型清潔能源是因為它的燃燒更充分且燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳不會污染環(huán)境。②重要的化工原料，主要用于合成氨及生產(chǎn)甲醇等：CH4＋H2OCO＋3H2、CO＋2H2CH3OH催化劑催化劑煤、天然氣的綜合利用任務二、天然氣的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P103頁“資料卡片”欄目，思考天然氣水合物的組成、開發(fā)及應用有何特點？①天然氣水合物是天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì),主要成分是甲烷水合物，其組成可表示為CH4·nH2O。②天然氣水合物的外觀像冰，具有可燃性，故又被稱為“可燃冰”，它被認為是21世紀的高效清潔能源。③儲量巨大的天然氣水合物的分解和甲烷釋放,可能會誘發(fā)海底地質(zhì)災害，加重溫室效應。④目前,開發(fā)利用天然氣水合物已經(jīng)成為人們關(guān)注的重要領域,我國的天然氣水合物開采技術(shù)處于世界先進水平?！镜淅?】下列有關(guān)說法不正確的是（

）

A．天然氣、液化石油氣和汽油的主要成分都是碳氫化合物

B．等物質(zhì)的量的氯氣與甲烷在光照條件下反應能制得純凈的一氯甲烷

C．生產(chǎn)口罩的熔噴布以聚丙烯為主要原料，合成聚丙烯的原料主要來

自石油的裂解

D．煤焦油中可以獲取苯、甲苯、二甲苯等有機化合物對應訓練【解析】A項，天然氣、液化石油氣和汽油都是烴，主要成分都是碳氫化合物，正確；B項，在光照條件下，等物質(zhì)的量的氯氣與甲烷發(fā)生取代反應，會生成多種產(chǎn)物，不能夠制得純凈的一氯甲烷，錯誤；C項，聚丙烯的原料為丙烯，主要來自石油的裂解，正確；D項，煤通過干餾得到的煤焦油中含有苯、甲苯、二甲苯等有機物，通過分餾可以獲取苯、甲苯、二甲苯等有機物，正確。B【典例2】天然氣的主要成分CH4是一種會產(chǎn)生溫室效應的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應，前者大。下列是有關(guān)天然氣的幾種敘述，其中正確的是（

）

①天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應也是前者大；③燃燒天然氣也是形成酸雨的原因之一；④CH4作為化工原料可用于合成氨、生產(chǎn)甲醇。

A．①②③B．①②④C．③④D．②③對應訓練【解析】①天然氣與煤、柴油相比，氫元素的質(zhì)量分數(shù)高，氫燃燒產(chǎn)物無污染，是相對清潔的能源；②CH4的摩爾質(zhì)量為16g·mol－1，CO2的摩爾質(zhì)量為44g·mol－1，則等質(zhì)量時，CH4產(chǎn)生的溫室效應大于CO2；③天然氣燃燒不產(chǎn)生硫、氮的氧化物，不會形成酸雨；由CH4的用途知④正確。B石油的綜合利用及合成材料石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用學生活動1：閱讀教材P103頁第二、三自然段，思考石油的組成有何特點？①石油是由古代動植物遺體經(jīng)過非常復雜的變化而形成的一種化石能源，含有C、H、S等元素。②石油是由多種碳氫化合物組成的混合物，成分主要為各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。③石油是一種黑褐色的粘稠狀物質(zhì)，有特殊氣味，比水輕，不溶于水，沒有固定的熔、沸點。石油的煉制石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用【溫馨提示】石油不可以直接用作燃料，石油需要經(jīng)過煉制，才能分離出能驅(qū)動汽車、飛機等的汽油、煤油等。石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用石油的綜合利用工藝流程圖石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P103～104頁內(nèi)容，結(jié)合圖8-6、圖8-7，思考什么是石油的分餾、裂化、裂解和催化重整？加工方法定義主要原料主要產(chǎn)品或原理常壓分餾減壓分餾①石油的分餾通過加熱和冷凝方法，把石油分離成不同沸點范圍內(nèi)的產(chǎn)物的過程。石油重油汽油、煤油、柴油、重油柴油、潤滑油、燃料油、瀝青、石蠟煤油、汽油、柴油統(tǒng)稱輕質(zhì)油

加工方法定義主要原料主要目的主要產(chǎn)品或原理裂化

石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P103～104頁內(nèi)容，結(jié)合圖8-6、圖8-7，思考什么是石油的分餾、裂化、裂解和催化重整？②石油的裂化C16H34

C8H18＋C8H16提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量一定條件下，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴的過程直鏈烷烴碳原子數(shù)較多的烷烴、烯烴加工方法定義主要原料主要目的主要產(chǎn)品或原理裂解

石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P103～104頁內(nèi)容，結(jié)合圖8-6、圖8-7，思考什么是石油的分餾、裂化、裂解和催化重整？③石油的裂解——深度裂化C4H10

CH4＋C3H6生產(chǎn)乙烯

等氣態(tài)化工原料采用比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)品中長鏈的烴分裂成乙烯、丙烯等小分子的過程烷烴乙烯、丙烯、甲烷C4H10

C2H6＋C2H4加工方法定義主要原料主要目的主要產(chǎn)品或原理裂解

石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用學生活動2：閱讀教材P103～104頁內(nèi)容，結(jié)合圖8-6、圖8-7，思考什么是石油的分餾、裂化、裂解和催化重整？④石油的催化重整生產(chǎn)環(huán)狀烴在加熱和催化劑的作用下，使鏈狀烴發(fā)生結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整而轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴的過程鏈狀烴環(huán)狀烴（苯、甲苯等芳香烴）石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用【溫馨提示】①減壓可以降低物質(zhì)的沸點，石油的減壓蒸餾可以在較低溫度下，使重油、柴油等常壓蒸餾產(chǎn)品繼續(xù)分離，可得到燃料油、潤滑油、石蠟等石油產(chǎn)品。②“三餾”比較干餾蒸餾分餾原理產(chǎn)物反應類型隔絕空氣加強熱使物質(zhì)分解根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點不同進行分離與蒸餾原理相同產(chǎn)物為沸點不同的各組分組成的混合物產(chǎn)物為單一組分的純凈物產(chǎn)物為混合物化學變化物理變化物理變化石油的綜合利用及合成材料任務一、石油的組成及綜合利用【溫馨提示】③化學“七氣”比較名稱來源主要成分用途高爐煤氣煉鐵高爐燃料水煤氣水煤氣爐燃料、化工原料煉廠氣石油煉制廠燃料、化工原料油田氣油田燃料、化工原料天然氣天然氣田、油田燃料、化工原料裂解氣裂解爐石油化工原料焦爐氣煉焦爐燃料、化工原料CO2、CO等CO、H2等低級烷烴低級烷烴CH4低級烷烴和烯烴H2、CH4、C2H4等對應訓練【典例1】下列關(guān)于石油及石油煉制的敘述中，錯誤的是（

）

A．通過石油的催化裂化和裂解可以得到較多的輕質(zhì)油和氣態(tài)稀烴

B．含C20以上烷烴的重油經(jīng)減壓分餾可以得到煤油和柴油

C．裂化汽油不能用于萃取溴水，催化重整可得芳香烴

D．石油分餾是物理變化，分餾得到的各餾分仍是多種烴的混合物【解析】石油的催化裂化的目的是獲得輕質(zhì)油，提高輕質(zhì)油特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量；而裂解的目的是獲得氣態(tài)短鏈不飽和烴，提高烯烴特別是乙烯的產(chǎn)量，A正確；煤油和柴油是石油的常壓分餾產(chǎn)物，含C20以上烷烴的重油經(jīng)減壓分餾可以得到潤滑油、石蠟油等，B錯誤；裂化汽油中含烯烴，能和溴發(fā)生加成反應，所以不能用于萃取溴水中的溴，催化重整可得芳香烴，C正確；石油分餾得到的餾分仍然是多種物質(zhì)的混合物，沒有固定的熔沸點，D正確；故選B。B對應訓練【典例2】下列說法正確的是（

）

A．裂化汽油和直餾汽油都可以與溴水反應使其褪色

B．煤通過干餾可獲得焦爐氣、煤焦油、焦炭等

C．石油通過分餾得到的汽油是純凈物

D．煤通過氣化、液化這樣的物理變化可獲得潔凈的燃料【解析】A項，裂化汽油中含烯烴，可以與溴水反應使其褪色，但直餾汽油不含碳碳不飽和鍵，不能使溴水發(fā)生加成反應而使其褪色，錯誤；B項，將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程為煤的干餾，故煤的干餾是化學變化，能得到焦爐氣、煤焦油和焦炭等，正確；C項，石油的各種餾分均是一個溫度段內(nèi)分餾的產(chǎn)物，故仍然是混合物，錯誤；D項，煤的氣化是用煤生產(chǎn)水煤氣，煤的液化是用煤來生產(chǎn)甲醇，故均為化學變化，錯誤。B石油的綜合利用及合成材料任務二、探究化石燃料與合成高分子學生活動1：閱讀教材P105頁第一自然段內(nèi)容，思考以煤、石油和天然氣為原料可以生產(chǎn)哪些合成材料？石油的綜合利用及合成材料任務二、探究化石燃料與合成高分子學生活動1：閱讀教材P105頁第一自然段內(nèi)容，思考以煤、石油和天然氣為原料可以生產(chǎn)哪些合成材料？①以石油、煤和天然氣為原料生產(chǎn)可以生產(chǎn)三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。乙烯制聚乙烯：nCH2===CH2催化劑丙烯制聚丙烯：②目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，只有一部分轉(zhuǎn)化為化工、紡織、建材、醫(yī)藥、日用化學品等行業(yè)的基本原料。石油的綜合利用及合成材料任務二、探究化石燃料與合成高分子學生活動2：合成高分子化合物的常見反應類型及特點是什么？合成高分子化合物有加聚反應和縮聚反應兩種反應類型。加聚反應：由相對分子質(zhì)量小的化合物通過加成反應相互結(jié)合成相對分子質(zhì)量很大的高分子化合物的反應?？s聚反應：由相對分子質(zhì)量小的化合物通過縮合反應結(jié)合成相對分子質(zhì)量很大的高分子化合物，同時有小分子(如H2O等)生成的反應。如：石油的綜合利用及合成材料任務二、探究化石燃料與合成高分子學生活動2：合成高分子化合物的常見反應類型及特點是什么？【溫馨提示】a.縮聚反應的單體至少含有兩個官能團（如常見—NH2與—COOH或—OH與—COOH）;b.縮聚反應除了生成高分子外還生成小分子;c.由一種單體進行縮聚所得的小分子為（n-1）mol.由兩種單體縮聚生成的小分子為（2n-1）mol;d.書寫縮聚物結(jié)構(gòu)式時，要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)兩端的原子或原子團石油的綜合利用及合成材料任務二、探究化石燃料與合成高分子學生活動3：結(jié)合教材P105頁“科學·技術(shù)·社會”欄目思考生物質(zhì)資源的概念及特點分別是什么？④利用方式：a.直接燃燒（C6H10O5)n+6nO26nCO2+5nH2O（纖維素（C6H10O5）n代表植物枝葉的主要成分;b.生物化學轉(zhuǎn)換制沼氣、制乙醇等;c.熱化學轉(zhuǎn)換：生物質(zhì)通過復雜的化學反應轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇夹詺怏w。①定義：指來源于植物及其加工產(chǎn)品貯存的能量，生物質(zhì)資源是一種理想的可再生資源。②特點：可再生性；低污染性

；廣泛的分布性。③來源：生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機廢棄物、動物糞便等。對應訓練【典例1】《后漢書·郡國志》中記載：“石出泉水……其水有肥，燃之極明，不可食，縣人謂之石漆?！薄队详栯s俎》一書：“高奴縣石脂水，水膩，浮上如漆，采以膏車及燃燈極明?！毕铝姓f法正確的是（

）

A．上述材料所說“石漆”“石脂水”是石油，在工業(yè)上通過石油分餾得到

苯和甲烷等

B．塑料聚乙烯（PE）的單體可以由石油裂解得到

C．聚乙烯可以使溴水褪色

D．三大合成材料分別是合金、合成橡膠和合成纖維【解析】A、苯通過煤的干餾獲得，故A錯誤；B、乙烯是通過石油的裂解獲得，故B正確；C、聚乙烯中沒有不飽和鍵，不可以使溴水褪色，故C錯誤；D、三大合成材料是合成纖維、合成橡膠、塑料，故D錯誤；故選B。B對應訓練【典例2】煤、石油、天然氣仍是人類使用的主要能源，同時也是重要的化工原料，我們熟悉的塑料、合成纖維和合成橡膠都主要是以石油、煤和天然氣為原料生產(chǎn)的。下列說法中不正確的是（

）

A．石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)重整，生成苯、甲

苯、苯甲酸等芳香烴

B．煤干餾的產(chǎn)品有出爐煤氣、煤焦油和焦炭

C．石油的分餾是物理變化，煤的氣化和液化均是化學變化

D．天然氣是一種清潔的化石燃料，作為化工原料它主要用于合成氨

和甲醇A對應訓練【解析】A．烴的催化重整可以使鏈狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，石油中含有鏈狀烴，它們在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯或甲苯，但不能生成苯甲酸，故A錯誤；B．煤干餾是隔絕空氣加強熱發(fā)生反應，產(chǎn)品主要為出爐煤氣、煤焦油和焦炭，故B正確；C．石油分餾是利用餾分的沸點不同來分離的方法，是物理變化；煤的氣化、液化有新物質(zhì)生成是化學變化，故C正確；D．天然氣廣泛用于民用及商業(yè)燃氣灶具、熱水器，天然氣也可用作化工原料，以天然氣為原料的一次加工產(chǎn)品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近20個品種，故D正確；故選：A。1．人類生產(chǎn)生活離不開能源，下列關(guān)于能源的描述正確的是（

）A．天然氣是可再生能源B．電能、氫能是二次能源C．煤、石油、水能是人類使用最廣泛的傳統(tǒng)能源D．為滿足人類需要，可以無限制的開采化石燃料B【解析】人類使用最廣泛的能源：煤、石油、天然氣，天然氣是化石能源，不可再生能源，故A錯誤；二次能源是由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化以后得到的能源產(chǎn)品，電能、氫能是二次能源，故B正確；煤、石油是人類使用最廣泛的傳統(tǒng)能源，水能不是人類使用最廣泛的傳統(tǒng)能源，故C錯誤；化石能源是不可再生能源，不可以無限制的開采化石燃料，故D錯誤；故答案為：B。2．下列轉(zhuǎn)化不屬于煤、石油、天然氣的綜合利用的是（

）A．將煤制成蜂窩煤作燃料B．天然氣作化工原料可用于合成氨C．將煤轉(zhuǎn)化為CO和H2，然后在催化劑的作用下合成甲醇D．將石油分餾獲得汽油、柴油等A【解析】將煤制成蜂窩煤作燃料，只改變煤制品的形狀，沒有改變煤的組成，仍屬于原煤的直接使用，A合題意；天然氣作化工原料時，將其與水