2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第8章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第1節(jié)第2課時(shí)煤石油和天然氣的綜合利用學(xué)案新人教版必修第二冊(cè)

PAGE6-第2課時(shí)煤、石油和自然氣的綜合利用發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.結(jié)合石油化工了解化學(xué)在生產(chǎn)中的詳細(xì)應(yīng)用，相識(shí)化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位。培育“社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。2.以煤、石油、自然氣的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其改變綜合利用資源和能源的方法。培育“科學(xué)看法與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。3.相識(shí)化學(xué)對(duì)于構(gòu)建清潔低碳、平安高效的能源體系所能發(fā)揮的作用，體會(huì)化學(xué)對(duì)促進(jìn)人與自然和諧相處的意義。培育“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。一、煤的組成及其綜合利用1．煤的組成2．煤的綜合利用煤的干餾、氣化和液化屬于什么改變？提示：化學(xué)改變。二、自然氣的組成和利用三、石油的組成和綜合利用1．組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。2．綜合利用(1)分餾①定義：利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分別的過程叫做石油的分餾。②石油經(jīng)分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油，但其產(chǎn)量難以滿意社會(huì)需求，而含碳原子多的重油卻供大于求。(2)催化裂化①目的：將重油裂化為汽油等物質(zhì)。②例如：C16H34eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))C8H18＋C8H16(3)裂解①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。②例如：C8H18eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))C4H10＋C4H8C4H10eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))CH4＋C3H6C4H10eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))C2H6＋C2H4。(4)催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。微點(diǎn)撥：石油的分餾為物理改變，石油的裂化、裂解、催化重整均為化學(xué)改變。四、以煤、石油、自然氣為原料生產(chǎn)合成材料1．三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維，這三大合成材料，是以煤、石油和自然氣為原料生產(chǎn)的。2．隨著合成材料的大量生產(chǎn)和運(yùn)用，急劇增加的廢棄物對(duì)人類社會(huì)造成巨大的環(huán)境壓力。生活中的白色污染，主要指什么？提示：廢棄塑料制品。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)煤、石油和自然氣是不行再生能源，也是新型清潔能源。 ()(2)煤的干餾是指在空氣中加強(qiáng)熱使之分解的過程。 ()(3)重油的裂化和裂解可以得到烯烴。 ()(4)重油裂化的目的是為了獲得氣態(tài)烴。 ()(5)石油分餾得到的汽油或煤均為純凈物。 ()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的是()A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分餾是化學(xué)改變，可得到汽油、煤油C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣D．煤制煤氣是物理改變，是高效、清潔地利用煤的重要途徑[答案]C3．由于我國(guó)煤貯存量相對(duì)比石油和自然氣豐富，能源消費(fèi)以煤為主。將原煤作為燃料燃燒，既嚴(yán)峻污染環(huán)境，效率又不高，因而國(guó)家大力提倡煤的綜合利用。實(shí)施“煤變油”，其原理之一是先將煤與水蒸氣制得水煤氣(CO和H2)，再催化合成甲醇或烴類等液態(tài)能源。(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化學(xué)方程式是____________________________________________________________________________________。(2)用CO和H2合成烴(CnHm)的化學(xué)方程式是_________________________________________________________________________________________。(3)氣化和液化的優(yōu)點(diǎn)是_________________________________。[答案](1)CO＋2H2eq\o(→,\s\up9(催化劑))CH3OH(2)nCO＋eq\f(m＋2n,2)H2eq\o(→,\s\up9(催化劑))CnHm＋nH2O(3)使煤變成清潔能源，提高煤的燃燒效率煤、石油的綜合利用原理1．“三餾”比較干餾蒸餾分餾原理隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解依據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分別與蒸餾原理相同產(chǎn)物產(chǎn)物為混合物產(chǎn)物為單一組分的純凈物產(chǎn)物為沸點(diǎn)不同的各組分組成的混合物反應(yīng)類型化學(xué)改變物理改變物理改變微點(diǎn)撥：減壓可以降低物質(zhì)的沸點(diǎn)，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)品接著分別，可得到燃料油、潤(rùn)滑油、石蠟等石油產(chǎn)品。2．化學(xué)中“兩裂”的比較名稱定義目的裂化在肯定條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特殊是提高汽油的產(chǎn)量裂解在高溫下，使具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴獲得短鏈不飽和烴3.化學(xué)“六氣”的主要成分高爐煤氣水煤氣自然氣液化石油氣焦?fàn)t氣裂解氣主要成分CO、CO2、N2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH41．煤的干餾和石油的分餾，兩種改變?cè)诒举|(zhì)上的差別是()A.加熱的溫度不同B．得到的產(chǎn)品不同C．前者要隔絕空氣，后者不用隔絕空氣D．干餾是化學(xué)改變，分餾是物理改變D[石油的分餾是物理改變，煤的干餾是化學(xué)改變。]2．關(guān)于石油的說法中，不正確的是()A．石油是混合物，除含烷烴外，還可能含有環(huán)烷烴和芳香烴B.常壓分餾得到的汽油是混合物，沒有固定的沸點(diǎn)C．裂化是化學(xué)改變，裂解不是化學(xué)改變D．裂化的目的是得到輕質(zhì)油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料C[石油是混合物，除含烷烴外，還可能含有環(huán)烷烴和芳香烴，故A正確；常壓分餾得到的汽油是混合物，混合物沒有固定的沸點(diǎn)，故B正確；裂化是在肯定條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過程，裂解是石油化工生產(chǎn)過程中，以比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)物(包括石油氣)中的長(zhǎng)鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等短鏈烴的加工過程，裂化和裂解過程中都有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)改變，故C錯(cuò)誤；石油裂化的目的是提高輕質(zhì)液體燃料(汽油、煤油、柴油等)的產(chǎn)量，特殊是提高汽油的產(chǎn)量，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料，故D正確。]3．下列說法不正確的是()A．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉B.煤可與水蒸氣反應(yīng)制成水煤氣，水煤氣的主要成分為CO和H2C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳?xì)浠衔顳．以煤、石油和自然氣為原料，可生產(chǎn)塑料、合成橡膠和合成纖維C[植物油是由C、H、O三種元素組成的有機(jī)物，不屬于碳?xì)浠衔铩1．有關(guān)煤的說法正確的是()A．煤中含有碳的單質(zhì)、苯、二甲苯、焦?fàn)t氣B．煤的干餾是物理改變C．煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的困難混合物，煤的干餾是化學(xué)改變D．煤主要含有碳和氫兩種元素，同時(shí)還含有少量的硫、氧、氮等元素C[煤主要含有碳元素，同時(shí)還含有少量的氫、硫、氧、氮等元素；煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的困難混合物；煤干餾可獲得焦炭、苯、二甲苯、焦?fàn)t氣等，屬于化學(xué)改變，C項(xiàng)正確。]2．下列關(guān)于石油的說法不正確的是()A．石油主要含C、H兩種元素B．石油通過催化重整可得到環(huán)狀烴C．石油裂化是物理改變D．石油分餾得到的汽油是混合物[答案]C3．含有6個(gè)碳原子的烷烴，經(jīng)催化裂化可生成的烷烴最多有()A．3種 B．4種C．5種 D．6種C[C6H14裂解的方式可能有下列四種：C6H14eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))CH4＋C5H10C6H14eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))C2H6＋C4H8C6H14eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))C3H8＋C3H6C6H14eq\o(→,\s\up9(催化劑),\s\do9(加熱、加壓))C4H10＋C2H4其中CH4、C2H6、C3H8分別為甲烷、乙烷、丙烷，沒有同分異構(gòu)體，而C4H10有2種同分異構(gòu)體CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考慮C4H10的同分異構(gòu)體，最終生成的烷烴最多有5種。]4．下列關(guān)于化石燃料及其運(yùn)用的一些說法不正確的是()A．煤的氣化是指將固態(tài)煤粉碎后高溫下變?yōu)闅鈶B(tài)，以使煤燃燒時(shí)能與氧氣充分接觸而完全燃燒B．自然氣除可用作清潔燃料外，還可用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等C．石油通過催化裂化過程可將重油裂化為汽油D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分別來自于石油和煤的基本化工原料A[煤的氣化是將固態(tài)煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up9(高溫))CO＋H2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；自然氣是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料則主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等，選項(xiàng)B正確；含碳原子多的重油經(jīng)過催化裂化過程可得到汽油等物質(zhì)，選項(xiàng)C正確；自然氣、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干餾可以得到苯，選項(xiàng)D正確。]5．下圖是試驗(yàn)室干餾煤的裝置圖：(1)指出圖中儀器名稱：a.________，d.________。(2)儀器d的作用是________________________________________________________________________________________________________________，c中液體有________和________，其中無機(jī)物里溶有______，可用________檢驗(yàn)出來。有機(jī)物可以通過________的方法使其中的重要成分分別出來。(3)e處點(diǎn)燃的氣體主要成分有______________________(填化學(xué)式)，火焰的顏色是________。[解析]本題是關(guān)于煤干