2021-2022學(xué)年高中化學(xué)必修第二冊(cè)素養(yǎng)課件：8.1.2煤、石油、天然氣的綜合利用

第2課時(shí)煤、石油、天然氣的綜合利用一、煤的綜合利用1.煤的組成必備知識(shí)·自主學(xué)習(xí)2.煤的綜合利用【自主探索】(1)煤的氣化和液化是物理變化還是化學(xué)變化?提示:煤的氣化和液化是化學(xué)變化。(2)通過煤的干餾可以得到粗苯和煤焦油,煤焦油中也含有苯,那么煤中含有苯等芳香烴嗎?如何從煤焦油中分離出苯?提示:煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,煤中不含有苯等芳香烴,而是在干餾時(shí)生成了芳香烴。將煤焦油蒸餾可得苯。(3)(情境思考)《賣炭翁》是唐代詩人白居易創(chuàng)作的《新樂府》組詩中的一篇。此詩以個(gè)別事例來表現(xiàn)普遍狀況,描寫了一個(gè)燒木炭的老人謀生的困苦。木炭是木材在隔絕空氣的條件下,經(jīng)過不完全燃燒后形成的。這與煤的干餾相似,木炭的形成及煤的干餾是物理變化還是化學(xué)變化?提示:木材和煤的成分復(fù)雜,木炭的形成及煤的干餾過程發(fā)生了復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化。(4)(教材二次開發(fā))根據(jù)教材的描述,寫出煤的間接液化的化學(xué)方程式。提示:C(s)+H2O(g)CO+H2,CO+2H2CH3OH。高溫====一定條件二、天然氣、石油的綜合利用1.天然氣的綜合利用2.石油的綜合利用【自主探索】(1)石油的分餾、裂化、裂解是物理變化還是化學(xué)變化?提示:石油的分餾是利用沸點(diǎn)不同,將石油分離成不同沸點(diǎn)范圍產(chǎn)物的過程,所以是物理變化。而石油的裂化和裂解中烴發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),所以是化學(xué)變化。(2)石油的裂化和裂解有何區(qū)別和聯(lián)系?提示:裂化和裂解的原理相同,只是裂解選用的溫度比裂化溫度更高,因此裂解又稱為深度裂化。(3)(情境思考)我國在南海北部神狐海域進(jìn)行的“可燃冰”試開采獲得成功,標(biāo)志著我國成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)量的國家,為可燃冰的開采邁出了重要的一步?？扇急且环N由天然氣與水在低溫(0～10℃)、高壓(>107Pa)條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì),又名天然氣水合物。有人認(rèn)為“可燃冰的開采和利用實(shí)現(xiàn)了由水變成油的夢(mèng)想”,這種說法對(duì)嗎?提示:不對(duì)。因?yàn)榭扇急泻蠧H4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,是其中的可燃性成分CH4的作用。三、以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)合成材料1.三大合成材料:_____、__________、_________,這三大合成材料,主要是以石油、煤和天然氣為原料生產(chǎn)的。2.合成材料的大量生產(chǎn)和使用,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。塑料合成橡膠合成纖維關(guān)鍵能力·合作學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)煤、石油、天然氣的利用

1.化學(xué)“三餾”的比較名稱原理特點(diǎn)干餾隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解的過程屬于化學(xué)變化,產(chǎn)物為混合物蒸餾根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同,加熱使某一組分蒸發(fā)進(jìn)行分離屬于物理變化,產(chǎn)物為單一組分的餾出物分餾根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離屬于物理變化,產(chǎn)物為沸點(diǎn)相近的各組分組成的混合物2.化學(xué)中“兩裂”的比較名稱定義目的裂化在一定條件下,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,特別是提高汽油的產(chǎn)量裂解在高溫下,使具有長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天然氣液化石油氣焦?fàn)t氣裂解氣主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH4【易錯(cuò)提醒】(1)通過煤的干餾、石油的結(jié)構(gòu)調(diào)整都可得到苯等芳香烴。(2)乙醇汽油是由普通汽油(占90%)和燃料乙醇(占10%)調(diào)和而成,是一種清潔能源。(3)生物柴油是酯類物質(zhì)的混合物,是一種綠色能源。(4)石油常壓蒸餾時(shí)所得餾分的先后順序?yàn)槭蜌?C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)、重油(C20以上)等?！竞献魈骄俊?1)(思維升華)石油是混合物,分餾得到的汽油是純凈物嗎?(宏觀辨識(shí)與微觀探析)提示:石油分餾得到的產(chǎn)物是沸點(diǎn)接近的烴的混合物。(2)(情境應(yīng)用)汽油是由石油煉制得到的直餾汽油組分、催化裂化汽油組分、催化重整汽油組分等不同汽油組分經(jīng)精制后與高辛烷值組分經(jīng)調(diào)和制得,主要用作汽車點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料。直餾汽油和裂化汽油有什么區(qū)別?提示:直餾汽油和裂化汽油的成分不同,性質(zhì)有明顯的區(qū)別,直餾汽油的成分為飽和烴,裂化汽油為飽和烴和不飽和烴的混合物,故裂化汽油可以發(fā)生加成反應(yīng),可使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色。【典例示范】【典例】如圖是實(shí)驗(yàn)室干餾煤的裝置圖,根據(jù)圖示回答下列問題。(1)指出圖中儀器名稱:b________;d________。

(2)裝置c的作用是____

____,

d中的液體有____

__和__

____。煤焦油可以通過________的方法使其中的重要成分分離出來。

(3)e處點(diǎn)燃的氣體是________,火焰的顏色是________色。

(4)下列敘述錯(cuò)誤的是________。

A.煤發(fā)生了化學(xué)變化B.d中液體的pH>7C.d中液體只有一層D.e處的氣體可以還原氧化銅,可以使溴水褪色【解題指南】解答本題應(yīng)該注意以下兩點(diǎn):(1)煤干餾的產(chǎn)物有焦炭、煤焦油和出爐煤氣。(2)分離有機(jī)物液體混合物常用分餾的方法。【解析】煤的干餾生成焦炭、煤焦油和出爐煤氣,出爐煤氣包括焦?fàn)t氣、粗氨水等,經(jīng)c裝置的降溫和冷凝,粗氨水和煤焦油變?yōu)橐后w在d中聚集,則液體顯堿性;焦?fàn)t氣中氫氣、一氧化碳、甲烷都具有還原性,可用于還原氧化銅,這些氣體燃燒產(chǎn)生藍(lán)色火焰;焦?fàn)t氣中含有乙烯可以使溴水褪色;煤焦油是有機(jī)物的液態(tài)混合物,應(yīng)采用分餾的方法分離。答案:(1)硬質(zhì)玻璃管U形管(2)將干餾生成的氣體進(jìn)行降溫和冷凝粗氨水煤焦油分餾(3)焦?fàn)t氣藍(lán)(4)C【母題追問】(1)b中剩余的固體是什么?提示:焦炭。煤干餾后剩余的固體是焦炭。(2)點(diǎn)燃e處的氣體之前,必須進(jìn)行哪項(xiàng)操作?提示:檢驗(yàn)氣體的純度。點(diǎn)燃?xì)怏w之前應(yīng)檢驗(yàn)氣體的純度,防止爆炸?！舅仞B(yǎng)訓(xùn)練】我國的煤炭資源相對(duì)比較豐富,加快“煤制油”的發(fā)展,對(duì)我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。下圖是煤間接液化的典型流程示意圖。(1)寫出煤氣化反應(yīng)的化學(xué)方程式?思考說明煤氣化的意義。提示:C+H2O(g)CO+H2。煤氣化能夠減少煤燃燒時(shí)的粉塵污染,提高煤燃燒的效率,氣化后的產(chǎn)品可以用于化工生產(chǎn),提高煤的綜合利用價(jià)值。(2)如圖中由石油獲得相應(yīng)產(chǎn)品的方法是什么?該方法是物理變化還是化學(xué)變化?得到的各種分餾產(chǎn)品是純凈物嗎?提示:圖中由石油獲得相應(yīng)產(chǎn)品的方法是分餾,屬于物理變化,所得產(chǎn)品是混合物。高溫====(3)石油裂化是為了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么?提示:裂化汽油中含有烯烴,能與Br2發(fā)生加成反應(yīng),可以使溴的四氯化碳溶液褪色?！炯庸逃?xùn)練】1.(2020·濟(jì)寧高一檢測(cè))煤的干餾和石油的分餾,兩種變化在本質(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,后者不必D.干餾是化學(xué)變化,分餾是物理變化【解析】選D。分餾是用加熱蒸餾、冷凝的方法把液體混合物分成不同沸點(diǎn)范圍產(chǎn)物的過程,無新物質(zhì)生成,屬于物理變化。煤的干餾是指把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱,使煤分解的過程,是化學(xué)變化。2.煤、石油、天然氣是人類使用的主要能源,同時(shí)也是重要的化工原料,下列不屬于以煤、石油和天然氣為主要原料生產(chǎn)的合成材料是 (

)A.塑料B.合成橡膠C.淀粉 D.合成纖維【解析】選C。淀粉是天然高分子化合物,其他都是以煤、石油、天然氣為主要原料通過人工合成的?！菊n堂小結(jié)】三言兩語話重點(diǎn)1.煤的干餾、氣化和液化,石油的裂化和裂解均為化學(xué)變化,石油的分餾屬于物理變化。2.水煤氣的主要成分是CO和H2;焦?fàn)t氣的主要成分是H2、CH4、CH2＝CH2、CO。3.石油裂化的目的是提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量,石油裂解的目的是獲得氣態(tài)短鏈不飽和烴作化工原料。煤的綜合利用煤的綜合利用出爐煤氣煤焦油焦炭可燃性氣體液體燃料水煤氣干餾氣化+H2直接液化液化苯、甲苯等H2O（g）水煤氣催化劑甲醇催化劑+H2O直接液化課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(雙選)(2020·哈爾濱高一檢測(cè))2020年3月18日據(jù)新華社報(bào)道,中國海洋石油集團(tuán)有限公司在渤海萊州灣北部地區(qū)獲得大型發(fā)現(xiàn)——墾利6-1油田,是繼千億方大氣田渤中19-6之后,在渤海獲得的又一重要油氣發(fā)現(xiàn)。下列說法中,正確的是 (

)A.石油有固定的沸點(diǎn),所以可進(jìn)行分餾B.重油經(jīng)過催化裂化可以得到汽油C.在石油加工過程中經(jīng)過減壓蒸餾可得到石蠟油D.石油分餾所得的餾分是純凈物【解析】選B、C。石油是混合物,沒有固定的沸點(diǎn)A錯(cuò)誤;重油經(jīng)過催化裂化目的是得到汽油,B正確;減壓蒸餾可得到石蠟油和機(jī)油等,C正確;石油分餾所得的餾分是沸點(diǎn)相近的物質(zhì)的混合物,D錯(cuò)誤。2.下列轉(zhuǎn)化不屬于煤或石油的綜合利用的是 (

)A.將煤干餾制得煤焦油和焦炭B.在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料C.將煤變?yōu)槊猴炞魅剂螪.將石油裂解制得乙烯等化工原料【解析】選C。A項(xiàng)煤的干餾和B項(xiàng)煤的液化屬于煤的綜合利用,而將煤變成煤餅作燃料是為了提高煤的利用率,不屬于綜合利用,D項(xiàng)石油裂解屬于石油的綜合利用。3.氣體產(chǎn)品作為現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎(chǔ)原料,應(yīng)用范圍十分廣泛,例如冶金、鋼鐵、石油、化工、機(jī)械、電子、玻璃、陶瓷、建材等行業(yè)。以下氣體不是從煤炭或石油工業(yè)獲得的是 (

)A.水煤氣B.裂解氣C.焦?fàn)t氣D.氧氣【解析】選D。水煤氣是煤氣化得到的,焦?fàn)t氣是煤干餾得到的,裂解氣是石油裂解得到的。4.煤是“工業(yè)的糧食”,石油是“工業(yè)的血液”,有關(guān)煤和石油加工的說法正確的是 (

)A.煤的干餾產(chǎn)物主要是各類有機(jī)物B.石油的裂解、分餾和煤的干餾都屬于化學(xué)變化C.煤焦油經(jīng)過分餾可得到苯、甲苯等,說明煤中含有苯和甲苯D.石油的裂化,說明長鏈烴在高溫條件下可以分解為短鏈烴【解析】選D。煤的干餾產(chǎn)物有粗氨水、煤焦油、焦?fàn)t氣和焦炭等物質(zhì),其中焦炭居多,為無機(jī)物,故A錯(cuò)誤;石油的分餾屬于物理變化,故B錯(cuò)誤;煤通過干餾得到苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物,但本身不含有苯等芳香烴,故C錯(cuò)誤;石油的裂化、裂解是在一定條件下將長鏈的烴斷裂為短鏈的烴的過程,烴在加熱條件下是可以分解的,且碳鏈越長越易分解,故D正確。5.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【解析】選C。C6H14裂解的方式可能有下列四種:C6H14CH4+C5H10C6H14C2H6+C4H8C6H14C3H8+C3H6C6H14C4H10+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。素養(yǎng)新思維6.北宋的沈括記載了在陜西榆林地區(qū),有老百姓用石油點(diǎn)燈,同一時(shí)期西方也用石油制作成了一種燃燒的武器,叫“希臘火”?！笆汀边@個(gè)中文名稱是由北宋科學(xué)家沈括第一次命名的。如圖是石油分餾塔的示意圖。(1)圖中a、b、c三處的餾分的沸點(diǎn)最低的是哪一處