資源簡介

(共24張PPT)
從天然氣 石油和煤中獲取燃料
第3章 簡單的有機化合物
1.知道從石油和煤中獲得燃料或有機化工原料的主要方法，認識化石燃料綜合利用的意義。
2.能描述甲烷的物理性質和主要化學性質，了解可燃冰的開采利用的價值。
你知道化石燃料有哪些嗎 化石燃料的過度使用會造成什么環境問題
化石燃料又叫作礦石燃料、礦物燃料，是指埋藏在低下不同地質年代的動植物遺體經歷漫長地質條件的變化，在溫度、壓力和微生物等條件的作用下形成的一類可燃性礦物，屬于不可再生能源。
隨著全球現代化步伐的加快，一方面化石燃料存在逐漸枯竭的危機，另一方面化石燃料燃燒所產生的二氧化碳加劇了溫室效應，所排放的一些有毒氣體和粉塵污染了環境。
閱讀教材，回答以下問題：
1.天然氣和煤為什么可直接做燃料？
2. 天然氣主要成分是什么？甲烷的物理性質和主要化學性質有哪些？
3.煤主要含有哪些元素？煤燃燒帶來的環境問題有哪些？
煤
天然氣
工業的糧食
一、天然氣
天然氣的主要成分是甲烷(含量80%~97%)。
天然氣在我們生活中應用廣泛，小到做飯的燃氣灶，大到汽車、游艇，都利用了天然氣可以燃燒并放出大量的熱這一性質。
甲烷是一種無色無味的氣體，密度比空氣小，難溶于水。
可以燃燒，產物為二氧化碳和水。相同狀況下，1mol 甲烷比1mol CO 和1mol H2燃燒放出的熱量更多，所以天然氣是一種優良的氣體燃料。
甲烷燃燒的化學方程式：
CH4+2O2 CO2+2H2O
點燃
實驗室：點燃前要驗純
生產生活中：加強通風、禁止明火
我國在南海北部神狐海域進行的“可燃冰”試開采獲得成功，標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產量的國家，為可燃冰的開采邁出了重要的一步。
可燃冰是一種由天然氣與水在低溫(0～10℃)高壓(>107 Pa)條件下，形成的類冰狀結晶物質。
有人認為“可燃冰的開采和利用實現了由水變成油的夢想”，這種說法對嗎
可燃冰里不僅有水還有甲烷，其燃燒是指甲烷的燃燒，所以該說法錯誤。
二、煤——工業的糧食
直接燃煤
如何降低煤的污染、提高燃燒效率？
無機物
(少量)
有機物
Si、Al、Ca、Fe等元素
O、N、S等元素（少量）
C、H元素（大量）
產生CO、NOx、 SO2 和煙塵，嚴重污染環境
燃燒的熱效率低
煤的組成
碳元素被氧化放出大量熱，因此可以做燃料；
煤的組成復雜，直接燃燒會帶來環境問題。
煤的干餾
煤的氣化
煤的干餾
煤的氣化
煤的液化
減少污染物的排放。
提高煤燃燒的熱效率。煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源的有效途徑，提高燃燒效率。
提取煤中的化學原料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的過程中，對產生的煤灰、煤渣、廢氣、廢液等都加以合理的處理和利用，做到既消除污染又保護環境。
煤的綜合利用
“鄜、延境內有石油，舊說‘高奴縣出脂水’，即此也。生于水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出，土人以雉尾挹之，乃采入缶中。頗似淳漆，然之如麻，但煙甚濃，所沾帷幕皆黑。余疑其煙可用，試掃其煤以為墨，黑光如漆，松墨不及也，遂大為之。其識文為“延川石液”者是也?！?br/>——出自《夢溪筆談》
沈 括
歷史上，石油曾被稱為石漆、膏油、肥、石脂、脂水、可燃水等。直到北宋，沈括在世界上第一次提出了“石油”這一科學的命名。不過這時候的石油存在著一個致命的弱點，那就是沒有經過提煉的原油粘稠含雜質多，濃煙滾滾，房子都熏黑了，根本不可能大范圍推廣作為燃料。
請閱讀資料，說說記載中提到的是何種物質？
閱讀教材，并回答以下問題：
1. 石油是純凈物還是混合物？有無固定的沸點？
2. 如何理解石油的分餾？
石油是由分子含有不同數目碳原子的烷烴、環烷烴等組成的復雜混合物。組成元素主要是碳、氫元素（占98%）。
石油沒有固定的沸點。
利用石油中各組分的沸點不同，可以采用分餾的方法，將各組分分離出來。
三、從石油中獲取燃料
1. 石油的分餾
定義：
通過加熱和冷凝，把石油分離成沸點范圍不同的產物。
(2) 原理：
石油分餾塔
加熱石油，沸點低(分子中碳原子數較少)的烴先汽化，經冷凝后分離出來，隨著溫度的升高，沸點高(分子中碳原子數較多)的烴再汽化，經冷凝液化后也分離出來。
石油分餾是一種物理加工方法；分餾后的產物仍為混合物。
烴分子中碳原子數 烴的沸點
石油氣（C4以下）
汽油（C5~C11）
煤油（C11~C16）
柴油（C15~C18）
石蠟油、潤滑油（C18~C20）
重油（瀝青等）（C20以上）
(3)分餾產物及其主要用途
為測量蒸汽溫度，溫度計水銀球應放在蒸汽出口處。
為了防止暴沸，蒸餾燒瓶中加入少量碎瓷片或沸石。
冷凝管里冷水的循環方式：
下進上出
。
(4) 實驗室蒸餾石油的裝置
液化石油氣、汽油、煤油等石油分餾產物用作燃料時，其中的烴燃燒放出大量的熱，充分燃燒時的產物是二氧化碳和水。以辛烷（C8H18）為例，寫出辛烷充分燃燒的化學方程式。辛烷不充分燃燒時會有何現象？
2C8H18+25O2 16CO2+18H2O
點燃
含碳量較高的烴，如果在空氣中不充分燃燒，會產生大量的黑煙。
石油的分餾產物中輕質液體燃料的產量不夠高
2.石油的裂化
(1)目的：
為了提高輕質液體燃料的質量和產量，對石油分餾物進行裂化。
(2)定義：
工業上在一定條件(加熱、使用催化劑)下，把相對分子質量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質量較小、沸點較低的烴的方法。
以十六烷（C16H34）為例：
C16H34 C8H18 + C8H16
催化劑

十六烷
辛烷
辛烯
石油裂化爐
三、從石油中獲取燃料
加油站里的汽油有不同的標號，如92號、95號等。汽油的標號與其辛烷值相同。
辛烷值是衡量汽油在氣缸內抗爆震能力的一種數字指標，其值越高表示抗爆性越好。
選擇汽油時，并非標號越高越好，要根據發動機的參數要求進行合理選擇。
汽油的標號和辛烷值
石油的分餾與裂化有何不同？請思考后，填寫對比表格。
分餾 裂化
原理 用_____和_____的方法把石油分成_______________的分餾產品 把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為________________ 、_______的烴
原料 經脫水、脫鹽處理的石油 重油
目的 將原油分離成不同沸點范圍的產品 提高輕質液體燃料的產量和質量
類型 ______變化 ______變化
主要產品 石油氣、汽油、煤油、柴油等 汽油等輕質燃油
加熱
冷凝
不同沸點范圍
相對分子質量較小
沸點低
物理
化學
天然氣的主要成分是甲烷，而液化石油氣的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯(C3H6 )、丁烯(C4H8)。請根據以上物質燃燒反應的化學方程式思考：使用天然氣的燃氣灶是否適用于液化石油氣？若不適用，應怎樣改造燃氣灶？
首先要明確有關有機化合物的燃燒反應，寫出化學方程式。
然后根據化學方程式分析1 mol天然氣、液化石油氣完全燃燒的耗氧量。
首先要明確有關有機化合物的燃燒反應，
寫出化學方程式：
然后根據化學方程式分析1 mol天然氣、液化石油氣完全燃燒的耗氧量。
CH4+2O2 CO2+ 2H2O
點燃
C3H8 + 5O2 3CO2+4H2O
點燃
2C4H10+13O2 8CO2+ 10H2O
點燃
2C3H6+9O2 6CO2+ 6H2O
點燃
C4H8+ 6O2 4CO2+4H2O
點燃
液化石油氣中 1 mol任意氣體耗氧量都比天然氣耗氧量高，所以等物質的量（或等體積）的天然氣和液化石油氣相比，液化石油氣耗氧量更多。
因此，使用天然氣的燃氣灶不適用液化石油氣，欲改造燃氣灶需要減少液化石油氣的進入量、增大空氣的進入量，即改小進氣口、調大風門。
成果展示
1.宋朝科學家沈括的《夢溪筆談》中描述了一種化石燃料，“頗似淳漆，燃之如麻，但煙甚濃，所沾帷幕皆黑”，并預言“此物必大行于世”。關于該化石燃料的下列說法中正確的是（　　）
A．是全球使用量最高的化石燃料
B．是由有機物和無機物組成的混合物
C．其主要成分是結構最簡單的有機物
D．在我國化石能源利用中占主導地位
A
2.實現“碳達峰”與“碳中和”對于改善環境、實現綠色發展至關重要。下列關于燃料的說法正確的是（　　）
A．沼氣屬于可再生清潔能源
B．大規模開采可燃冰，開發新能源，可以降低碳排放
C．石油分餾可獲取裂化汽油，用溴水檢驗其中是否含有不飽和烴
D．向煤中加入CaCl2等來處理燃燒煤生成的SO2
A
3.下列說法正確的是（　?。?br/>A．石油是混合物，汽油是純凈物
B．沸點：汽油＞煤油＞柴油＞潤滑油
C．直餾汽油和裂化汽油成分完全相同
D．石油的分餾是物理變化，而石油的裂化屬于化學變化
D

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