資源簡介

(共25張PPT)
第八章 化學與可持續發展
第一節　自然資源的開發利用
　第2課時　煤、石油和天然氣的綜合利用
核心素養目標
1.宏觀辨識與微觀探析：了解煤、石油、天然氣的組成及綜合利用的意義，提高宏觀辨識與微觀探析的能力。
2.變化觀念與平衡思想：了解煤、石油、天然氣綜合利用的內容，培養變化觀念的學科素養。
教學目標
化石燃料在生活中的重要作用
化石燃料提供的熱量能為我們提供美味的食物、提供日常所需的能量，使高鐵、飛機遠航。
三大化石燃料
煤
石油
天然氣
不可再生能源
重要的化工原料
綜合利用、提高利用率、減少環境污染
煤的綜合利用
在沼澤和森林生長的植物
這些腐化植物層屢受到地熱和細菌分化作用，就成為煤層
植物死后，就會腐爛，并被泥沙覆蓋起來，形成很多腐化植物層和泥沙層
煤的形成
2、煤的分類
無煙煤： 含碳量85%~95％左右
(1）分類：
煙煤： 含碳量70~85%
褐煤： 含碳量50~70%
泥煤： 含碳量約50%
一、煤的組成
1.煤的組成：由有機物和少量無機物組成的復雜混合物；煤除主要含碳外，還含少量的S、P、H、O、N等
（1）煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程，叫做煤的干餾（也叫煤的焦化）。
二、煤的綜合利用
煤的干餾
點燃，導管尖嘴處有淡藍色火焰。
出爐煤氣：H2、CH4、C2H4、CO
玻璃管中的煙煤粉最后變成黑灰色固體物質這是焦炭
U形管底部有黑褐色粘稠的油狀物生成，這是煤焦油。
成分：苯、甲苯、二甲苯等
（1）煤的干餾：
化學變化
二、煤的綜合利用
煤干餾的產品及用途
干餾產品 主要成分 主要用圖
出爐 煤氣 焦爐氣 氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳 氣體燃料、化工原料
粗氨水 氨 銨鹽 氮肥
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸藥、染料、醫藥、農藥、合成材料
煤焦油 苯、甲苯、二甲苯
染料、醫藥、農藥、合成材料
酚類 萘 瀝青 筑路材料、制碳素電極
焦炭 碳 冶金、合成氨造氣、電石、燃料
（2）煤的氣化：將煤轉化為可燃性氣體的過程
（3）煤的液化
直接液化：
使煤與氫氣作用生成液體燃料
間接液化：
先轉化為CO和H2，然后在催化劑作用下合成甲醇
主要反應：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高溫
水煤氣
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化劑
化學變化
化學變化
=
二、煤的綜合利用
煤氣的成分及用途
煤綜合利用的重要意義：
①減少煤燃燒產生的大量SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和煙塵等污染物的排放。
②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，煤的燃燒效率也得以提高。
③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，對于所產生的煤灰、煤渣、廢氣、廢液等都加以合理的處理，做到既消除污染又充分利用資源。
二、煤的綜合利用
對比小結
煤的干餾 煤的氣化 煤的液化 原理 直接液化 間接液化
將煤隔絕空氣加強熱使其分解 把煤中的有機物轉化為可燃性氣體 高溫、高壓下，與溶劑混合，使煤與H2作用生成液體燃料 把煤氣化成CO和H2經催化合成液體燃料(CH3OH)
產品 焦炭、煤焦油、焦爐氣、出爐煤氣 低熱值氣：CO、H2、N2、 中熱值氣：COH2、少量CH4 高熱值氣：CH4 優質汽油、柴油、芳香烴和副產燃料氣、液化石油氣 合成汽油、甲醇等液體燃料
(1)把煤加強熱使之分解的過程為煤的干餾(　　)
(2)煤俗稱煤炭，因此可看作碳元素形成的單質(　 　)
(3)煤中含粗苯、煤焦油等物質，可通過蒸餾獲取苯、甲苯等芳香烴(　 )
(4)在一定條件下，煤可以和氫氣直接反應生成液體燃料(　 　)
(5)煤的氣化和液化都是物理變化(　 　)
(6)天然氣是清潔的化石燃料，對環境沒有污染(　 　)
×
×
√
×
×
×
二、石油的綜合利用　化石能源與合成高分子材料
1．石油的組成
由多種______________組成的混合物。
碳氫化合物
(1)石油的分餾：
2．石油的綜合利用
利用石油中各組分沸點的不同進行分離的過程，
常壓蒸餾：石油氣、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的輕質油。
產品
減壓蒸餾：柴油、燃料油、石蠟、潤滑油、瀝青等含碳原子少的輕質油。
(2)石油的裂化
①目的：
提高汽油的產量和質量。
②原理：
C16H34 C8H18＋C8H16。
催化劑
加熱、加壓
(3)石油的裂解
①目的：
生成乙烯等氣態化工原料。
②原理：
C8H18 C4H10＋C4H8
催化劑
加熱、加壓
C4H10 C2H6＋C2H4
催化劑
加熱、加壓
C4H10 CH4＋C3H6
催化劑
加熱、加壓
(4)石油的催化重整
①目的：
②產品：
使鏈狀烴轉化為環狀烴。
苯或甲苯等化工原料。
二、石油的綜合利用　化石能源與合成高分子材料
3．化石能源與合成高分子材料
(1)三大合成高分子材料包括：
塑料、合成橡膠、合成纖維。
nCH2=CH2 ─CH2─CH2 ─
n
催化劑
②丙烯制聚丙烯：
nCH2=CH2─CH3 ─CH2─CH ─
n
催化劑
CH3
①乙烯制聚乙烯：
(2)以煤、石油、天然氣為原料，通過化學反應可以制得合成高分子材料。
例如：
(1)石油的分餾為物理變化，獲取的各種產品為混合物( )
(2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同( )
(3)裂化汽油不能用作提取溴的萃取劑( )
(4)含4個碳原子的烷烴，經催化裂解后，只能生成2種氣態烴( )
(5)石油在加熱和催化劑的作用下，可通過結構重整，獲取苯、甲苯等環狀烴( )
(6)許多性能優異的合成高分子材料的原始原料為煤、石油和天然氣( )
√
×
√
×
√
√
3.天然氣綜合利用
天然氣的主要成分：甲烷
天然氣的用途：
潔凈的氣體燃料(燃燒的產物是二氧化碳和水)
化工原料：合成氨和生產甲醇，合成兩個或多個碳原子的有機化合物等
CH4
CH3OH
3．天然氣的綜合利用
天然氣
主要成為
CH4
應用
清潔的化石燃料
化工原料
合成氨
生產甲醇等
天然氣水合物（可燃冰）
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晶物質，主要成分是甲烷水合物，其組成可表示 為CH4 nH2O，甲烷分子處于多個水分子形成的籠中，天然氣水合物的外觀像冰，具有可燃性，故又被稱為：“可燃冰”。
3.天然氣綜合利用
歸納總結
化學中的“三餾”和“兩裂”
(1)化學中“三餾”比較
名稱 干餾 蒸餾 分餾
原理 隔絕空氣加強熱使物質分解 根據液態混合物中各組分沸點不同進行分離 與蒸餾原理相同
產物 混合物 單一組分的純凈物 沸點相近的各組分組成的混合物
類型 化學變化 物理變化 物理變化
(2)化學中“兩裂”的比較
名稱 定義 目的
裂化 在一定條件下，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量小、沸點低的烴 提高輕質油的產量，特別是提高汽油的產量
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烴和少量液態烴 獲得短鏈不飽和烴

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