第八章化學與可持續發展第一節自然資源的開發利用第3課時

煤、石油和天然氣的綜合利用煤—工業糧食石油—工業血液天然氣—清潔能源不可再生利用率低環境污染應用主要能源化工原料缺點教學過程1.煤的組成煤物質組成：

和

組成的復雜混合物元素組成：主要為

，還含有少量

等元素有機物少量無機物CH、O、N、S煤大分子結構模型CO2會加劇溫室效應氧化物會造成環境問題煤直接作燃料——利用率低并污染環境。注意：煤不是碳的單質

產生

COx、NOx、SO2、

煙塵等煤的綜合利用煤的干餾煤的氣化煤的液化獲得潔凈的燃料和多種化工原料——物盡其用，保護環境一、煤的綜合利用（1）煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程，也稱煤的焦化。化學變化一、煤的綜合利用煙煤粉固體的干餾實驗裝置圖黑灰色固體物質(焦炭)；焦爐煤氣,能燃燒。（H2、CH4、乙烯、CO）一種黑褐色粘稠的油狀物，這是煤焦油（苯、甲苯、二甲苯等有機物的混合物）,下層是粗氨水。煤的干餾產品的成份及主要用途（P102）干餾產品主要成分主要用途爐煤氣焦爐氣H2、CH4、C2H4、CO氣體燃料、化工原料粗氨水氨氣、銨鹽化肥、炸藥、染料、醫藥、農藥、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類、萘染料、醫藥、農藥等瀝青筑路材料、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化學變化一、煤的綜合利用C(s)+H2O===CO(g)+H2(g)高溫水煤氣(3)煤的液化直接液化：使煤與氫氣作用生成_________。間接液化：煤________

_____等。液體燃料CO和H2甲醇

CO+2H2CH3OH（甲醇）催化劑C(s)+H2O===CO(g)+H2(g)高溫煤的氣化、液化是物質三態(氣、液、固)之間的變化嗎？為什么？思考不是，物質三態之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學變化。固液氣熔化凝固汽化液化凝華升華煤的氣化主要反應：煤的液化間接液化：煤

CO和H2

甲醇等直接液化：使煤與氫氣作用生成液體燃料教學過程方法變化類別處理過程產物煤的干餾煤的氣化直接液化間接液化煤的干餾、氣化、液化等三種處理方法的異同化學變化化學變化化學變化化學變化粗苯等多種化工原料將煤轉化為可燃性氣體水煤氣煤與氫氣作用生成液體燃料先轉化成CO和H2隔絕空氣高溫分解甲醇煤及煤產品的用途

2.有關煤的綜合利用如圖所示。下列說法錯誤的是A.煤的干餾是將煤在空氣中加強熱使其分解的過程B.反應①為置換反應C.煤是一種混合物D.M為甲醇(CH3OH)時，反應②的化學方程式為CO+2H2CH3OH應用體驗A煤隔絕空氣加強熱使其分解二、天然氣的組成及其綜合利用催化重整以含一個碳原子的甲烷為原料，通過化學變化合成兩個或多個碳原子的其他有機化合物，是一項具有重大實用價值的研究課題。CH4C+2H2N2+3H22NH3高溫、高壓催化劑CH4化石燃料氨甲醇15目標二石油與天然氣的綜合利用、合成高分子材料天然氣化合物（可燃冰）天然氣水合物又被稱“可燃冰”，是天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的冰狀結晶物質，主要成分是甲烷水合物，其組成可用

(CH4·8H2O)表示，甲烷分子處于多個水分子形成的籠中。可燃冰被認為是21世紀的高效清潔能源之一石油的綜合利用03chapter1.石油的組成

由多種碳氫化合物組成的混合物，(主要由________和

等飽和烴組成)。2.石油的綜合利用①石油分餾原理：利用石油中各組分沸點不同進行分離,分餾產物叫餾分。(它屬混合物)汽油煤油柴油烷烴________

環烷烴C、H（占97%-98%）O、N、S等工業上是如何將石油各成分進行分離？目標三

石油的綜合利用1.石油中有哪些成分？石油是由有機物和無機物組成的復雜的混合物。

（多種碳氫化合物）有機物的主要成分是各種烷烴：C1～C4氣態烷烴、

C5～C11的汽油、

C11～C16的煤油

C15～C18的柴油、

C18～C20的潤滑油、

C20以上的重油2.如何分離以上有機物？實驗室：蒸餾如何判斷收集的餾分是什么？60℃～150℃是什么？150℃～300℃是什么？300℃～400℃是什么？汽油煤油柴油石油氣瀝青汽油煤油柴油潤滑油溶劑油分餾塔直餾汽油

減壓蒸餾是分離和提純化合物的一種重要方法，又稱真空蒸餾。液體的沸點與外界壓力有關，壓力降低，沸點也隨之降低。減壓蒸餾就是通過降低系統壓力，使被蒸餾物質在低于其常壓沸點的溫度下沸騰，從而實現分離和提純的目的。減壓蒸餾適用于高沸點物質和那些在常壓蒸餾時未達到沸點就已受熱分解、氧化或聚合的化合物的分離和提純。

②石油裂化相對分子質量大沸點高的烴相對分子質量小沸點較低的烴斷裂裂化的目的：提高輕質液體燃料的產量，

特別是提高汽油的產量。催化裂化裝置原料：重油、石蠟C16H34

C8H18+C8H16催化劑加熱、加壓十六烷辛烷辛烯此時所得的汽油也叫裂化汽油如何把重油中變成的汽油?③石油裂解石油裂解即石油分餾產物的深度裂化——采用比裂化更高的溫度再斷裂成乙烯、丙烯、甲烷等小分子烴。目的:獲得乙烯、丙烯、甲烷等化工原料。乙烯的產量是衡量一個國家石油化工水平的標準。C8H18辛烷C4H10丁烷＋C4H8丁烯C4H10丁烷C2H6乙烷＋C2H4乙烯C4H10丁烷CH4甲烷＋C3H6丙烯C16H34C8H18+C8H16催化劑

加熱、加壓十六烷

辛烷辛烯C8H18C4H10+C4H8催化劑

加熱、加壓辛烷

丁烷丁烯C4H10CH4+C3H6催化劑

加熱、加壓丁烷

甲烷丙烯催化劑

加熱、加壓C4H10C2H4+C2H6丁烷

乙烯乙烷裂解裂化④催化重整目的：使

轉化為_______產品：

或

等化工原料鏈狀烴環狀烴苯甲苯化學變化教學過程【思考】什么叫裂化汽油和直餾汽油？怎么鑒別它們？通過分餾得到的汽油叫直餾汽油，直餾汽油中沒有不飽和烴。通過裂化得到的汽油叫裂化汽油，裂化汽油中含有不飽和烴。鑒別它們可以使用溴水，能使溴水褪色的為裂化汽油，不能使溴水裉色的為直餾汽油。教學過程石油工藝的總結

它利用混合液體或液-固體系中各組分沸點不同，使低沸點組分先蒸發。

使相對分子質量較大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量較小，沸點較低的烴。石油分餾石油裂化石油裂解原理原料產品變化類型

使石油分餾產物中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等氣態短鏈烴。原油重油重油石油中各種碳原子數不同、沸點不同的烴得到更多、質量更好的輕質油

得到更多短鏈如乙烯、丙烯不飽和氣態烴。物理變化化學變化化學變化目前大多數石油產品仍作為燃料使用，只有一部分轉化為化工、紡織、建材、醫藥、日用化學品等行業的基本原料。石油化工產品的應用及投入產出示意圖石油的進一步利用

3.化石能源與合成高分子材料塑料合成纖維合成橡膠(1)三大合成高分子材料(2)以煤、石油、天然氣為原料合成高分子材料(聚乙烯)nCH2＝CH2[CH2－CH2]n

催化劑(聚丙烯)化學中的“三餾”和“兩裂”(1)化學中“三餾”的比較歸納總結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方法原理原料目的裂化熱裂化在一定條件下，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量小、沸點低的烴重油提高汽油產量催化裂化裂解(深度裂化)在高溫下，把長鏈分子的烴斷裂為各種短鏈的氣態烴和液態烴含直鏈烷烴的石油分餾產品獲得短鏈不飽和烴(2)化學中“兩裂”的比較高爐煤氣水煤氣天然氣液化石油氣焦爐氣裂解氣主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CO、CH4、C2H4C2H4、C3H6、C4H8、CH4（3）