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煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，它们都是不可再生能源，如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，化石燃料的不可再生性，是人类面临的重大挑战。
煤、石油、天然气
人教版必修第二册
第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
第三课时 煤、石油和天然气的综合利用
一、煤
1、物质组成：
2、元素组成：
有机物+少量无机物
煤是混合物（煤不是单质）
主要元素：C
直接燃烧
脱硫煤
综合利用
煤的干馏
煤的气化
煤的液化
清洁燃料和化工原料
大气污染物SO2
注意点：
其他元素：H、O、N、S 等
结合实际和煤的组成你认为煤作为燃料有什么缺点？
煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣、
废气（二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等）、
污染环境，燃烧效率低！
思考
气
液
固
二、煤的综合利用（均为化学变化）
1、煤的干馏
(1)定义：
将煤隔绝空气加强热使之分解的过程（工业上也叫煤的焦化）
(2)主要产品：
粗苯、酚类、沥青等
燃料
染料
医药
农药
合成材料
筑路材料
出炉煤气（焦炉气、粗氨水、粗苯）、
H2、CH4、C2H4、CO
煤焦油、
焦炭
煤干馏的主要产品和用途
煤中不含有苯等芳香烃,在干馏时生成了芳香烃。
将煤焦油蒸馏可得苯。
通过煤的干馏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烃吗 如何从煤焦油中分离出苯
思考
2、煤的气化
C(s)+H2O(g) ==== CO(g)+H2(g)
高温
二、煤的综合利用（均为化学变化）
水煤气
将煤转化为可燃性气体的过程；
(2)主要反应：
3、煤的液化
在一定条件下将煤转化为液体燃料
直接液化：
间接液化：
煤 CO和H2 甲醇等
气化 催化剂
（煤变“油”）
C(s)+H2O(g) ==== CO(g)+H2(g)
高温
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
一定条件
煤 + H2 液体燃料
(1)定义：
(1)定义：
(2)主要反应：
思考
煤的综合利用
干馏
气化
液化
出炉煤气
煤焦油
焦炭
苯、甲苯等
H2O(g)
水煤气
可燃性气体（水煤气）
+H2
直接液化
+H2O
间接液化
液体燃料
水煤气
催化剂
催化剂
甲醇
① 减少煤燃烧产生的
大量SO2、NOx等
污染物的排放。
H2、CH4、C2H4、CO
意义
② 提高煤燃烧的效率。
③ 获得大量的
基本化工原料。
煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？
不是，物质三态之间的变化是物理变化，煤的气化、液化是化学变化。
天然气水合物是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为CH4 nH2O，甲烷分子处于多个水分子形成的笼中，天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为：“可燃冰”。
天然气的主要成分是甲烷
天然气的综合利用：
A. 燃料——清洁能源
B. 化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物
三、天然气的综合利用
我国的天然气资源很丰富,但分布很不均匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什么计划？
天然气是混合物
西气东输
注意点：
可燃冰实现了水变油，这种说法对吗？
不对，可燃冰的可燃性主要来自于其中的CH4。
天然气水合物—可燃冰(CH4·nH2O)
思考
石油——工业的血液
四、石油
1、物质组成：
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
黑色或深棕色粘稠液体，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，
主要含有C、H两种元素，
没有固定的熔、沸点，只能在一定温度范围内熔化或汽化。
有机物的主要成分是各种烷烃：
C1～C4气态烷烃、 C5～C12的汽油、 C12～C16的煤油
C15～C18的柴油、 C18～C20的润滑油、 C20以上的重油
含有1~50个碳原子的烷烃、环烷烃和芳香烃。
注意：
2、组成元素：
也含有N、O、S及微量金属元素
3、物理性质：
特点：
五、石油的综合利用
【思考】请结合课本P103和P104，总结石油综合利用的主要方式有哪些？
直接从矿井里
开采出来的石油
原油
加工处理
石油的综合利用
分馏、裂化、裂解、催化重整
汽油
煤油
柴油
石油
1、石油的分馏（物理加工）：
五、石油的综合利用
利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程（多次蒸馏）
（1）原理
（2）产品
常压：石油气、汽油 、煤油、柴油、重油
减压：柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青
（3）目的：
获得汽油 、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
（4）分馏装置：
直馏汽油
直馏汽油是含烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物，有机溶剂。
注意点：
五、石油的综合利用
1、石油的分馏（物理加工）：
石油气(C4以下)
汽油(C5-C11)
煤油(C11-C16)
柴油(C15-C18)
重油(C20以上)
熔沸点依次增大
石油分馏塔
从上到下
的分馏产品
石油气
分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，
石油分馏塔示意图
汽油
煤油
柴油
沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。
重油
工业分离石油方法：分馏 fractionation
实际生活生产中直馏汽油远不能满足需求，怎样提高汽油的产量？
石油的裂化 cracking
石油分馏出的轻质油产量较少，重油供过于求，因此需要通过催化裂化将重油裂化为汽油等物质，并进一步裂解，得到化工原料。
2、石油的裂化（化学加工）：
五、石油的综合利用
C16H34 C8H18+ C8H16
催化剂
加热、加压
十六烷
辛烷
辛烯
C8H18 C4H10 + C4H8
催化剂
加热、加压
辛烷
丁烷
丁烯
将重油转化为汽油等轻质油，提高汽油的产量
C16以上
长链烷烃
隔空气高温
C5～C12
短链烷烃和烯烃
相对分子质量大
沸点高的烃
相对分子质量小
沸点较低的烃
断裂
裂化汽油
（1）原理
（2）目的：
(3)主要反应：
注意点：
裂化汽油是含烷烃、烯烃的混合物
1、直馏汽油与裂化汽油有什么区别？
思考
2、如何区分直馏汽油和裂化汽油
直馏汽油的主要成分为饱和烃,裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物,
故裂化汽油可以发生加成反应,
可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。
石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。
石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃。
直馏汽油
直馏汽油，没有
典型的碳碳双键，
不能使溴水加成褪色
裂化汽油，
有碳碳双键
能使溴水
加成褪色
石油的分馏和裂化及产品用途示意图
裂化汽油
五、石油的综合利用
3、石油的裂解（化学加工）：
丁烷
甲烷
丙烯
丁烷
乙烷
乙烯
乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标准
采用比裂化更高的温度将石油分馏产物再断裂成乙烯、丙烯等小分子烃。
获得甲烷、乙烯、丙烯、丁烯等小分子烃的气态化工原料。
(石油裂解气中乙烯含量较高)
C4H10 CH4+C3H6
催化剂
加热、加压
C4H10 C2H6+C2H4
催化剂
加热、加压
长链烃 →→→ 气态短链烃
700℃~800℃
甚至≥1000℃
（1）原理
（2）目的：
又称深度裂化。
(3)主要反应：
五、石油的综合利用
4、石油的催化重整（化学加工）：
石油在加热和催化剂的作用下，通过结构的调整，
使链状烃转化为环状烃。
获得苯、甲苯等重要的化工原料。
链状烃 → → → 环状烃（如：苯或甲苯）
催化剂
加热
（1）原理
（2）目的：
小结
(1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。
(2)石油的分馏是物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整为化学变化。
概念区分 干馏 分馏 蒸馏
原理 产物
反应类型 化学“三馏”的比较
易混淆概念
隔绝空气、高温下使物质分解
出炉煤气、煤焦油、焦炭等混合物
化学变化
物理变化
根据液态混合物中各组分沸点的不同进行分离
沸点相近的各组分
组成的混合物
单一组分的纯净物
高炉 煤气 水煤气 天然气 液化石油气 焦炉气 裂解气
主要成分
CO、CO2
H2、
CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
化学“六气”的主要成分
易混淆概念
【探究】根据课本P104，找出石油产品的应用
石油产品
燃料（大部分）
化工原料
纺织原料
建材原料
医药原料
日用化学品原料
煤、石油、天然气也可作为合成高分子的原料
如塑料、合成橡胶、合成纤维
高分子
补充：
相对分子质量在一万以上的分子。
相对分子质量很大，性质稳定，
（1）定义：
（2）特征：
无固定熔、沸点，属于混合物。
高分子化合物（又称高聚物）
是由许多链节相同而聚合度不同的化合物所组成的混合物。
六、煤、石油、天然气的综合利用
以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
基础化工原料
高分子材料
1、加聚反应
聚合反应
六、煤、石油、天然气的综合利用
以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
基础化工原料
高分子材料
2、缩聚反应
酚醛树脂——电木
聚合反应
六、煤、石油、天然气的综合利用
以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
基础化工原料
高分子材料
更高价值生活用品
随着合成材料的大量生产和使用，
急剧增加的 对人类社会造成巨大的环境压力。
废弃物
六、煤、石油、天然气的综合利用
【科学·技术·社会】
生物质资源的利用
人类对生物质资源的开发利用具有悠久的历史。古代人类在长期实践中学会了种植农作物、用薪柴生火、酿酒、造醋、制作饴糖、植物药用，等等。现代科技的发展为开发利用生物质资源奠定了更加坚实的基础。人们利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料（如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。目前，我国可供开发利用的生物质资源主要有农业、林业产品的废弃物（如农作物秸秆、林木加工余料），生产和生活的废弃物（如厨余垃圾、畜禽粪便）等。随着科技和社会的发展，以来自生物质的纤维素、淀粉和油脂等为原料的化工生产路线，替代以煤、石油和天然气为原料的路线，将是一条绿色的可持续发展途径。
煤、天然气、石油的综合利用
煤、天然气、石油的综合利用
碳一化学
乌克兰战争以来，国际石油价格不断攀升。
6月，国内95号汽油突破10元大关。下列有关石油和汽油说法正确的是
①石油裂解得到的汽油可与溴水反应
②石油的分馏是化学变化
③石油的分馏实验中,温度计水银球插入液面以下,
因为它测的是混合液的温度
④石油分馏得到的汽油仍是混合物
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
课堂练习
答案 C
解析 ②错，石油的分馏为物理变化; ③错，石油分馏实验中,
温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处,以测量馏出蒸气的温度。
课堂练习
1.我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，这对于改善环境、
实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。
下列措施中能促进碳中和最直接有效的是（ ）
A.将重质油裂解为轻质油作为燃料
B.大规模开采可燃冰作为新措施
C.通过清洁煤技术减少煤燃烧污染
D.研发催化剂将CO2还原为甲醇
D
课堂练习
2.化学与生产生活、环境保护、资源利用、能源开发等密切相关。
下列说法错误的是（ ）
A.石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
B.开发太阳能、风能和氢能等，有利于节约资源、保护环境
C.加快高效洁净能源转换技术的开发，缓解能源危机
D.将废旧电池进行直接填埋,减少对环境的污染
D
课堂练习
3．煤的干馏实验装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．可用蓝色石蕊试纸检验a层液体中含有的NH3
B．长导管的作用是导气和冷凝
C．从b层液体中分离出苯的操作是分馏
D．c口导出的气体可使新制氯水褪色
A
课堂练习
4.下列有关自然资源的开发利用的叙述正确的是（ ）
A．通过催化裂化，可从石油中获取沸点较低的烯烃
B．金属铝的冶炼可采取电解熔融氯化铝的方法
C．石油的裂化和裂解属于化学变化，而煤的液化、气化属于物理变化
D．煤中含有的苯、甲苯、二甲苯等有机物，可通过煤的干馏来获得
A
课堂练习
5.“地球在流浪，学习不能忘”，学好化学让生活更美好，下列相关说法
错误的是（ ）
A．天然气、沼气的主要成分是甲烷，液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷
B．聚氯乙烯制品易造成白色污染，宜采用焚烧法处理
C．可用蒸馏的方法提纯工业酒精（主要杂质是甲醇）
D.“低碳经济”的目标是减少温室气体的排放
B

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