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第八章 化学与可持续发展
第一节 自然资源的开发利用
8.1.3煤、石油和天然气的综合利用
学习目标
1.了解煤、石油和天然气的组成及综合利用。
2.知道节约能源及防止污染的重要性，建立可持续发展意识和绿色化学观念，并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断
课堂导入
化石燃料人类使用的主要能源及重要的化工原料
优点: 提供能量、化工原料；缺点: 不可再生、环境污染
煤
石油
天然气
一、煤的综合利用
（1）煤的组成
有机物+少量无机物组成的复杂混合物
主要元素 其他元素
氧化物会造成环境问题
CO2会加剧温室效应
C
H、O、N、S 等
煤直接作燃料——利用率低并污染环境。
一、煤的综合利用
①煤的干馏：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
黑褐色粘稠的油状物生成，这是煤焦油
成分：苯、甲苯、二甲苯等
点燃，导管尖嘴处有淡蓝色火焰。
出炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳
玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质这是焦炭
表8-1 煤干馏的主要产品和用途
干 馏 产 品 主 要 成 分 主 要 用 途
出炉煤气 (气) 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、 一氧化碳 气体燃料、化工原料
粗氨水 氨、铵盐 氮肥
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、合成材料
煤 焦 油 (液) 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料
沥青 筑路材料、制碳素电极
焦 炭(固) 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料
一、煤的综合利用
②煤的气化：将煤转化为可燃性气体的过程
主要反应是：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高温
水煤气（管道煤气）
③煤的液化：将煤转化为液体燃料的过程，包括直接液化和间接液化
◆直接液化:
煤与氢气作用生成液体燃料。
◆间接液化:
先转化为CO和H2，再在催化剂作用合成甲醇等。
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高温
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
一定条件
一、煤的综合利用
（2）煤的综合利用
煤的干馏
煤的气化
煤的液化
都属于化学变化
二、天然气的综合利用
（1）主要成分：甲烷，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷等
（2）综合利用：
天然气水合物主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为CH4·nH2O
又称可燃冰
天然气水合物海底:可燃冰(CH4·nH2O)
三、石油的综合利用
（1）组成：由多种碳氢化合物组成的混合物
（2）综合利用：
石油分馏
石油裂化
石油裂解
催化重整
石油的分馏是物理变化，获得的是轻质油（混合物）
石油气(C1～C4)
汽油(C5~C12)
煤油(C12~C16)
柴油(C15~C18)
重油(C20以上)
原油
脱盐脱水
石油
常压分馏
柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青
减压分馏
轻质液体燃料
三、石油的综合利用
②石油的分馏：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做分馏
石油气
沥青
汽油
煤油
柴油
润滑油
溶剂油
分馏塔
直馏汽油
化学变化
C16H34 C8H18+C8H16
催化剂
加热、加压
烷烃
烷烃
烯烃
裂化的主要产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等
三、石油的综合利用
②石油的裂化：将重油裂化为汽油，提高轻质液体燃料的产量
三、石油的综合利用
③石油的裂解：裂化后再进一步裂解
C4H10
丁烷
CH4
甲烷
＋
C3H6
丙烯
催化剂
加热、加压
C2H6
乙烷
C4H10
丁烷
＋
C2H4
乙烯
催化剂
加热、加压
C8H18
辛烷
C4H10
丁烷
＋
C4H8
丁烯
催化剂
加热、加压
获得乙烯、丙烯、甲烷、丁二烯等重要化工基本原料
化学变化
④催化重整：通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯
【思维拓展】
什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎么鉴别它们？
通过分馏得到的汽油叫直馏汽油，直馏汽油中没有不饱和烃。
通过裂化得到的汽油叫裂化汽油，裂化汽油中含有不饱和烃。
鉴别它们可以使用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不能使溴水裉色的为直馏汽油。
三、石油的综合利用
目前大多数石油产品仍作为燃料使用，只有一部分转化为化工、纺织、建材、医药、日用化学品等行业的基本原料
煤、石油和天然气的综合利用
煤的组成及其综合利用
天然气的组成及其综合利用
石油的组成及其综合利用
合成高分子材料
煤的干馏
煤的气化
煤的液化
石油的分馏
石油的裂解
催化重整
塑料
合成橡胶
干馏 蒸馏 分馏
原理
产物
反应类型
隔绝空气、高温下使物质分解
根据液态混合物各组分沸点不同分离
与蒸馏原理相同
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点相近的各组分组成的混合物
化学变化
物理变化
物理变化
化学“三馏”的比较
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
(1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物(　　)
(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剂(　　)
(4)含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃(　　)
(5)石油在加热和催化剂的作用下，可通过结构重整，获取苯、甲苯等环状烃(　　)
(6)许多性能优异的合成高分子材料的原料为煤、石油和天然气(　　)
√
×
√
×
√
√
1.下列说法不正确的是(　　)
A.煤的干馏是化学变化
B.煤液化后可以得到甲醇等液体燃料
C.煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源
D.根据煤的干馏产品，可推知煤中含有C、H、O、N等元素
√
化学变化
焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)、煤焦油(苯、甲苯、酚等)、粗氨水、粗苯和焦炭
2.下列说法正确的是
A.石油的分馏、裂化、裂解均属于化学变化
B.煤的干馏、气化、液化均属于物理变化
C.汽油、煤油、柴油、聚乙烯均是纯净物
D.石油在加热和催化剂的作用下可使烃分子重整生成苯、甲苯等有机物
√
裂化、裂解均属于化学变化，分馏属于物理变化
三者均有新物质生成，属于化学变化
以上均为是混合物
3.(2022·山东济宁高一期末)我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列叙述错误的是
A.煤是复杂的混合物，其组成以碳元素为主
B.“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物
C.煤之所以能变“油”，是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油
D.煤变成成品油需要经过一系列工艺流程，发生复杂的物理、化学变化才能实现
√
“煤变油”是使煤与H2作用生成液态有机物，而不是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油。

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