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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
　第2课时　煤、石油和天然气的综合利用
核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高宏观辨识与微观探析的能力。
2.变化观念与平衡思想：了解煤、石油、天然气综合利用的内容，培养变化观念的学科素养。
教学目标
化石燃料在生活中的重要作用
化石燃料提供的热量能为我们提供美味的食物、提供日常所需的能量，使高铁、飞机远航。
三大化石燃料
煤
石油
天然气
不可再生能源
重要的化工原料
综合利用、提高利用率、减少环境污染
煤的综合利用
在沼泽和森林生长的植物
这些腐化植物层屡受到地热和细菌分化作用，就成为煤层
植物死后，就会腐烂，并被泥沙覆盖起来，形成很多腐化植物层和泥沙层
煤的形成
2、煤的分类
无烟煤： 含碳量85%~95％左右
(1）分类：
烟煤： 含碳量70~85%
褐煤： 含碳量50~70%
泥煤： 含碳量约50%
一、煤的组成
1.煤的组成：由有机物和少量无机物组成的复杂混合物；煤除主要含碳外，还含少量的S、P、H、O、N等
（1）煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，叫做煤的干馏（也叫煤的焦化）。
二、煤的综合利用
煤的干馏
点燃，导管尖嘴处有淡蓝色火焰。
出炉煤气：H2、CH4、C2H4、CO
玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质这是焦炭
U形管底部有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
（1）煤的干馏：
化学变化
二、煤的综合利用
煤干馏的产品及用途
干馏产品 主要成分 主要用图
出炉 煤气 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 苯、甲苯、二甲苯
染料、医药、农药、合成材料
酚类 萘 沥青 筑路材料、制碳素电极
焦炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料
（2）煤的气化：将煤转化为可燃性气体的过程
（3）煤的液化
直接液化：
使煤与氢气作用生成液体燃料
间接液化：
先转化为CO和H2，然后在催化剂作用下合成甲醇
主要反应：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高温
水煤气
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化剂
化学变化
化学变化
=
二、煤的综合利用
煤气的成分及用途
煤综合利用的重要意义：
①减少煤燃烧产生的大量SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。
②提高煤燃烧的热效率——煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也得以提高。
③提取煤中的化学原料——在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理，做到既消除污染又充分利用资源。
二、煤的综合利用
对比小结
煤的干馏 煤的气化 煤的液化 原理 直接液化 间接液化
将煤隔绝空气加强热使其分解 把煤中的有机物转化为可燃性气体 高温、高压下，与溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料 把煤气化成CO和H2经催化合成液体燃料(CH3OH)
产品 焦炭、煤焦油、焦炉气、出炉煤气 低热值气：CO、H2、N2、 中热值气：COH2、少量CH4 高热值气：CH4 优质汽油、柴油、芳香烃和副产燃料气、液化石油气 合成汽油、甲醇等液体燃料
(1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏(　　)
(2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质(　 　)
(3)煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃(　 )
(4)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料(　 　)
(5)煤的气化和液化都是物理变化(　 　)
(6)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染(　 　)
×
×
√
×
×
×
二、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
1．石油的组成
由多种______________组成的混合物。
碳氢化合物
(1)石油的分馏：
2．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，
常压蒸馏：石油气、汽油、煤油、柴油、重油等含碳原子少的轻质油。
产品
减压蒸馏：柴油、燃料油、石蜡、润滑油、沥青等含碳原子少的轻质油。
(2)石油的裂化
①目的：
提高汽油的产量和质量。
②原理：
C16H34 C8H18＋C8H16。
催化剂
加热、加压
(3)石油的裂解
①目的：
生成乙烯等气态化工原料。
②原理：
C8H18 C4H10＋C4H8
催化剂
加热、加压
C4H10 C2H6＋C2H4
催化剂
加热、加压
C4H10 CH4＋C3H6
催化剂
加热、加压
(4)石油的催化重整
①目的：
②产品：
使链状烃转化为环状烃。
苯或甲苯等化工原料。
二、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
3．化石能源与合成高分子材料
(1)三大合成高分子材料包括：
塑料、合成橡胶、合成纤维。
nCH2=CH2 ─CH2─CH2 ─
n
催化剂
②丙烯制聚丙烯：
nCH2=CH2─CH3 ─CH2─CH ─
n
催化剂
CH3
①乙烯制聚乙烯：
(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。
例如：
(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始原料为煤、石油和天然气( )
√
×
√
×
√
√
3.天然气综合利用
天然气的主要成分：甲烷
天然气的用途：
洁净的气体燃料(燃烧的产物是二氧化碳和水)
化工原料：合成氨和生产甲醇，合成两个或多个碳原子的有机化合物等
CH4
CH3OH
3．天然气的综合利用
天然气
主要成为
CH4
应用
清洁的化石燃料
化工原料
合成氨
生产甲醇等
天然气水合物（可燃冰）
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”。
3.天然气综合利用
归纳总结
化学中的“三馏”和“两裂”
(1)化学中“三馏”比较
名称 干馏 蒸馏 分馏
原理 隔绝空气加强热使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同
产物 混合物 单一组分的纯净物 沸点相近的各组分组成的混合物
类型 化学变化 物理变化 物理变化
(2)化学中“两裂”的比较
名称 定义 目的
裂化 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解 在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 获得短链不饱和烃

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