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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 天然气的综合利用
煤的组成
煤是由_______和少量_______组成的复杂混合物，主要含有____元素，还含有少量____、____、____、____等元素。
煤的综合利用
一、煤和天然气的综合利用
有机物
无机物
碳
氢
氧
氮
硫
煤的干馏
煤的气化
煤的液化
①减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。
②提高了煤燃烧的热效率 ③提取了煤中的化学原料。
U形管底部有黑褐色粘稠的油状物生成，即煤焦油。
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
定义：将煤隔绝空气加强热使它分解的过程
玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质，这是焦炭
1、煤的干馏/焦化——物理变化和化学变化
一、煤和天然气的综合利用
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
定义：把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程
C(s)＋H2O(g) === CO(g)＋H2(g)
高温
水煤气
工业制水煤气的方法
2、煤的气化——化学变化
直接液化 —— 使煤与H2作用生成液体燃料
间接液化:
CO(g) + 2H2(g)
催化剂
CH3OH(l)
C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g)
高温
煤的气化、液化是物质三态（气、液、固）之间的变化吗？
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
3、煤的液化——化学变化
煤
气化
CO 和 H2
催化剂
CH3OH（甲醇）
思考
二、天然气
古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物
天然气的形成：
主要成分：甲烷占绝大多数，有少量的乙烷、丙烷和丁烷等
化石燃料 —— 清洁能源
作为化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物
液化天然气公交车
天然气灶
三、石油
古代生物遗骸，堆积在湖里、海里、或陆地上经高温、高压的作用，由复杂的生物及化学作用转化而成的
石油的形成：
石油中元素：C、H（占97% - 98%）O、N、S等
石油的成分：多种碳氢化合物组成的混合物
1~50个碳原子的烷烃及环烷烃，一般不含烯烃
石油的物性：粘稠液体，呈黑色或深棕色，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，没有固定的熔沸点
三、石油
1、石油的分馏——物理变化
定义：利用石油中各组分的沸点不同进行分离的过程
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
轻质油
重油（C20以上）
三、石油
2、石油的裂化
提高轻质油的产量
①裂化的目的：
②裂化的原理：
在一定条件下将相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小、沸点低的烃
③裂化的主要产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等
定义：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的液态烃。
目的：
获得短链不饱和烃
三、石油
3、石油裂解（深度裂化）
C8H18
C4H10
＋
C4H8
催化剂
加热、加压
辛烷
丁烷
丁烯
C4H10
CH4
＋
C3H6
催化剂
加热、加压
丁烷
甲烷
丙烯
C2H6
C4H10
＋
C2H4
催化剂
加热、加压
丁烷
乙烯
乙烷
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。
①提高汽油的质量
②获得副产物氢气
③获得苯、甲苯等重要的化工原材
目的
三、石油
4、石油催化重整
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
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
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
塑料
合成橡胶
合成纤维
人工合成
高分子材料
四、以煤、石油和天然气为原料生产合成材料
课堂练习
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
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