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第二课时 煤、石油和天然气的综合利用
第八章 化学与可持续发展
第一节　自然资源的开发利用
【学习目标】
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，培养出关注社会可持续发展的“科学态度及社会责任”
课前导入
1.迄今为止，人类使用的主要的能源是什么？
煤、石油、天然气，它们还是重要的化工原料，可合成高分子材料。
2.化石燃料的综合利用的主要意义是什么？
提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染。
3.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！
教学过程-煤的综合利用
主要元素：C 其他元素：H、O、N、S等
1. 煤的组成——有机物+少量无机物（煤不是单质）
【思考】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！
2. 煤综合利用主要途径
通过煤的干馏、气化和液化以获得清洁能源和化工原料
一、煤的综合利用
煤的干馏装置
定义：将煤隔绝空气加强热使之分解的过程（煤的焦化）
1．玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固体物质这是焦炭；
产品：出炉煤气（焦炉气、粗氨水、粗苯）、煤焦油、焦炭
①干馏
包含了物理和化学变化
2．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。
3．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。
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 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
酚类、萘类 染料、医药、农药、合成材料
沥青 筑路材料、制碳素电极
焦 炭 炭 冶金、合成氨造气、电石、燃料
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。
一、煤的综合利用
展
3、煤的气化
可燃性气体
煤及其
干馏物
一定条件下
碳与水蒸气
水煤气（CO、H2)
高温
C + H2O(g) CO + H2
高温
一、煤的综合利用
展
4、煤的液化
液体燃料
煤
一定条件下
煤的直接液化:
使煤与氢气作用生成液体燃料。
煤的间接液化:
先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。
CO + 2H2 CH3OH
催化剂
煤的综合利用总结
隔绝空气加强热
（焦化）
一、煤的综合利用
展
5、煤的综合利用的意义
①减少污染物的排放
②提高了煤燃烧的热效率。
③提取了煤中的化学原料。
(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(　　)
×
随堂练习
随堂练习
下列说法中错误的是(　　)。
A.石油是混合物,石油分馏得到的汽油也是混合物
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.焦炭是煤干馏的一种重要产品
D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
D
三、天然气的综合利用
天然气——主要成分CH4
海底可燃冰：CH4·nH2O
日常生活中，用作燃料；
化工生产中，用于合成氨和生产甲醇。
天然气水合物
“煤变油”是20世纪20年代德国的两位科学家发明的。即煤炭的液化，就是指以煤炭为原料制取汽油、柴油、液化石油气的技术。
　　目前，我国在建和拟建的“煤变油”项目已达1600万吨，计划投入的资金高达1200亿元。今年国家正着手制订“十一五”规划，很多省份都试图将“煤变油”项目列为重点发展项目。
煤可以变成油吗？
思考与讨论
4.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。
1.石油的形成：
——古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成。
３.石油的成分：
——烷烃、环烷烃和芳香烃
２.石油中元素：
——C、H（占97%-98%）O、N、S等
二、石油的综合利用
2023年4月12日星期三
新人教版2019
21
经过地质普查，在我国960万平方公里的土地上，发现有300多个可供勘探石油的沉积岩盆地，沉积岩面积达450万平方千米，约占国土总面积的44%。地质学家估计我国陆上石油的储量大约为3×1011~6×1011吨。
我国还有1.8×104km的海岸线。经过近几年的勘查，先后在渤海、黄海南部、东海、台湾浅海、珠江口、莺歌海、北部湾等海域发现了7个油气盆地，总面积为1.0×107km2。据我国专家估计，我国近海石油的储量约为2×1011~5×1011吨，国外人士估计为2×1011~9×1011吨。
资料在线
教学过程-石油的综合利用
石油
分馏
催化裂化
裂解（深度裂化）
催化重整
三、石油的综合利用
展
3、石油的分馏
利用原油中各组分的沸点不同进行分离（蒸发冷凝）的过程。所得馏分是混合物。该过程是物理变化。
石油分馏
常压分馏
减压分馏
以原油为原料，产品为石油气、汽油、
煤油、柴油、重油等含碳原子少的轻质油。
以重油为原料，产品为柴油、润滑油、
石蜡、燃料油、沥青等重油。
1.石油的分馏分为常压蒸馏和减压蒸馏，二者有何不同？
【提示】（1）原料不同：常压蒸馏的原料是精炼后的原油，而减压蒸馏的原料是重油。
（2）产物不同：常压蒸馏的产品主要有石油气、汽油、煤油、柴油等。而减压蒸馏的主要产品是柴油、润滑油、石蜡、沥青等。
直馏汽油
【思考交流】
教学过程-石油的综合利用
易混淆概念
概念区分 干馏 分馏 蒸馏
原理 隔绝空气加强热 各组分沸点的不同进行分离
产物 出炉煤气、煤焦油、焦炭等混合物 沸点相近的各组分 组成的混合物 单一组分的纯净物
反应类型 化学变化 物理变化
三、石油的综合利用
展
4、石油的催化裂化
为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，采用裂化的方法从重油中获取轻质油。该过程是化学变化。
C16H34
C8H18+C8H16
催化剂
加热、加压
催化剂
加热、加压
C8H18
C4H10+ C4H8
催化剂
加热 加压
碳原子较多、沸点较高的烃
含碳原子较少、沸点较低的烃
三、石油的综合利用
展
5、石油的裂解
催化剂
加热、加压
CH4+ C3H6
C4H10
C4H10
催化剂
加热、加压
C2H4+ C2H6
裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。
催化剂
加热 加压
长链烃
乙烯、丙烯等
短链烃
净化
分离
化学变化
2.试总结石油的催化裂化和裂解有哪些不同？（宏观辨识与微观探析）
（3）目的不同：裂化的目的是提高轻质液体燃料的产量。而裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯为主的化工原料。
（1）原料不同：催化裂化的原料是重油，裂解的原料是裂化产物或柴油等。
（2）产物不同：催化裂化的产物主要是汽油、煤油、柴油。而裂解的主要产物是乙烯、丙烯、丁烯等气态烯烃。
裂化汽油
三、石油的综合利用
展
6、石油的催化重整
石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃。该过程为化学变化。
催化剂
加热
链状烃
环状烃
如苯、甲苯等
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
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
石油的综合利用
化学与可持续发展
3.生物质资源的利用：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。
2.随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也给人类社会造成了巨大的环境压力
1.以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。
1. 下列有关石油炼制和煤的利用的说法正确的是（ ）
A．煤的气化、液化和干馏是物理变化
B．通过石油分馏得到的汽油是纯净物
C．石油裂解是为了得到乙烯、丙烯等气态短链烃
D．干馏的产物能提取出苯、甲苯等芳香烃，因为煤中含有苯和甲苯
C
练习与应用
2. 下列关于化石燃料的加工说法正确的（ ）
A．石油裂化主要得到乙烯
B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油
C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯和焦炉气
D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径
C
练习与应用
3. 煤、石油和天然气是工农业生产、国防建设的重要资源。下列有关说
法正确的是（ ）
A．煤的干馏是将煤在空气中加强热使之分解的过程
B．煤的气化是将其通过物理变化转化为气态的过程
C．石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色
D．天然气除了作燃料之外，还可用于合成氨和生产甲醇
D
练习与应用
4. 下列说法中，不正确的是（ ）
A．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体
B．煤的气化和液化是高效、清洁地利用煤炭的重要途径
C．在使用化石燃料时，为使其充分燃烧，需要通入过量的空气
D．增大燃料与空气的接触面积可以提高燃料的燃烧效率
C
练习与应用
5. 下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是(　　)
A．石油是多种烃组成的混合物
B．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同
D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和
煤的基本化工原料
B
练习与应用
本课结束

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