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第3课时 煤、石油、天然气的综合利用
第一节 自然资源的开发利用
化学
1．通过煤、石油和天然气的组成和综合利用途径的学习，学生能从化学的角度分析自然资源到产品的转化途径，认识化学方法在实现物质转化中的作用和贡献。
2．通过化石能源在社会生产、生活中的重要应用学习，学生能感受到化学科学在生产、生活中的应用价值。
学习目标
重点：
煤的干馏、气化、液化及石油的分馏、裂化、裂解。
难点：
煤的气化与液化原理及石油的裂化与裂解目的。
学习重难点
煤
石油
天然气
导入新课
化石燃料的分类与利弊
到目前为止，世界各国所用的燃料几乎都是化石燃料，即石油、天然气和煤。石油和煤又分别被誉为“工业的血液”和“工业的粮食”。你知道煤和石油为什么有这样的美誉吗？因为除了作燃料，它们还是生产许多化工产品的主要原料。
优点: 提供能量、化工原料
缺点: 不可再生、环境污染
1. 煤的组成——有机物和少量无机物组成的复杂混合物
主要元素 其他元素
C
H、O、N、S 等
【思考】煤作为燃料有什么缺点？
煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气（SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等），污染环境，燃烧效率低！
褐煤
泥煤
无烟煤
CO2会加剧温室效应
氧化物会造成环境问题
课堂探究
煤——工业的粮食
(1)煤的干馏：
将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化。
煤焦油
出炉煤气
焦炭
【思考】煤的干馏为什么要隔绝空气？
若不隔绝空气，在高温条件下，煤会在空气中燃烧。
煤的干馏是复杂的物理和化学变化过程
课堂探究
煤的综合利用——清洁能源+多种化工原料
干馏产物 主要成分 主要用途
出炉 煤气 焦炉气 H2、CH4、乙烯、CO 气体燃料、化工原料
粗氨水 NH3 H2O、铵盐 化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料
粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 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、碳素电极
焦炭 碳 冶金、合成氨、电石、燃料
课堂探究
煤的干馏的重要产品和用途
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
高温
（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
【思考】为什么不小心将少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭，反而烧得更旺？
发生了煤的气化，烧得通红的煤与水蒸气反应生成可燃性气体 H2 和 CO，所以燃烧更旺。
课堂探究
煤的综合利用——清洁能源+多种化工原料
煤的利用途径 煤的干馏 煤的气化 煤的液化
原理
主要 反应
产品
用途
C+H2O(g) CO + H2
高温
CO、H2等可燃性
气体物质
液态燃料，如甲醇等
将煤转化为可燃性
气体（水煤气）的过程
直接加氢液化或间接液化
将煤转化为液态燃料的过程
可作燃料
可作燃料；
基本化工原料
隔绝空气加强热
出炉煤气、
煤焦油、焦炭
广泛
分解反应
C+H2O(g) CO + H2
高温
CO + 2H2 CH3OH（甲醇）
催化剂
【思考】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。
课堂探究
煤的综合利用——清洁能源+多种化工原料
液化天然气公交车
天然气灶
（1） 燃料——清洁能源
1. 天然气组成——主要成分是甲烷
（2）化工原料：合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物
2. 天然气用途
课堂探究
天然气的综合利用
汽油、煤油、柴油等
直接从矿井里开采出来的石油
分馏、催化裂化、裂解、催化重整
加工处理
原油
石油的综合利用
课堂探究
石油——工业的血液
1、物理性质：
黑色或深棕色粘稠液体，比水稍轻，不溶于水，有特殊气味，无固定沸点。
2、石油的组成
按元素：碳、氢含量为 97% ~ 98%
按物质：含有 1~50 个碳原子的烷烃及环烷烃（一般不含烯烃）
按组成状态：固态、液态、气态。
大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有气态烃和固态烃。
课堂探究
石油——工业的血液
【思考】工业上是如何将石油各成分进行分离的？
课堂探究
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叫做分馏，分馏产物属于混合物。
（1）石油的分馏
重柴油
润滑油
沥青
石油气
汽油: C5～C11 (直馏汽油)
煤油: C11～C16
柴油: C15～C18
重油: C20 以上
常压 常压
石油
加热炉 分馏塔
重油: C20 以上
减压 减压
加热炉 分馏塔
（分为常压蒸馏和减压蒸馏）
（1）石油的分馏
课堂探究
石油的综合利用
蒸馏 分馏
蒸馏
分馏
适用沸点相差较大的物质
适用沸点较为接近的物质
得到纯净物
得到混合物
蒸馏和分馏的原理是一致的，都是物理变化
混合物
气体
液体
课堂探究
石油的综合利用
由于汽车工业的发展，分馏所得的汽油满足不了需要，而所得的重油用途不广。
如何把重油变为汽油
课堂探究
石油的综合利用
重油
(C20以上的烃)
汽油
(C5～C12的烃)
大分子烃
小分子烃
如何把重油变为汽油
课堂探究
石油的综合利用
(2)石油的裂化
在一定条件下（加热、催化剂），把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。
裂化的目的:提高轻质油的产量。
相对分子质量较大、
沸点较高的烃
相对分子质量较小、
沸点较低的烃
断裂
原料：重油、石蜡
产物：汽油、煤油、柴油、润滑油等
课堂探究
石油的综合利用
（3）裂解：又称为深度裂化。
目的是获得短链不饱和烃（如乙烯、丙烯、甲烷等）为主要成分的基本化工原料。
（4）催化重整：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（苯、甲苯等）的过程。
石油的分馏是物理变化；裂化、裂解、催化重整是化学变化
课堂探究
石油的综合利用
石油分馏、裂化所生产的汽油分别叫做直馏汽油和裂化汽油。
它们有何不同之处？若用汽油作卤素的萃取剂，应该用哪一种？
直馏汽油 裂化汽油
C5～C12
C5～C12
烷烃、环烷烃、芳香烃
烯烃与烷烃
石油分馏的馏分
石油裂化的产物
课堂探究
石油的综合利用
石油的进一步利用
目前，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。
课堂探究
石油的综合利用
以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
(2)合成材料的大量生产和使用，以及急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
nCH2=CH—CH3
催化剂
[CH2—CH]n
CH3
催化剂
课堂探究
操作 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的不同进行分离
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
课堂探究
化学“七气”的主要成分
课堂探究
名称 来源 主要成分 用途
高炉煤气 炼铁高炉 CO2、CO等 燃料
水煤气 水煤气炉 CO、H2等 燃料、化工原料
炼厂气 石油炼制厂 低级烷烃 燃料、化工原料
油田气 油田 低级烷烃 燃料、化工原料
天然气 天然气田、油田 CH4 燃料、化工原料
裂解气 裂解炉 低级烷烃和烯烃 石油化工原料
焦炉气 炼焦炉 H2、CH4、C2H4 燃料、化工原料
烷烃和烯烃
石油
常压分馏
直馏汽油
C4以下石油气
煤油
柴油
重油
裂化汽油
C5~C11的烷烃
裂解
乙烯
丙烯
1,3-丁二烯
甲烷
乙烷
课堂探究
课堂练习
【练习】
B
1.国内能源供应紧张形势日益加剧，煤在国民经济中的重要地位可见一斑。下列关于煤的说法正确的是(　　)
A．煤属于有机化合物
B．在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化
C．煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源
D．煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义
课堂练习
【练习】
2.有关煤的叙述中正确的是（ ）
A．煤在空气中加强热可得焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉气
B．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物，内含煤焦油等成分
C．煤的气化的主要反应是C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
D．推广使用煤的液化和气化技术，可减少二氧化碳等温室气体的排放
C
课堂练习
【练习】
B
3.下列有关说法不正确的是（ ）
A．天然气、液化石油气和汽油的主要成分都是碳氢化合物
B．等物质的量的氯气与甲烷在光照条件下反应能制得纯净的一氯甲烷
C．生产口罩的熔喷布以聚丙烯为主要原料，合成聚丙烯的原料主要来自石油的裂解
D．从煤焦油中可以获取苯、甲苯、二甲苯等有机化合物。
课堂练习
【练习】
B
4.天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下列是有关天然气的几种叙述，其中正确的是(　　)
①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一；④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇。
A．①②③ B．①②④ C．③④ D．②③
煤、石油和天然气的综合利用
课堂小结
布置作业
完成学案中的素养专练。
梳理化石资源的利用。
谢谢大家

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