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第2课时　煤、石油和天然气的综合利用
【学习目标】　1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用的意义。　2.了解煤、石油、天然气综合利用的内容。　3.了解节约能源及防止污染的重要性。
知识点一　煤和天然气的综合利用
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1．煤的组成
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2．煤的综合利用
(1)主要途径
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(2)实际意义
①减少污染物的排放：减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。
②提高煤燃烧的效率：煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。
③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，可获得大量重要的化工原料。
3．天然气的综合利用
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[答案自填] 有机物　无机物　碳　氢、氧、氮、硫　隔绝空气加强热使之分解　煤焦油
可燃性气体　C＋H2O(g)CO＋H2　化石燃料　氨　甲醇
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(1)煤、天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源(　　)
(2)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(　　)
(3)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料(　　)
(4)煤的气化和液化都是物理变化(　　)
(5)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染(　　)
答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
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1．于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深，爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”。下列有关说法错误的是(　　)
A．煤的干馏是化学变化，煤的液化是物理变化
B．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物
C．煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气
D．煤经过气化和液化可转化为清洁燃料
解析：选A。煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解生成出炉煤气、焦炭、煤焦油等产物的过程，煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料的过程，故煤的干馏和液化均是化学变化，故A错误；煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要成分为C，故B正确；煤中含硫元素，燃烧会产生SO2，因此煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气，故C正确；煤的气化是用煤来生产水煤气的过程，煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料的过程，二者均可转化为清洁能源，故D正确。
2．有关煤的综合利用如下图所示。下列说法错误的是(　　)
A．煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程
B．反应①为置换反应
C．煤是一种纯净物
D．M为甲醇(CH3OH)时，反应②的化学方程式为CO＋2H2CH3OH
解析：选C。A项，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，正确；B项，反应①为焦炭和水在高温下反应生成H2和CO，化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2，该反应属于置换反应，正确；C项，煤是混合物，错误；D项，M为甲醇时，反应②的化学方程式为CO＋2H2CH3OH，正确。
3．某实验小组在实验室中用如下图所示的装置模拟煤的干馏，按要求回答相关问题：
(1)d装置的作用是__________，e处燃烧的气体主要有______________。
(2)c装置中液体分层，其中水层里溶有________，有机层可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
解析：该实验模拟煤的干馏，主要产品为焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油和焦炭。(1)d装置起冷却作用，有利于收集较多的煤焦油，e处燃烧的气体是焦炉气，主要成分有H2、CO、CH4、C2H4。(2)c装置中液体分层，上层水层中溶有粗氨水，下层有机层可以通过蒸馏加以分离。
答案：(1)冷却　H2、CO、CH4、C2H4　(2)粗氨水　蒸馏
知识点二　石油的综合利用
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1．石油的组成
石油是由多种____________组成的混合物。
2．石油的综合利用
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INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "教材深研LLL.TIF" \* MERGEFORMAT 　(1)生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油。这种汽油和分馏汽油有何区别？如何鉴别？
(2)煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是什么？
提示：(1)分馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃。裂化汽油和分馏汽油可用溴的四氯化碳溶液鉴别。
(2)煤的干馏为化学变化，石油的分馏为物理变化。
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__________、____________和____________。
(2)以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应可以获得许多性能优异的合成高分子材料。例如，
①乙烯制聚乙烯：___________________________________。
②丙烯制聚丙烯：_____________________________________________。
(3)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。
[答案自填] 碳氢化合物　沸点　汽油　煤油
柴油　C8H16　乙烯　丙烯　甲烷　C4H8
C3H6　C2H4　链状烃　环状烃　塑料　合成橡胶　合成纤维　nCH2===CH2?CH2—CH2?　
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(1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物(　　)
(2)石油分馏可以得到乙烯，煤的干馏可以得到苯(　　)
(3)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同(　　)
(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)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(　　)
答案：(1)√　(2)×　 (3)×　(4)×　(5)√
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(1)“三馏”的比较
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 产物为混合物 产物为单一组分的纯净物 产物为沸点不同的混合物
反应类型 化学变化 物理变化 物理变化
(2)“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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1．石油炼制过程中，既能提高汽油的产量又能提高汽油的质量的方法是(　　)
A．常压蒸馏　　　　　　 B．减压蒸馏
C．裂解 D．催化裂化
解析：选D。A.常压蒸馏只能对石油进行初步加工，以原油为原料，使原油中各物质在不同温度下分离出来，主要产品为汽油、煤油、柴油、重油等，故A不符合题意；B.减压蒸馏以重油为原料，主要产品为柴油、润滑油、石蜡以及沥青等，故B不符合题意；C.裂解是高于裂化温度下的深度裂化，以石油分馏产品为原料，裂解所得的产物主要是乙烯、丙烯等小分子化合物，故C不符合题意；D.催化裂化将长链烃断裂为短链烃，从而提高汽油的产量和质量，故D符合题意。
2．下图是石油分馏塔的示意图。下列关于a、b、c三种馏分的说法正确的是(　　)
A．a的沸点最高
B．b的沸点最低
C．c的平均相对分子质量最小
D．每一种馏分都是混合物
解析：选D。石油分馏得到的每一种馏分都是混合物，a、b、c三种馏分中，a的沸点最低，c的沸点最高，沸点最高的馏分含碳原子数最多，即c的平均相对分子质量最大。
3．石油分馏产品乙烯CH2BrCH2Br。下列说法错误的是(　　)
A．过程①主要发生物理变化
B．分馏产品有固定的熔、沸点
C．过程②包括裂化、裂解等化学变化
D．过程③属于加成反应
解析：选B。石油经过分馏得到分馏产品，分馏产品经过裂化、裂解等得到乙烯，乙烯与Br2发生加成反应得到CH2BrCH2Br。A项，过程①为石油的分馏，分馏是利用沸点不同将物质进行分离的过程，为物理变化，正确；B项，石油分馏得到的分馏产品为混合物，无固定的熔、沸点，错误；C项，裂化、裂解过程将大分子的烃转化为小分子的烃，过程中产生乙烯，因此过程②包括裂化、裂解等化学变化，正确；D项，过程③为乙烯与Br2发生加成反应得到CH2BrCH2Br，正确。
eq \o(\s\up7( INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "课堂检测巩固落实LLL.TIF" \* MERGEFORMAT ),\s\do5())
1．(教材习题改编)下列变化不属于化学变化的是(　　)
A．煤的干馏 B．石油分馏
C．由乙烯制聚乙烯 D．重油裂化
解析：选B。通过分馏来分离石油中沸点不同的组分，没有新物质生成，属于物理变化。
2．煤、石油、天然气等化石燃料都是不可再生资源。下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是(　　)
A．煤干馏所得的气体中只含无机气体
B．天然气、天然气水合物都是清洁的化石燃料
C．石油裂解气中主要成分为甲烷
D．石油产品都能发生加聚反应
解析：选B。煤干馏所得的气体中含有CH4、C2H4等有机气体，A错误；天然气和天然气水合物燃烧充分，生成物都为CO2和H2O，为清洁的化石燃料，B正确；石油裂解气的主要成分有乙烯、丙烯、甲烷、乙烷等，C错误；石油加工得到的产品中烷烃不能发生加聚反应，D错误。
3．实验室模拟煤的干馏的实验装置(夹持装置略)如下图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．该过程中发生了化学变化
B．液体X的pH>7
C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D．液体Y是一种纯净物
解析：选D。煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，是化学变化，A正确；液体X中含有粗氨水，所以pH>7，B正确；气体Z中含有H2、CH4、C2H4、CO等，易燃，H2、CO可还原CuO，C2H4可使溴水褪色，C正确；液体Y是黑色黏稠的煤焦油，为混合物，D错误。
4．模拟石油蒸馏的装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A．仪器W的名称：圆底烧瓶
B．碎瓷片的作用：催化剂
C．冷却水的流向：X进水，Y出水
D．收集到的60～150 ℃的馏分为混合物
解析：选D。A错，仪器W的名称是蒸馏烧瓶；B错，碎瓷片的作用是防止暴沸；C错，直形冷凝管中冷却水从下口通入，上口流出，故X是出水口，Y是进水口；D对，石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分，都是多种烃的混合物。
5．煤是一种常用燃料。由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、CO、NO2、NO等多种有害气体和烟尘，会对环境造成污染，因此需要对煤进行加工后再燃烧，或将废气净化后再排放。
(1)煤的气化和液化既能提高煤的利用率，又能减少有害气体的排放。写出煤气化时主要反应的化学方程式：______________________________________________；煤的液化是________(填“物理”或“化学”)变化。
(2)煤的干馏是煤综合利用的重要途径。煤干馏时得到的固体产品是________，该固体产品的用途是______________________
_____________________________________________________。
(3)将煤直接进行燃烧，造成环境污染的主要原因之一是形成硝酸型酸雨。写出有关物质转化为硝酸的化学方程式：_________________________________
________________________________________________________。
(4)向煤中添加生石灰是燃煤脱硫的一种方法，而且能变废为宝，用化学方程式表示反应原理：________________________________
__________________________________________________________。
解析：(1)煤气化时碳与水蒸气在高温下反应生成一氧化碳和氢气，化学方程式为C＋H2O(g)CO＋H2；煤的液化指的是用煤制取液体燃料的一系列方法，其中一种液化方法是先将煤转化为氢气和一氧化碳的混合气体，然后使混合气体在催化剂的作用下合成液体燃料甲醇等，属于化学变化。
(2)煤的干馏指的是将煤隔绝空气加强热使之分解，生成焦炭、煤焦油、出炉煤气等产物的过程，属于化学变化，其中焦炭是可用作燃料及工业原料的固体物质。
(3)煤燃烧产生的废气中含有SO2、CO、NO2、NO等多种有害气体，其中NO2和NO可形成硝酸型酸雨，相关反应的化学方程式为2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。
(4)氧化钙为碱性氧化物，煤燃烧的废气中含有二氧化硫，氧化钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙被氧气氧化为硫酸钙，反应的化学方程式分别为CaO＋SO2===CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4。
答案：(1)C＋H2O(g)CO＋H2　化学
(2)焦炭　用作燃料及工业原料
(3)2NO＋O2===2NO2、3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
(4)CaO＋SO2===CaSO3、2CaSO3＋O2===2CaSO4

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