课题3　石油、煤和天然气的综合利用课堂实录【3】

第二单元

化学与资源开发利用

课题3 石油、煤和天然气的综合利用

一、教学内容分析

生产、生活离不开能源，新能源的开发与利用已经成为当今社会科技进步与可持续发展的新焦点。本节课从能源的利用出发，要求学生了解三大化石能源的有关知识。本章教材和其他章节有点不一样，考纲对本节的知识与技能要求不高，主要是作为常识介绍，让学生感受化学学习与化工生产及生活环境的联系，旨在提高学生的社会责任感。

二、教学目标

知识与技能

1、了解石油的分馏及其产品和用途，掌握石油的裂化和裂解。

2、了解煤的干馏和综合利用。

3、了解煤化工和天然气化工的发展。

过程与方法

1、通过探究活动，初步认识科学探究的意义和基本过程。

2、能主动与他人进行交流和讨论，清楚的表达自己的观点，形成良好的学习习惯和方法。

情感态度与价值观

1、增强学生对化学的学习兴趣，培养学生的实事求是的科学态度。

2、逐步认识到化学知识对我们的生产生活知识密切相关，培养化学知识与生活知识的相互结合。

三、教学重难点

重点：石油、煤的综合利用，

难点：石油、煤的综合利用的基本化学原理

四、

教学方法

启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等多种方法，以多媒体手段辅助教学，让学生不仅动耳听，还要动手写，动口说，动脑想，调动学生的积极性，充分发挥学生的主体作用。

五、教学过程

引入新课

煤、石油、天然气是当今人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，如乙烯和苯就是从石油和煤中提炼出来的。化石燃料是不可再生能源，其综合利用越来越受到人们的重视。

1.石油的炼制和石油化工

（1）认识石油

形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。

元素组成：C、H、S等

物质组成：烷烃、环烷、芳香烃等，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃。

物理性质：

黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点。

【思考】石油是纯净物还是混合物？有无固定的沸点？

答案：混合物

无固定的沸点

（2）石油的分馏

工业上常用常压分馏和减压分馏的方法把不同沸点的产品分离出来，

①常压分馏：将石油分成轻质油和重油

常压分馏主要产品：轻质油:溶剂油、汽油、航空煤油、煤油、柴油等

②减压分馏：将重油再进一步分成各种馏分。重油进行减压分馏的产物主要有：重柴油、润滑油、凡士林、石

蜡、沥青等。

【思考】为什么要减压分馏？

【师生】若要将重油进一步分离，则要在更高的温度，而在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的是还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。由于外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。因此要将重油进行减压分馏。

为了提高汽油产量，还可采用催化裂化的方法。

（3）石油的裂化和裂解

①石油催化裂化：目的:提高汽油的质量和产量 如十六烷分解反应方程式为：C16H34

C8H18＋C8H16。

②裂解：即深度裂化，使长链烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等短链烃，目的：制取短链烯烃。如：己烷裂解反应

C6H14

700-1000CCH4＋CH2═CH2＋CH3CH═CH2＋其他 目的

提高轻质油的产量，特别是提高汽车油产量

名称

定义

在一定条件下，把相对分子质量裂化

大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃

在高温下，使具有长链分子的烃裂解

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

2.煤的综合利用

1、煤的干馏

⑴定义：煤的干馏，也叫煤的焦化，是指将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。

⑵煤干馏的产品及用途

干馏产品

出炉煤气

粗氨水

粗苯

煤焦油

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘

医药、染料、农药、合成材料

沥青

筑路材料、制碳素电极

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料等

焦炉气

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

主要用途

气体燃料、化工原料

⑶工业上炼焦，就属于煤的干馏，其原理是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热，煤粉受热分解得到焦炭、煤焦油、焦炉气（可燃烧）、粗氨水、和粗苯等。

2、煤的气化和液化

⑴煤的气化

煤的气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压力下使煤中有机质与气化剂（如蒸汽/空气或氧气等）发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体的过程。其主要反应是：C（s）＋H2O（g）高温CO（g）＋H2（g）

（2）煤的液化

煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程，煤的液化分直接液化和间接液化。

①直接液化是把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂

条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即“合成石油”。主要产品有优质汽油、柴油、芳香烃和其他化工原料。副产品有液化石油气、硫黄和氨气等。

②间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO、H2等，然后合成气通过催化合成得到性能优良的液态醇类、烃类等。间接液化的效率一般较低。

3、煤化工和天然气化工的发展

——

一碳化学

1、一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物如CO

CH4

CH3OH等为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。也可以说，一碳化工就是新一代的煤化工和天然气化工。

2、煤气化的主要反应式：2C＋O2

CO＋H2O（g）高温点燃2CO

C＋H2O（g）高温CO＋H2

CO＋H2

3、天然气重整：CH4＋H2O（g）高温CO＋3H2

4、使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的产物，这就是合成气化学，由CH4、、CH3OH等含一个碳原子，通过催化反应直接生成新的化合物，叫甲烷化学和甲醇化学。