课题3　石油、煤和天然气的综合利用PPT配套优秀教学设计内容

4.2.1 煤、石油和天然气的综合利用

一、煤的组成及其综合利用

1．煤、石油、天然气是目前人类使用的主要能源(化石燃料)。

2．煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，主要含有碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。

3．煤的综合利用：煤的综合利用的主要途径是煤的干馏、煤的气化和液化，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。

(1)煤的干馏：是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，可获得燃料及多种重要的化工原料。煤干馏的主要产品有焦炉煤气(焦炉气、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭。

典例1

观察下图，判断下列叙述中错误的是(

) ．．

A．图示实验中发生了化学变化

B．液体X的pH＞7，液体Y是一种黑色黏稠状液体

C．气体Z易燃，可还原CuO

D．液体Y是一种纯净物

(2)煤的气化：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。主要反应是煤与水蒸气反应生成水煤气等，化学方程式为C(s)＋H2O(g)=====CO(g)＋H2(g)。

(3)煤的液化：煤的液化可分为直接液化和间接液化。煤的直接液化就是使煤与氢气作用生成液体燃料；煤的间接液化是先把煤转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂的作用下合成甲醇等液体燃料，其反应的化学方程式为CO＋2H2――→CH3OH。

二、天然气的组成及其综合利用

1．天然气的组成：天然气的主要成分是甲烷。

2．天然气的综合利用：天然气是一种清洁的化石燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨、生产甲醇等。

思考题1

我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲的可再生能源——水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制(

) ①温室效应

②形成酸雨

③空气中的固体颗粒浓度

④白色污染

A．只有①

C．①②③

答案

C

催化剂高温B．只有①②

D．①③④

三、石油的组成及其综合利用

1．石油的组成：石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。

2．石油的综合利用：

(1)石油的分馏是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。石油通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。

(2)石油的催化裂化：石油的催化裂化是指在催化剂的存在下将大分子的烃进行分解得到小分子的烃，从而提高轻质油的产量和质量的过程。裂化所用的原料是重油。裂化过程中一分子的烷烃分解为一分子的烷烃和一分子的烯烃，得到的汽油称为裂化汽油。

(3)石油裂化的产品再经过进一步的裂解，可以获得很多重要的化工原料。

如以C16H34为例，写出裂化反应的化学方程式(以分子中碳原子平均断裂为例)：

C16H34――――→C8H18＋C8H16

加热、加压C8H18――――→C4H10＋C4H8

加热、加压C4H10――――→C2H6＋C2H4或

C4H10――――→CH4＋C3H6

加热、加压加热、加压乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。

典例2丁烷裂解时有两种断裂方式，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷完全裂解，且裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，相对分子质量最小的气体所占的体积分数为(

) A．20% 【概念辨析】

一、蒸馏、分馏和干馏有何区别

1．蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或除杂的目的。被蒸馏的混合物中至少有一种组分为液体。各组分沸点相差越大，挥发出的物质越纯。若不同组分之间沸点相差小，或不同组分互溶形成恒沸液体，则馏分不纯。常见的实验有蒸馏水的制取。

2．分馏：对多组分的混合物在不同温度下先后、连续进行两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂的目的。常见的实验有石油的分馏，要注意的是石油分馏的产品都是混合物。

3．干馏：把固体混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使之分解的过程叫做干馏。

(1)在煤的干馏过程中所发生的是很复杂的化学变化和物理变化。

(2)将煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧；二是要加强热。

(3)煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是复杂的化学变化。

(4)煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤中并不含小分子有机物苯、萘等。苯、萘等物质是煤的分解产物煤焦油中所含有的，这一点要注意。

蒸馏和分馏都是物理变化，而干馏是化学变化。

催化剂催化剂催化剂催化剂B．25% C．36% D．40%

二、直馏汽油和裂化汽油

1．直馏汽油：石油经常压分馏获得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、环烷烃等。由于它的成分中不含烯烃，所以它不能与溴发生加成反应，因而不能使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，可作为从卤素单质的水溶液中萃取出卤素单质的萃取剂。

2．裂化汽油：是重油经催化裂化制得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、烯烃等。由于它的成分中含有烯烃，所以能与溴发生加成反应，因而可使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，不能用做提取卤素单质的萃取剂。

四、聚合反应和高分子化合物

1．nCH2CH2――→催化剂2—CH2，该反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。在2—CH2中，CH2＝CH2称为单体；—CH2—CH2—称为链节；n称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。

高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等；塑料、合成橡胶和合成纤维是三大人工合成的高分子材料。

2．＋nHO—CH2—CH2—OH――→

催化剂＋(2n－1)H2O，该反应简称缩聚反应，也是合成高分子化合物的一类重要反应。

典例3某工程塑料ABS的结构简式为

，它的单体为____________。

【概念辨析】

聚合反应

1．加聚反应：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。如一定条件nCH2＝CHCH3――→。

2．缩聚反应：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的同时生成许多小分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。例如获得聚对苯二甲酸乙二酯：

一定条件＋nHOCH2CH2OH――→－1)H2O [特别提醒] 一般可从以下两个方面区别加聚反应和缩聚反应：①高分子的链节中链上不全是碳原子，一般是缩聚反应

＋(2n

生成的；如果链上全是碳原子，一般是加聚反应生成的。②从反应的形式来看，在反应中只得到高分子的反应是加聚反应，而得到高分子的同时又生成了小分子的反应则是缩聚反应。

3．有机加聚产物单体的确定

(1)链节的主链中只存在碳碳单键时，以两个碳原子为单元分段断键，可得到“乙烯型”单体。如

的单体为CH2＝CH2、CH2＝CHCl。

(2)链节的主链中存在CC的高聚物，则以四个碳原子为单元(CC在中间)分段进行断键，

。然后单键变双键，双键变单键，即可得到单体。如的单体为课后练习：

1.酸雨形成的原理之一可简示如下：

O2O2H2O含硫燃料反应①――→A反应②――→B反应③――→硫酸

请回答下列问题：

(1)A物质的化学式为___________________________________________________，

B物质的化学式为__________。

(2)三个反应中，不属于氧化还原反应的是__________(填序号)。

(3)SO2中硫元素显＋4价，它可以降低到0价，利用这一性质可在工厂的烟道气中通入合适的________(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2，达到减少污染的目的。

(4)雨水的pH<5.6时，就判断为酸雨。已知pH＝－lg c(H)，经测定某雨水中只含硫酸，且其浓度为5×105＋－ mol·L1，则这次降雨__________(填“是”或“不是”)酸雨。

－(5)火力发电厂燃烧的煤中含有大量的硫，其排出的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害的SO2气体，在英国已进行了一个研究，结果表明：高烟囱可以有效降低地面SO2的浓度，在20世纪60年代到70年代的10年间，由发电厂排放的SO2增加了35%，但由于高烟囱的建造，地面SO2浓度降低了30%之多。

①你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是_______________________________。

A.少用煤作燃料

B.把工厂的烟囱造高

C.燃料脱硫

D.把工厂迁移到农村

E.开发新能源

②请从全球环境保护的角度，分析这种建高烟囱的方法是否可取？________，理由是__________。

2.形成酸雨的原理之一可表示如下：

试回答下列问题：

(1)图中三个反应不属于氧化还原反应的是________(填标号)。

(2)从保护环境的角度出发，工业上正努力从酸雨产生的根源出发进行治理，以减小酸雨的污染。方法一是将SO2中＋4价硫元素变成0价硫元素，利用这一原理，可在工厂的烟道气中通入合适的________(填“氧化剂”或“还原剂”)除去SO2；方法二是一些工厂用过量的氨水(NH3·H2O)吸收SO2，此化学反应的产物是________。

(3)火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等，为了除去有害气体SO2并变废为宝，常常用碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气，反应产物为硫酸钙等。写出用CaCO3悬浊液洗涤上述废气的化学方程式：

______________________________________________。