课题3　石油、煤和天然气的综合利用优秀教学设计

选修2第二章第三节石油、煤和天然气的综合利用

一、教材分析

在必修2第四章第二节“资源综合利用

环境保护”中学习了有关石油、煤和天然气的综合利用及相关知识，并且还介绍了相关有机化合物的知识，所以对本节课的内容有了一定的知识基础。在此基础上，本课题从化石能源综合利用的角度进一步学习石油、煤和天然气的知识，可以对化石能源的利用有一个更深入的了解和认识。

关于石油，教科书通过必修2的第三章第二节“原油的分馏和裂化的产品和用途示意图”来引入，并用“思考与交流”的形式，使学生能会议思考并充分交流，在此基础上，介绍了石油炼制的方法，石油的分馏和裂化，裂解，还简单介绍了其方法依据的原理和过程，但没有涉及过多试剂生产原理和过程。关于天然气，因在必修已做了较多的介绍，所以此课题只是简单的介绍了来源及用途。关于煤，主要介绍了煤的干馏、气化和液化。本节课还提到了煤的综合利对我国能源问题和环境问题的重要意义，最后还提到了一碳化学的有关内容，是学生了解与传统的石油、煤和天然气化工发展不同的思路和趋势，帮助学生进一步体会和认识化学所持有的应用价值和魅力。

二、学习目标

1、了解煤、石油的主要成分。

2、掌握煤、石油、天然气综合利用的途径。

3、能区石油的分裂化与裂解，煤的分馏与干馏、煤的气化和液化。

4、了解煤化工和天然气化工的一碳发展

三、教学重难点

1、石油的分馏及其产品和用途，了解石油的裂化和裂解。

2、煤的干馏和综合利用

3、煤化工和天然气化工的发展

四、教学过程

一、石油和天然气

1、石油的炼制和石油化工

【思考】：石油的主要成分是什么？有什么元素组成？

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。

从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。要炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用，另一方面，将含碳原子较多的烃转变为含碳原子较少的烃，做为基础有机化工原料。

（1）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，为了提高汽油产量，还可采用催化裂化的方法。如十六烷分解反应方程式为：C16H34

C8H18＋C8H16。

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。由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。因为外界压强越大，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。

（2）石油的裂化和裂解

①石油裂化有热裂化和催化裂化两种

热裂化：目的:提高汽油的产量 缺点：温度过高，发生结焦现象

催化裂化：目的:提高汽油的质量和产量 催化剂:硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）

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

15%

40%

20%

25% 2、天然气的利用

天然气的主要用途

用作燃料；制造炭黑、合成氨、合成石油、甲醇和其他许多有机化合物的原料。

二、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

焦炉气

[来主

要

成

分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

源:学[来

主

要

用

途

气体燃料、化工原料

氮肥

炸药、染料、医药、农药、

合成材料

染料、医药、农药、合成材料

筑路材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、电石、燃料

粗氨水

粗苯

煤

焦

油

焦

炭

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘类

沥青

炭

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。这些产物可用于生产化肥、塑料、合成橡胶、合成纤维、炸药、染料、医药等。

2、煤的气化和液化

（1）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等可燃气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。煤炭气化时，必须具备三个条件，即气化炉、气化剂、供给热量，三者缺一不可。其主要反应是：C（s）＋H2O（g）高温CO（g）＋H2（g）；CO＋3H2

→CH4＋H2O

（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。

优点：操作条件温和，几乎不依赖于煤的种类，关键是选择合适催化剂。

缺点：投资及运行成本过高，不利用工业化生产。

三、煤化工和天然气化工的发展

——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）

点燃2CO；

C＋H2O（g）高温CO＋H2；

高温CO＋H2 高温3、天然气重整：CH4＋H2O（g）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。

知识小结：

分馏

石油综合利用

裂化

裂解

天然气的利用

煤的干馏

煤的综合利用

煤的气化

煤的液化

一碳化学

课后练习：

1、下列物质，不能使溴水褪色的是（

）

A、分馏汽油

B、裂化汽油

C、丙烯

D、SO2

2、下列石油的炼制和加工过程中，属于化学变化的是（

）

A、常压分馏

B、减压分馏

C、裂化

D、裂解

4、下列说法错误的是（

）

A、石油中含C5~C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B、含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C、煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物

D、煤中含有苯和甲苯，可以通过分馏的方法将他们分离出来

5、工业上大量获取乙烯、丙烯、丁二烯等采用的方法（

）

A、石油的热裂化

B、石油的催化裂化

C、石油的裂解

D、石油的分馏

6、如何用化学方法检验一瓶裂化汽油里是否含有甲苯、二甲苯等芳香烃？写出实验步骤。

课后作业：结合本节课所学知识，查阅资料或进行调查，对石油、煤和天然气综合利用等内容进行归纳总结。