课题3　石油、煤和天然气的综合利用优秀教案板书设计

煤、石油、天然气的综合应用

适用学科

适用区域

知识点

化学

全国

1、天然气

2、石油的组成及其分馏产品

3、煤及其综合利用

适用年级

高一

课时时长（分钟）

60 教学目标

1、了解煤、石油和天然气的综合利用，特别是石油的利用

2、掌握石油的裂化和裂解

教学重点

教学难点

石油的分馏、裂解、裂化，煤的干馏

分馏与干馏的区别

教学过程

一、复习预习

石油是工业的血液，石油化工是化学工业的主体，可以说，没有石油化工，就没有我们今天的现代化生活。你知道石油炼制的基本原理、产品及其用途吗？

二、知识讲解

考点/易错点1

天然气

天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出，

天然气蕴藏在地下约3000—

4000米之多孔隙岩层中，主要成分为甲烷。

考点/易错点2

石油的组成及其分馏产品

成分：石油是烷烃、环烷烃和芳香烃组成的复杂的混合物，因此没有固定的沸点。含碳原子数越少的烃，沸点越低。因此，在给石油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝液化后分离出来。随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝液化后，又分离出来。这样不断地加热汽化和冷凝液化，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。这种方法就是叫做馏分。每一种馏分仍然是多种烃的混合

石油分馏的各种成分

石油分馏产品的沸点与成分

分馏产品

粗

汽

油

煤油

柴油

润滑油

凡士林

重油

石油气

石油醚

汽油

分馏温度（沸点）

40℃以下

40~60℃

60~205℃

205~300℃

300~360℃

360℃以上

360℃以上

360℃以上

碳原子数

C1-C4 C5-C6 C7-C9 C9-C16 C16-C18 C16-C20 C20-C24 残留物

用

途

燃料、化工原料

溶剂

内燃机燃料

燃料

柴油机燃料

机械润滑剂

防锈剂制药

燃料、建筑材料

②减压分馏。为了分离重油的成分，并防止温度过高而使烃分解，甚至炭化结焦损坏设备，因此在减压的条件下进行分馏，通常叫减压分馏。

③裂解与裂化。裂化是为了提高汽油的产量和质量，产品是裂化汽油，其中含有烯烃不能做溶剂;而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的不饱和气体产物。裂化温度一般不超过500℃，而裂解温度一般是在700～1000℃，所以裂解就是深度裂化。裂解的目的是为了获取石油化工原料---工业“三烯”---乙烯、丙烯、1，3-丁二烯，裂解的原料是重油、石油气等。

④石油化工：把石油产品作原料经裂解等过程制得基础有机原料，进而生产大量化工产品。在石油化工业，常把乙烯的产量作为衡量石油化工业发展水平的标志。

考点/易错点3

煤及其综合利用

煤是有机物、无机物组成的复杂的混合物。

煤的干馏

将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏

表一

煤干馏的主要产品和用途

干馏产品

出

炉

煤

气

焦炉气

粗氨水

粗苯

煤

焦

油

碳

氨、铵盐

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

主要成分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化主要用途

气体燃料、化工原料

氮肥

炸药、染料、医用、农用、合成材料

酚类、萘

沥青

焦

炭

碳

染料、医用、农用、合成材料

建筑材料、制碳素电极

冶金、合成氨造气、电石

三、例题精析

【例题1】某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、刹车时排出黑烟，由此可推断这辆卡车所用的燃料是( )

A.酒精 B.汽油 C.柴油 D.液化石油气

【答案】：C。

【解析】：按一般常识，汽车所用的燃料为汽油或柴油，且酒精、液化石油气燃烧一般不会产生黑烟，所以答案应在(B)、(C)中选择。汽油的主要成分为C5～C11的烷烃，柴油的主要成分为C15～C18的烷烃，柴油分子中的碳原子数目多于汽油分子中的碳原子数，而碳原子数越多的烷烃，其中碳的质量分数越大，燃烧时多发生不完全燃烧，生成C等而产生黑烟。故排出黑烟者，其燃料为柴油。

【例题2】可用来鉴别裂化汽油和直馏汽油的试剂是(

) A．乙醇

B．溴的四氯化碳溶液

D．盐酸

C．NaOH溶液

【答案】B 【解析】裂化汽油由饱和烃和不饱和烃组成，直馏汽油仅含饱和烃，故可利用不饱和烃的性质来选择试剂。

四、课堂运用

【基础】下列关于石油的说法不正确的是(

) A．石油主要含C、H两种元素

B．石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物

C．石油有固定的熔点

D．石油分馏得到的汽油是混合物

【答案】：C

【解析】：石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。混合物没有固定的

熔沸点。石油分馏所得馏分为混合物。

【巩固】石油裂解的目的和原理是(

) A．使具有长链的烃深度裂化，断裂成各种短链的气态不饱和烃和少量液态烃

B．使直链烃转化为芳香烃

C．避免炭化结焦

D．除去石油中的杂质

[答案]：A

[解析]：A项，石油的裂解是深度裂化，目的是为了获取大量石油化工原料。作为合成原料的主要是气态烯烃，其中以乙烯量为最大，其次还有丙烯、丁二烯等。裂化产物中还有作为芳香烃的液态产品：苯、甲苯、二甲苯；B项，使直链烃转化为芳香烃属于结构的重新调整；C项，重油采用减压蒸馏是为了避免炭化结焦；D项与裂解原理和目的无关。

【拔高】现有两种烯烃：CH2===CH2和CH2===CR2(R为烃基)，它们的混合物进行聚合反应，

产物中可能含有(

)

A．①⑤

【答案】D

【解析】根据乙烯的聚合反应，两种烯烃双键打开后的结构为—CH2—CH2—、—CH2—CR2—，CH2—CH2CH2CH2CR2CH2故得不到产物④。

CH2CH2CH2CR2CH2—CR2R的位置不变，

B．②④

C．①③⑤

D．①②③⑤

课程小结

蒸馏、分馏和干馏的区别

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。

课后作业

【基础】

1. 近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法正确的是(

) A．石油属于可再生矿物能源 C．石油的裂化是物理变化

B．石油主要含有碳、氢两种元素

D．石油分馏的各馏分均是纯净物

2．保护环境已成为人类的共识，人类应以可持续发展的方式使用资源，以合理的方式对废物进行处理并循环使用。下列做法不利于环境保护的是(

) A．发电厂的煤经脱硫处理

B．将煤转化为水煤气作燃料

D．电镀废液经中和后直接排放

C．回收并合理处理聚乙烯塑料废物

答案与解析：

1、【答案】B 【解析】石油、煤均属于化石燃料，是不可再生矿物资源，故A错误；石油的裂化

是把长链烃变为短链烃，是化学变化，故C错误；石油分馏是利用各类烃的沸点

不同，将石油分为不同沸点范围的馏分，但是每种馏分是由沸点接近的烃组成，

属于混合物，故D错误。

2、【答案】D 【解析】对煤进行脱硫处理，目的是减少SO2的污染；将煤转化为水煤气，也称煤

的气化，可以提高煤的燃烧效率，减少因不完全燃烧而产生CO的污染；回收并

合理处理聚－乙烯塑料废物，可减少白色污染，变废为宝；电镀液往往含重金属离

子或CN等，必须进行处理后方可排放，仅中和是不可排放的。

【巩固】

1、广州将于2010年承办第16届亚运会。下列措施有利于节能减

的有(

) ①在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力

发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题

②积极推行“限塑令”，加快研发利

用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料

③加速建设地铁、轻轨等轨道交通，

促进珠三角城市一体化发展，减少汽车尾气排放

④发展低碳经济、循环经济，

推广可利用太阳能、风能的城市照明系统

⑤使用生物酶降解生活废水中的有机

物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾

A．①②③④

B．①②⑤

C．①②④⑤

D．③④⑤

排、改善环境质量

2、下列有关环境问题的说法正确的是(

) A．燃煤时加入适量生石灰，可减少废气中SO2的量

B．臭氧的体积分数超过104%的空气有利于人体健康

－C．pH在5.6～7.0之间的降水通常称为酸雨

D．含磷合成洗涤剂易于被细菌分解，故不会导致水体污染

答案与解析：

1、【答案】A 【解析】⑤中所述的内容与题干中所要求的“节能减排”无关，故选A。

2、【答案】A 【解析】A项CaO和SO2结合为CaSO3，进一步转化为CaSO4，俗称“钙基固硫”，

可减少SO2污染；B项当空气中臭氧的含量超过10%(体积分数)时，就会对人体、

动植物及暴露在空气中的物质造成危害；C项pH小于5.6的雨水称为酸雨；D项

涤剂易造成水体富营养化，形成“水华”“赤潮”等水体污染。

含磷合成洗－5【拔高】某学生为证明汽油是否含有苯的同系物，他先取少量汽油在试管中，再滴入数滴酸性高锰酸钾溶液，振荡后发现酸性高锰酸钾溶液褪色，他得出了样品汽油中含有苯的同系物的结论。分析此结论是否正确？若不正确请设计一个可行的方案。

答案与解析：

【答案】不正确。正确答案是：在试管中放入几毫升样品汽油，然后边振荡边逐滴加入溴水，直至溴水不再褪色为止。此时再加入数滴酸性高锰酸钾溶液并振荡，若紫红色褪去，则证明样品中含有苯的同系物。

【解析】汽油通常含有不饱和烯烃，烯烃的存在干扰苯的同系物的检验。