课题3　石油、煤和天然气的综合利用第一课时教学设计

第四章 化学与自然资源的开发利用

第二节

化学与资源综合利用、环境保护

第1课时

【学习目标】

1.了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用。

2.了解以煤、石油、天然气为原料生产合成材料。

3.了解节约能源和防止污染的重要性。

4.了解绿色化学的含义并体会绿色化学在化工生产中的重要性。

【学习重点】

煤、石油、天然气的综合利用。

【学习难点】

石油裂化的原理、加聚反应的原理。

【教学方法】

启发、阅读、分组讨论与交流、归纳总结等。

【教学过程】

一、复习回顾

1．迄今为止，

（

）

是人类使用的主要能源，如何实现化石燃料的综合利用，提高

（

）

，减少它们燃烧所造成的环境污染是人类面临的重大挑战。

2．煤是由

（

）

和少量

（

）

组成的复杂混合物，主要含（

）元素，还含有少量

（

）、氮、硫等元素。通过

（

）、煤的（

）而获得洁净的燃料和多种化工原料是目前实现煤的综合利用的主要途径。

3．天然气的主要成分是

（

）

，石油是由多种（

）组成的混合物。

4．化学在治理工业三废即（

）方面发挥着重要作用。

二、新课教学

第一课时

煤、石油和天然气的综合利用

迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。

诱学指导

一、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成

煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素。

2．煤的综合利用

煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。

（1）煤的干馏

煤干馏是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、第

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一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。

煤的干馏实验装置如图：

煤干馏的主要产品和用途

煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高

（2）煤的气化

将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为：

C (s)+H2O(g) 高温

CO(g)+H2(g) 这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。

C＋O2 ===CO2+热

碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。

CO＋3H2

→CH4＋H2O+热

利用焦炉煤气还是目前最便宜的生产煤气的方法。

（3）煤的液化

煤的直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。

煤的间接液化：先将煤转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇等。

[问题探究] 1．从煤的干馏产物中可以分离出苯或甲苯，煤中含有苯、甲苯等物质吗？

[答案]

煤是有机物和少量无机物构成的复杂混合物，本身不含有苯、甲苯等物质，在干馏时发生化学变化生成了这些物质。

2．能否用裂化汽油萃取溴水中的溴单质？

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[答案]

不能。裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，不饱和烃可以与溴水发生加成反应，不能达到萃取溴的目的。

诱学指导

二、天然气的组成及其综合利用

天然气主要成分是甲烷。天然气是一种清洁燃料，可以直接用作燃料。天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇及分子内含两个或两个以上碳原子的其他有机化合物。

三、石油的组成及其综合利用

石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。

1．石油的分馏

石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。

石油分馏主要在分馏塔中进行，通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。

干馏、分馏和蒸馏的区别：

干馏是固态物质隔绝空气加强热发生分解反应的过程，属于化学反应。如：煤的干馏。

蒸馏是液态混合物在不需要隔绝空气情况下加热发生的液体气化再冷凝的过程。属于物理变化。

分馏是分离提纯沸点相近的混合液体的一种方法，它实质上就是多次蒸馏。如石油的分馏。

2．石油的催化裂化

石油的催化裂化是将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油的过程。石油裂化的产品再经过进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料。例如，

C16H34



CH+CH818催化剂816

加热、加压催化剂C8H18



CH+ CH

41048加热、加压催化剂C4H10



CH+CH

2624加热、加压催化剂C4H10



CH+CH

438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。

3．其它的石油加工

石油经过催化重整，可以使链状烃转化为环状烃，获得苯、甲苯等重要化工基本原料。

4．聚合反应和高分子化合物

由低分子（相对分子质量小）生成高分子化合物（相对分子质量巨大）的反应叫做聚合反应。例如，

n CH2=CH2

CH

2

－

CH

2

n 聚乙烯是由成千上万个乙烯分子在一定条件下发生聚合反应生成的相对分子质量巨大第

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的高分子化合物。相对分子质量巨大是高分子化合物的基本特征，也是它们与低分子化合物的根本区别。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、聚丙烯等。塑料、合成橡胶和合成纤维三大人工合成的高分子材料。

活学即用

1．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是(

) A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭

B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料

C．将煤变为煤饼作燃料

D．将石油裂解制得乙烯等化工原料

2．下列说法中错误的是(

) A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物

B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．焦炭是煤干馏的一种重要产品

D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

三、小结

化石燃料的使用既给予了人们方便，推动了人类的文明，同时也造成了环境的污染。我们应辨证地认识发展生产和治理环境的关系。化石燃料是不可再生的资源，寻找新的能源是有待解决的问题。

四、反馈达标

1．

地球大气中因二氧化碳含量增加而引起“温室效应”，下面关于大气中二氧化碳增加的主要来源的说法中，最不合理的一种是（

）

A．人和动物呼出的二氧化碳

B．石油产品大量燃烧

C．森林大面积缩小，吸收二氧化碳的能力减少

D．煤的燃烧

2、煤在干馏时得到气态产物是（

）

A．天然气

B．水煤气

C．焦炉气

D．高炉煤气

3．下列物质属于纯净物的是（

）

①酒精②天然气③煤焦油④甲醇⑤煤⑥石油⑦冰醋酸⑧工业酒精⑨焦炉气⑩汽车废气

A．①③④⑨

B．②⑤⑦⑧

C．①②④⑦⑨

D．①④⑦

4. 下列变化属于物理变化的是（

）

A. 煤的干馏

B. 裂解

C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等

D.古代植物变质成煤

5．丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷裂解率为90%，又知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，分子量最小的气体占有的体积为分数为（ ）

A．19%

B．25%

C．36%

D．40% 6．在人们的印象中，塑料是常见的绝缘材料，但2000年3名诺贝尔化学奖得主的研究第

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成果表明，塑料经改造后能像金属一样具有导电性。要使塑料聚合物导电，其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合(再经掺杂处理)。目前导电聚合物已成为物理学家和化学家研究的重要领域。由上述分析，下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是

课堂练习答案：1A

2 C

3 D

4C

5A

6B 五、板书设计

第一课时

煤、石油和天然气的综合利用

一、煤的组成及其综合利用

1．煤的组成

2．煤的综合利用

（1）煤的干馏

（2）煤的气化

（3）煤的液化

二、天然气的组成及其综合利用

三、石油的组成及其综合利用

1．石油的分馏

2．石油的催化裂化

3．其它的石油加工

4．聚合反应和高分子化合物

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