课题3　石油、煤和天然气的综合利用优秀说课稿

石油、煤和天然气的综合利用教学设计

一、教材分析和建议

在初中化学和必修化学2中，都介绍了石油、煤和天然气的有关知识，并且，在必修化学2中又介绍了较多的有机化合物知识。在此基础上，根据课程标准的要求，本课题从化石能源综合利用的角度，进一步介绍了石油、煤和天然气的知识。

关于石油，教科书通过再现必修化学2的一幅“原油分馏及裂化的产品和用途示意图”来引入，并用“思考与交流”的形式，使学生能回忆思考并充分交流，在此基础上，介绍了石油炼制的方法。石油的分馏和裂化，在必修化学2中有简单介绍，本课题又简单介绍了其方法依据的原理和过程，但并没有过多涉及实际的生产原理和过程。关于天然气，学生已了解很多，本课题只是简单介绍了天然气作为有机化工基本原料的技术进步及应用前景。

关于煤，主要介绍了煤的干馏、煤的气化和液化。煤的液化近年来在研究和应用领域比较重视并有了一定的发展，我国在这方面也有新的进展，教科书强调煤的综合利用对于我国解决能源问题、环境问题的特殊意义。最后教科书还介绍了一碳化学的有关内容，使学生了解与传统的石油化工、煤化工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特有的应用价值和魅力。

【教学目标】

1．能说出石油、煤、天然气的组成和用途。

2．了解石油的分馏、裂化及裂解等化工原理。

3．了解煤的干馏、气化和液化。

4．了解一碳化学的含义。

【教学重难点】

石油、煤和天然气综合利用的新进展的基本原理。

二、教学过程

【引入】播放一段神华宁夏煤业集团煤制油工程视频。

【过渡】我国矿产资源总体情况是富煤、贫油、少气。随着科学技术的发展，我国在对煤、石油、天然气综合利用技术上也得到突飞猛进的发展，正如视频中提到的神华宁夏煤业集团煤制油工程，不仅给我们生活提供燃料，在国防、航空等方面具有一定的战略意义。视频中的主持人都是文科生不了解这些技术，但作为理科生的我们有必要当前我们国家现在是怎么利用这些资源的。这就是我们今天要学习的课题---石油、煤和天然气的综合利用。首先请同学们大声朗读本节课的学习目标，做到心中有数。PPT展示学习目标

探究一

石油的炼制和石油化工

【过渡】了解石油的炼制，我们再来看一段视频。（播放石油炼制的视频）

总结一下：

要想知道怎么炼制石油首先必须要认识石油，展示石油的成分。

1、石油的成分

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。

2、炼制目的

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。

3、石油的炼制

石油的炼制主要方法有分馏、裂化裂解。

（1）石油的分馏

原理：根据石油中各种烃沸点不同，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。

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。

【思考】石油的各种馏分有无固定的沸点，为什么? 没有。石油的各种馏分仍然是多种烃的混合物,所以没有固定的沸点。

【过渡】为了提高汽油产量，还可采用催化裂化的方法

（2）石油的裂化和裂解

原理：在加热或催化剂存在的条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小的烃

通式：烷烃 烷烃+烯烃 发生的是化学变化

练习：写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式:

。

探究点二

煤的综合利用

目前煤的综合利用的方法主要有干馏、气化和液化。

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

主

要

成

品

焦炉气

出炉煤气

分

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

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

氨、铵盐

粗苯

苯、甲苯、二甲苯

苯、甲苯、二甲苯

煤

焦

油

酚类、萘类

沥青

焦

炭

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

⑴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）

（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。间接液化的效率一高温CO（g）＋H2（g）

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。

【思考】煤的干馏和石油的分馏都是化学变化,煤的液化和气化都是物理变化。对吗? 不对。煤的干馏、液化和气化都是化学变化,石油的分馏是物理变化。

探究点三、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

H2

CO＋H2O（g）

高温点燃2CO

C＋H2O（g）高温CO＋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。

【典型例题】

知识点1 石油的炼制和石油化工

【例题1】

下图是石蜡进行催化裂化和检验裂化产物的装置，根据图示回答：

(1)试管①中盛的是_________________________________________________。

(2)试管①至②上部导管的作用是___________________________________。

(3)试管③中盛的是______，现象是_________________________________。

知识点2 煤的综合利用

例2、煤和石油等化石燃料对促进经济、社会发展起到了重要的作用,这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题: (1)石油分馏是石油炼制的重要环节,这种操作是在

(填设备名称)内完成的。工业上通常用于分馏石油的方法有常压分馏和

,分馏的目的是

。

(2)石油不仅是重要的燃料,还是重要化工原料的来源,如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取

措施。

(3)目前石油资源逐渐匮乏,人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。煤综合利用的主要方法是

、

和煤的气化,煤气化涉及的化学方程式有:

【当堂检测】

1 下列关于石油的炼制和石油化工的叙述正确的是(

)。

A．石油干馏可得到汽油、煤油等

B．石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯

C．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠

D．石油裂解和油脂皂化都是由高分子生成小分子的过程

2 下列关于煤的说法不正确的是(

)。

A．煤的干馏、煤的气化和液化都是化学变化

B．煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等污染物

C．煤是以单质碳为主的复杂混合物

D．以煤为主要原料，不仅可以合成甲醇，还可以加工成高级汽油

【课后作业】

“一碳化学”是当前能源加工中的新兴产业，其概念：以CO、CH4、CH3OH等一个碳原子的化合物为原料，合成一系列化工原料和燃料的化学。尽量从网络或图书馆等可能的途径获得更多的资料，请你和你的同学讨论“一碳化学的现在与未来”。