PAGE6-煤、石油和天然氣的綜合利用學習任務1．結合石油化工了解化學在生產中的具體應用，認識化學工業在國民經濟發展中的重要地位。培養“社會責任”的核心素養。2．以煤、石油、天然氣的開發利用為例，了解依據物質性質及其變化綜合利用資源和能源的方法。培養“科學態度與科學探究”的核心素養。3．認識化學對于構建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發揮的作用，體會化學對促進人與自然和諧相處的意義。培養“科學精神與社會責任”的核心素養。知識點一煤、天然氣的綜合利用1．煤的組成2．煤的綜合利用3.天然氣的組成和利用判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源。 (×)(2)煤的液化與一般物質液化原理相同。 (×)(3)將煤在空氣中強熱分解的過程為煤的干餾。 (×)煤的干餾、氣化和液化屬于什么變化？提示：化學變化。知識點二石油的綜合利用1．組成：石油是由多種碳氫化合物組成的混合物。2．綜合利用(1)分餾①定義：利用石油中各組分沸點的不同進行分離的過程叫做石油的分餾。②石油經分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質油，但其產量難以滿足社會需求，而含碳原子多的重油卻供大于求。(2)催化裂化①目的：將重油裂化為汽油等物質。②例如：C16H34eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C8H18＋C8H16。(3)裂解①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。②例如：C8H18eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C4H10＋C4H8C4H10eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))CH4＋C3H6C4H10eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C2H6＋C2H4。(4)催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結構的調整，使鏈狀烴轉化為環狀烴。3．三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維，這三大合成材料，是以煤、石油和天然氣為原料生產的。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)石油產品汽油、煤油、石蠟均為烴類物質。 (√)(2)石油的分餾、裂化和裂解均為化學變化。 (×)(3)裂化的目的為了提高汽油的質量與產量。 (√)(4)重油的裂化可以得到裂化汽油。 (√)煤、石油和天然氣的綜合利用1．煤的加工方法常有哪些？提示：煤的干餾、煤的氣化和煤的液化。2．石油的裂化和裂解有何區別與聯系？提示：裂化是為了提高汽油的產量和質量，而裂解采用比裂化更高的溫度，是為了獲得大量的乙烯、丙烯等不飽和氣體產物；裂化溫度一般不超過500℃，而裂解溫度一般在700～1000℃，因此裂解是深度裂化。3．分餾汽油和裂化汽油有何區別？如何區分二者？提示：分餾汽油是飽和烴的混合物，裂化汽油中含不飽和烴；可用溴的四氯化碳溶液區分它們。4．我國在南海北部神狐海域進行的“可燃冰”試開采獲得成功，標志著我國成為全球第一個實現了在海域可燃冰試開采中獲得連續穩定產量的國家，為可燃冰的開采邁出了重要的一步。可燃冰是一種由天然氣與水在低溫(0～10℃)、高壓(>107Pa)條件下形成的類冰狀結晶物質，又名天然氣水合物。有人認為“可燃冰的開采和利用實現了由水變成油的夢想”，這種說法對嗎？提示：不對。因為可燃冰中含有CH4和H2O，可燃冰中并不是只有H2O，是其中的可燃性成分CH4的作用。1．化學“三餾”的比較名稱原理特點干餾隔絕空氣加強熱使物質分解的過程屬于化學變化，產物為混合物蒸餾根據液態混合物中各組分沸點不同，加熱使某一組分蒸發進行分離屬于物理變化，產物為單一組分的餾出物分餾根據液態混合物中各組分沸點不同進行分離屬于物理變化，產物為沸點相近的各組分組成的混合物注意：(1)石油常壓蒸餾時所得餾分的先后順序為石油氣(C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)、重油(C20以上)等。(2)減壓可以降低物質的沸點，石油的減壓蒸餾可以在較低溫度下，使重油、柴油等常壓蒸餾產品繼續分離，可得到燃料油、潤滑油、石蠟等石油產品。2．化學中“兩裂”的比較名稱定義目的裂化在一定條件下，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量小、沸點低的烴提高輕質油的產量，特別是提高汽油的產量裂解在高溫下，使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴獲得短鏈不飽和烴3．化學“六氣”的主要成分高爐煤氣水煤氣天然氣液化石油氣焦爐氣裂解氣主要成分CO、CO2、N2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH41．煤是“工業的糧食”，石油是“工業的血液”，有關煤和石油加工的說法正確的是()A．煤的干餾產物主要是各類有機物B．石油的裂解、分餾和煤的干餾都屬于化學變化C．煤焦油經過分餾可得到苯、甲苯等，說明煤中含有苯和甲苯D．石油的裂化，說明長鏈烴在高溫條件下可以分解為短鏈烴D[煤的干餾產物有粗氨水、煤焦油、焦爐氣和焦炭等物質，其中焦炭居多，為無機物，故A錯誤；石油的分餾屬于物理變化，故B錯誤；煤通過干餾得到苯、甲苯、二甲苯等有機物，但本身不含有苯等芳香烴，故C錯誤；石油的裂化、裂解是在一定條件下將長鏈的烴斷裂為短鏈的烴的過程，烴在加熱條件下是可以分解的，且碳鏈越長越易分解，故D正確。]2．下列說法不正確的是()A．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉B．煤可與水蒸氣反應制成水煤氣，水煤氣的主要成分為CO和H2C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氫化合物D．以煤、石油和天然氣為原料，可生產塑料、合成橡膠和合成纖維C[植物油是由C、H、O三種元素組成的有機物，不屬于碳氫化合物。]3．天然氣的主要成分CH4是一種會產生溫室效應的氣體，等物質的量的CH4和CO2產生的溫室效應前者大。下列敘述：①天然氣與煤、石油相比是較潔凈的能源；②等質量的CH4和CO2產生的溫室效應也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一；④用甲烷可生成CCl4；⑤甲烷易完全燃燒，故燃燒甲烷時不必保持空氣流通。其中正確的是()A．只有①②③ B．只有③④⑤C．只有①②④ D．①②③④⑤C[天然氣燃燒主要產生CO2和H2O，對環境污染小，與煤、石油相比是比較清潔的能源；等質量的CH4和CO2相比，前者的物質的量大，由題給信息知產生的溫室效應前者大；燃燒天然氣不是酸雨的成因之一；甲烷和氯氣在光照條件下可以發生取代反應；甲烷燃燒時若空氣不流通可能會發生爆炸。]4．由于我國煤儲藏量相對比石油和天然氣豐富，能源消費以煤為主。將原煤作為燃料燃燒，既嚴重污染環境，效率又不高，因而國家大力提倡煤的綜合利用。實施“煤變油”，其原理之一是先將煤與水蒸氣反應制得水煤氣(CO和H2)，再催化合成甲醇或烴類等液態能源。(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化學方程式是___________________________________________________________________________。(2)用CO和H2合成烴(CnHm)的化學方程式是___________________________________________________________________________________________。(3)氣化和液化的優點是_______________________。[答案](1)CO＋2H2eq\o(→,\s\up10(催化劑))CH3OH(2)nCO＋eq\f(m＋2n,2)H2eq\o(→,\s\up10(催化劑))CnHm＋nH2O(3)使煤變成清潔能源，提高煤的燃燒效率1．下列關于化石燃料及其使用的一些說法不正確的是()A．煤的氣化是指將固態煤粉碎后高溫下變為氣態，以使煤燃燒時能與氧氣充分接觸而完全燃燒B．天然氣除可用作清潔燃料外，還可用于合成氨和生產甲醇等C．石油通過催化裂化過程可將重油裂化為汽油D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分別來自于石油和煤的基本化工原料A[煤的氣化是將固態煤轉化為可燃性氣體的過程，主要反應的化學方程式為C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2，選項A錯誤；天然氣是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料主要用于合成氨和生產甲醇等，選項B正確；含碳原子多的重油經過催化裂化過程可得到汽油等物質，選項C正確；天然氣、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干餾可以得到苯，選項D正確。]2．下列轉化不屬于煤或石油的綜合利用的是()A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭B．在一定條件下將煤與氫氣轉化為液體燃料C．將煤變為煤餅作燃料D．將石油裂解制得乙烯等化工原料[答案]C3．(素養題)(雙選)2020年3月18日據新華社報道，中國海洋石油集團有限公司在渤海萊州灣北部地區獲得大型發現——墾利6-1油田，是繼千億方大氣田渤中19-6之后，在渤海獲得的又一重要油氣發現。下列說法中，正確的是()A．石油有固定的沸點，所以可進行分餾B．重油經過催化裂化可以得到汽油C．在石油加工過程中經過減壓蒸餾可得到石蠟油D．石油分餾所得的餾分是純凈物BC[石油為混合物，沒有固定的沸點，A錯誤；石油分餾的餾分為混合物，D錯誤。]4．含有6個碳原子的烷烴，經催化裂化可生成的烷烴最多有()A．3種B．4種C．5種D．6種C[C6H14裂解的方式可能有下列四種：C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))CH4＋C5H10、C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C2H6＋C4H8、C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C3H8＋C3H6、C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C4H10＋C2H4，其中CH4、C2H6、C3H8分別為甲烷、乙烷、丙烷，沒有同分異構體，而C4H10有2種同分異構體CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考慮C4H10的同分異構體，最終生成的烷烴最多有5種。]5．(素養題)某市家用燃料的更新經歷了如圖幾個過程：請回答下列問題：(1)為了使煤充分燃燒，可采取的措施是__________________________________________________________。(2)煤的氣化可產生管道煤氣，其主要反應是碳與水蒸氣在高溫下生成兩種常見的可燃性氣體，這兩種氣體是_____________________________。(3)液化石油氣的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃燒的化學方程式是_______________________________________________。(4)天然氣作燃料比煤更清潔的原因是______________________(答一條即可)。[解析](1)為了使煤充分燃燒，可以通入足量的空氣或增大固