第一節自然資源的開發利用

第2課時煤、石油和天然氣的綜合利用

人教版必修第二冊學習目標1．以煤、石油、天然氣等的開發利用為例，了解依據物質性質及其變化綜合利用資源和能源的方法。2．結合石油化工等實例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。學習目標1．通過對煤、石油、天然氣的綜合利用學習，認識化學對人類文明的偉大貢獻。培養學生“科學態度與社會責任”的學科素養。2．通過運用所學的化學知識與方法解決煤、石油、天然氣等綜合利用中簡單的化學問題。培養學生“科學探究與創新意識”的學科素養。素養目標情境引入

煤是非常重要的能源，也是冶金、化學工業的重要原料。

截至2011年，中國是世界上煤炭產量最大的國家，煤炭產量32.4億噸，相當于18.004億噸油當量，占世界比例高達48.3%；情境引入我國化石能源資源儲量中：煤炭占94%左右（山西省占全國的1/3）;石油資源儲量僅占5.4%,天然氣占0.6%。煤炭是我國最可靠的能源和化工原料,以煤為主的能源結構在2050年以前不會改變。教學過程一、煤的組成及其綜合利用1.煤的組成煤的結構模型教學過程2.煤的綜合利用教學過程（1）煤的干餾干餾煤的實驗室裝置教學過程（2）煤的氣化將煤轉化為可燃性氣體的過程（3）煤的液化把煤轉化成液體燃料的過程，分為直接液化和間接液化①直接液化：在高溫、高壓和催化劑條件下，使煤與氫氣作用生成液態碳氫化合物。即：煤＋H2→液體燃料②間接液化：煤炭在高溫下與水蒸氣作用氣化，產生合成氣CO、H2等，然后在催化劑作用下合成甲醇等。即：煤

→CO＋H2

→甲醇【思考】煤的氣化和液化是物理變化還是化學變化?煤的干餾呢？

典例1．有關煤的敘述中正確的是()A．煤在空氣中加強熱可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦爐氣B．煤是由有機物和少量無機物組成的復雜的混合物，內含煤焦油等成分C．煤的氣化主要反應是C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)D．推廣使用煤液化和氣化技術，可減少二氧化碳等溫室氣體的排放【答案】C【解析】A.將煤在隔絕空氣時加強熱，使它發生發生分解反應，可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦爐氣，選項A錯誤；B.煤是由多種有機物和無機物組成的復雜的混合物，煤干餾后得到的煤焦油，原物質中不含煤焦油，選項B錯誤；C.煤的氣化主要是使煤與水蒸氣在高溫下發生反應，C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，產生氫氣和CO氣體，選項C正確；D.推廣使用煤液化和氣化技術，可減少二氧化硫等有害氣體的排放，選項D錯誤。故合理選項是C。課堂練習典例2．我國在“煤變油”技術上已取得了重大突破，達到5噸煤可以合成1噸成品油的水平。下列有關敘述錯誤的是()A．煤的組成元素主要是C，還含有少量的H、N、S、O等元素B．“煤變油”的方法之一是使煤與H2作用生成液態有機物C．煤之所以能變“油”，是因為煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油D．煤變成成品油需要經過一系列工藝流程，發生復雜的物理、化學變化才能實現【答案】C【解析】本題考查煤的組成及綜合利用。煤之所以能變“油”，是通過煤的液化將煤中的有機物轉化為可燃性液體燃油，并不是因為煤中含有汽油、柴油和煤焦油。課堂練習教學過程二、天然氣的組成和綜合利用1．天然氣的組成：

天然氣的主要成分是甲烷，還含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等。2．天然氣的綜合利用

（1）天然氣是一種清潔的化石燃料，可以直接用作燃料；

（2）重要的化工原料，主要用于合成氨和生產甲醇。教學過程教學過程教學過程三、石油的組成和綜合利用1．石油的組成和物理性質

由多種碳氫化合物組成的混合物，主要是多種烷烴、環烷烴和芳香烴等，一般石油不含烯烴，從所含成分的狀態看，大部分是液態烴，在液態烴里溶有氣態烴和固體烴。

石油是一種黑褐色的粘稠狀物質，有特殊氣味，比水輕，不溶于水，沒有固定沸點。教學過程2．石油的綜合利用①石油的分餾利用石油中各組分沸點的不同，通過加熱和冷凝，把石油（復雜的混合物）分成不同沸點范圍的產物（較簡單的混合物）的過程。常壓蒸餾:在常壓下進行的蒸餾叫常壓蒸餾。減壓蒸餾:在減壓下進行的蒸餾叫減壓蒸餾。

減壓可降低碳氫化合物的沸點，

以防高級烴在高溫下發生分解結焦。工業上石油分餾塔教學過程石油的分餾產品教學過程②石油的裂化和裂解裂化:在一定的條件下，將相對分子質量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質量較小、沸點較低的烴的過程。在催化劑作用下進行的裂化叫做催化裂化。裂解:就是深度裂化。以比裂化更高的溫度，使石油分餾產物(包括石油氣)

中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等短鏈烴的過程。裂化裂解教學過程③石油的催化重整

石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結構的重新調整，使鏈狀烴轉化為環狀烴，以獲得苯、甲苯等芳香烴，這個過程叫石油的催化重整。催化重整的目的：獲得苯、甲苯等重要的化工原料教學過程石油的綜合利用途徑教學過程典例3．下列關于石油及石油煉制的敘述中，錯誤的是()A．通過石油的催化裂化和裂解可以得到較多的輕質油和氣態稀烴B．含C20以上烷烴的重油經減壓分餾可以得到煤油和柴油C．裂化汽油不能用于萃取溴水，催化重整可得芳香烴D．石油分餾是物理變化，分餾得到的各餾分仍是多種烴的混合物【答案】B【解析】A.石油的催化裂化的目的是獲得輕質油，提高輕質油特別是汽油的產量和質量；而裂解的目的是獲得氣態短鏈不飽和烴，提高烯烴特別是乙烯的產量，選項A正確；B.煤油和柴油是石油的常壓分餾產物，含C20以上烷烴的重油經減壓分餾可以得到潤滑油、石蠟油等，選項B錯誤；C.裂化汽油中含烯烴，能和溴發生加成反應，所以不能用于萃取溴水中的溴，催化重整可得芳香烴，選項C正確；D.石油分餾得到的餾分仍然是多種物質的混合物，沒有固定的熔沸點，選項D正確；故合理選項是B。課堂練習典例4．下列說法不正確的是()A．石油的裂解可以提高汽油等輕質油的質量和產量B．在一定條件下煤和氫氣作用得到液體燃料的過程是煤的液化途徑之一C．石油氣通入溴水中不能使溴水褪色D．煤焦油經過分餾可以獲得苯【答案】A【解析】A、石油裂化是提高輕質液體燃料特別是汽油的產量和質量，裂解的目的是為了提高乙烯的產量，故A錯誤；B、煤的液化