《2018春高中化学 2.3.2 煤的综合利用-碳化学课件 新人教版选修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018春高中化学 2.3.2 煤的综合利用-碳化学课件 新人教版选修2（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,一、煤的综合利用 煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,主要含C元素,还含有少量的H、N、S、O等元素以及无机矿物质。 1.煤的干馏 (1)定义:将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。 (2)主要产品:焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等。,目标导航,预习导引,一,二,2.煤的气化和液化 (1)气化:把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。 主要化学反应方程式:C+H2O(g) CO+H2。 煤的燃烧可以利用空气,也可以利用氧气,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
2、煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷,化学反应方程式:CO+3H2 CH4+H2O。,目标导航,预习导引,一,二,(2)液化:煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程,煤的液化分直接液化和间接液化。 直接液化:把煤与适当的溶剂混合后,在高温、高压和有催化剂的条件下,使煤与氢气作用生成液体燃料。主要产品是优质汽油、柴油、芳香烃和其他化工原料,并同时产生燃料气、液化石油气、硫黄和氨气等。 间接液化:先把煤转化成一氧化碳和氢气(合成气),然后再经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。 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? 提示：不对。煤的干馏、煤的液化和气化都是化学变化
3、,石油的分馏是物理变化。,目标导航,一,二,预习导引,二、煤化工和天然气化工的发展一碳化学 1.一碳化学 一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。 2.一碳化工 一碳化工就是新一代的煤化工和天然气化工。 (1)煤气化:主要反应有: (2)天然气的重整:反应的化学方程式为CH4+H2O CO+3H2。 3.合成气化学 合成气化学就是使用不同的催化剂,从合成气制出不同的产物。 (1)甲烷化学:由CH4通过催化反应直接生成新的化合物。 (2)甲醇化学:由CH3OH通过催化反应直接生成新的化合物。,目标导航,一,二,预习导
4、引,一碳化学研究的所有物质的分子中都只含有一个碳原子吗? 提示：不是,一碳化学的反应物只含有一个碳原子,产物分子中可能含有两个及以上碳原子。,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,一、煤的干馏 1.煤的干馏 实验装置如下图所示:,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,2.煤干馏的实验现象 煤粉受到强热后,有气体生成。这些气体经过冷却,一部分在U形管中凝结,并分为两层,上层为澄清、透明的水溶液,下层为黑褐色黏稠的油状物煤焦油。另一部分没有凝结的气体可以点燃,这种气体叫作焦炉气。反应完毕后,留在铁管中的黑灰色固体物质叫作焦炭。显然,在上述实验里,煤发生了分解。,知识精要
5、,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,3.煤干馏的主要产品和用途,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.煤的干馏为什么需要在隔绝空气的条件下进行? 答案：若不隔绝空气,在高温下煤燃烧生成CO2和H2O。 2.如何从煤焦油中获得苯、二甲苯等产品? 答案：应通过分馏的方法从煤焦油中获取苯、二甲苯等。 3.煤的干馏与石油的分馏本质上有何差别? 答案：分馏:用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物,里面无新物质生成,属于物理过程。煤的干馏是指把煤隔绝空气加强热,使煤分解的过程,是化学变化。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例1】 下列说法中
6、正确的是( ) (导学号52690040) A.把煤加强热使之分解的过程叫干馏 B.煤的干馏属于化学变化 C.煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源,主要存在于煤干馏所得的焦炉气中 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 思路点拨煤的干馏是对煤在隔绝空气的条件下加强热,发生的是化学变化。紧扣概念来解题。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程,选项A中没有强调“隔绝空气”这个重要条件,因此是错误的;煤干馏时发生了分解反应,是化学变化,故选项B正确;煤高温干馏的产物主要是焦炭,同时得到焦炉气、煤焦油、粗氨水等;焦炉气的主要成
7、分是H2和CO等气体,芳香烃主要存在于煤焦油中,故选项C不正确;煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质,煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物,煤焦油在一定温度下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等,所以不能说煤中含有苯和甲苯,故选项D不正确。 答案：B,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.某混合气体通过溴水(使其褪色),再通过灼热的氧化铜(使其由黑色变红色),再通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色),再通过澄清石灰水(石灰水由澄清变浑浊,再变澄清),最后剩余气体在空气中点燃,火焰
8、呈蓝色,这种混合气体是( ) A.水煤气 B.焦炉煤气 C.石油液化气 D.高炉煤气 解析：水煤气的主要成分为CO、H2等,焦炉煤气的主要成分为H2、CH4、C2H4、CO等,石油液化气的主要成分为C3H8、C4H10,高炉煤气的主要成分为CO2、CO、N2等。能符合题意的气体只有焦炉煤气。 答案：B,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,2.煤的干馏是煤气化的重要方法,是煤综合利用最“古老”的方法,也是最简单的方法。所谓煤的干馏是在隔绝空气和高温的条件下,煤可以发生分解,生成固态的焦炭、液态的煤焦油、气态的焦炉气。下面是某实验小组设计的煤干馏实验,装置如图所示。 (导学号526
9、90041),取约23 g的煤粒,在研钵中研磨至粉末状态;用药匙将煤粉放入玻璃管中,在具支试管中加入2 mL水,然后按照如图所示安装好装置;点燃酒精灯,让玻璃管均匀受热后再集中受热,注意观察具支试管中气泡产生的速度;待具支试管中气泡产生的速度基本稳定后,用明火靠近具支试管的支管口处,可以观察到产生的气体能够燃烧。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,根据上述实验设计回答下列问题: (1)实验结束后,应该先把玻璃导管从溶液中取出,然后再熄灭酒精灯,这样操作的目的是 。 (2)焦炉气是一种混合性的可燃性气体,点燃焦炉气前必须进行 操作,目的是 , 但该实验没有进行此操作,实验中需要
10、多排一会儿气体,至气泡均匀时再点燃。 (3)取下具支试管,可以发现其中的液体分为两层,上层是 ,下层是 ,在溶液中滴加酚酞溶液,溶液显 色,原因是 。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：这是实验室中进行煤干馏的实验方法。该题考查了实验安全问题,煤干馏产生的气体的可燃性及煤焦油的成分,值得注意的是煤干馏的产物中含有部分氨气,且煤焦油中多为苯、甲苯等芳香族化合物,不溶于水。 答案：(1)防止因先撤走酒精灯导致玻璃管内温度降低、压强变小,具支试管中的溶液沿玻璃导管倒吸入热的玻璃管中,使玻璃管炸裂 (2)验纯 防止爆炸 (3)水溶液 煤焦油 红 溶液中溶解了氨气,一,二,三,知
11、识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,二、煤的液化与气化 煤的气化、液化的对比,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.中热值气转化为高热值气的本质是什么? 答案：本质是将CO、H2在催化剂作用下反应生成CH4,化学方程式为:CO+3H2 CH4+H2O。 2.煤直接液化过程中发生的主要反应类型是什么? 答案：主要是加成反应。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例2】 下列关于煤的说法中不正确的是( ) 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
12、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 思路点拨煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程,主要是碳和水蒸气的反应;煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程。煤的气化和液化都是化学变化过程,不能混同物理意义上的汽化和液化。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：煤由复杂的无机物和有机物组成,除主要含C元素外,还含有H、O、S、N等元素,但不含碳单质和简单的有机物,因此C项不正确。 答案：C,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.下列说法中正确的是( ) A.煤油是石油加工所得的主要产品之一,对煤的加
13、工不能得到煤油 B.利用“气化-液化法”可将煤加工成燃油,其过程中发生了化学变化 C.煤的主要成分为碳,完全燃烧只生成二氧化碳 D.用煤生成的燃油的化学式可表示为(CH2)n,它是一种高分子化合物,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,解析：将煤进行干馏所得到的煤焦油,再进行分馏,分馏产品中有煤油。利用“气化-液化法”可将煤加工成燃油,其过程可大概表示为:首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体,然后在催化剂的作用下,其中的一氧化碳和氢气转化为燃油,在该过程中发生了许多化学反应。(CH2)n是燃油的组成成分,属于烃,通常呈液态,液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。 答案：B,一,二
14、,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,2.煤是重要的能源和化工原料,直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近,某企业利用“煤粉加压气化制备合成新技术”,让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量90%),把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是( ) (导学号52690042) 煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化 煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化 该技术实现了煤的清洁利用 该技术实现了煤的高效利用 A. B. C. D.,解析：煤粉加压气化法是让煤变成以CO和H2为主要成分的合成气,此过程涉及化学变化和物理变化,减少了污染,提高了煤的利用率。 答案：C,一,二,三,
15、知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,3.为了更好地解决能源问题,人们一方面研究如何提高燃煤的燃烧效率,另一方面寻找能源,以下做法不能提高燃烧效率的是( ) A.煤的气化与液化 B.液体燃料呈雾状喷出 C.通入大量的空气 D.将煤粉碎 解析：A、B、D都是通过改变燃料的状态,来增大反应物的接触面积,使其充分燃烧;C通入大量空气,也能使燃料充分燃烧,但大量气体逸出时会带走热量。 答案：C,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,三、一碳化学 一碳化工产品合成途径,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.如何制备合成气? 答案：制备合成气可以通过: (1)煤气化:主要
16、反应有 2.由合成气生成甲醇的过程属于合成气化学吗? 答案：属于。,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例3】 下列关于一碳化工说法不正确的是( ) (导学号52690043) A.一碳化工是指以分子中只含一个碳原子的化合物为原料合成碳原子数为两个或两个以上化合物的化学工艺 B.当前全球基础有机原料工业的发展正面临石油资源短缺、环保法规日益严格这两大瓶颈,因此发展一碳化工,生产合成燃料及基础有机原料,逐步替代石油资源已迫在眉睫 C.用甲醇制乙烯和丙烯不属于一碳化工 D.可以以甲烷为原料直接制甲醇、氧化偶联制乙烯、芳构化制芳烃技术以及合成气制醋酸、乙二醇等技术 解析：甲醇分子中含有一个碳原子,以它为原料的化学工业应该属于一碳化工,故C错。 答案：C,一,二,三,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,1.煤、石油、天然气是重要的能源和化工原料,下列说法正确的是( ) A.石油裂解得到的汽油是纯净物
