【课件】煤石油天然气的综合利用课件2022-2023学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

人教版必修第二册人教版必修第二册第八章 化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第3课时 煤石油天然气的综合利用提问：煤、石油和天然气是人类使用提问：煤、石油和天然气是人类使用的的主要能源和化工原料，我们在使用主要能源和化工原料，我们在使用过程中面临着哪些问题？过程中面临着哪些问题？能量利用率较低、环境污染等思考：煤和碳表示的是同一种物质吗？思考：煤和碳表示的是同一种物质吗？煤是混合物，碳是单质。煤是混合物，碳是单质。煤是煤是有机物和少量无机物组成的复杂混合物，有机物和少量无机物组成的复杂混合物，含含C(主主)，H和和O(次次)，S、N(少少).可分为：可分为：无烟煤无烟煤烟煤烟煤褐煤褐煤泥煤等泥煤等一、煤的综合利用阅读教材，煤的综合利用有哪些主要方法？利用这些加工阅读教材，煤的综合利用有哪些主要方法？利用这些加工手段可以从煤中得到什么物质？手段可以从煤中得到什么物质？煤的干馏煤的干馏煤的液化煤的液化煤的气化煤的气化 煤的干馏：煤的干馏：把煤把煤隔绝空气加强热隔绝空气加强热使它使它分解分解的过程，叫做煤的干馏的过程，叫做煤的干馏3U形管底部还有一种形管底部还有一种黑褐色粘稠的油状物生黑褐色粘稠的油状物生成，这是成，这是煤焦油煤焦油。煤的干馏实验装置煤的干馏实验装置2点燃导管尖嘴处，点燃导管尖嘴处，有淡蓝色火焰燃烧有淡蓝色火焰燃烧 焦炉煤气：氢气、甲烷、焦炉煤气：氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳乙烯、一氧化碳1玻璃管中的烟煤玻璃管中的烟煤粉最后变成黑灰色固粉最后变成黑灰色固体物质这是体物质这是焦炭焦炭；成分：成分：苯、甲苯、苯、甲苯、二甲苯等有机物二甲苯等有机物煤的气化煤的气化把煤转化为可燃性气体的过程。把煤转化为可燃性气体的过程。C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)高温高温主要化学反应是：主要化学反应是：煤的液化煤的液化煤的液化煤的液化直接液化直接液化间接液化间接液化煤在高温高压与氢气作用，转变成液煤在高温高压与氢气作用，转变成液态燃料态燃料先使煤转化为先使煤转化为一氧化碳和氢气一氧化碳和氢气，然后在高，然后在高温、高压以及催化剂的作用下生成温、高压以及催化剂的作用下生成甲醇甲醇等等有机物有机物 煤综合利用的意义是？减少煤燃烧产生的大量SO2、NOx、碳的氧化物和粉尘等污染物的排放。提高煤燃烧的效率煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。生产基本化工原料通过煤的干馏，获得大量的基本化工原料。【思考与交流】煤的气化、液化、干馏是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？不是，物质三态之间的变化是物理变化，煤的气化、液化、干馏是化学变化。二.天然气的综合利用 (1)天然气的主要成分：甲烷 (2)天然气的用途：全球石油可采全球石油可采43年，煤炭可用年，煤炭可用133年年 千年希望千年希望可燃冰可燃冰它易燃烧，外形似冰，被称它易燃烧，外形似冰，被称为为“可燃冰可燃冰”。“可燃冰可燃冰”储量较大，可满足人类储量较大，可满足人类1000年的能源需要年的能源需要.（甲烷的水合物）（甲烷的水合物）P103资料卡片三、石油的综合利用颜色：颜色：黑色或深棕色黑色或深棕色溶解性：溶解性：不溶于水不溶于水密度：密度：比水稍轻比水稍轻状态：状态：粘稠状液体（溶有气体和固体）粘稠状液体（溶有气体和固体）1、物理性质：、物理性质：气味：气味：有特殊气味有特殊气味 2、成分：、成分：主要元素：主要元素：C、H组成物质：组成物质：各种烷烃和芳香烃各种烷烃和芳香烃烃的状态规律烃的状态规律(通常状况下通常状况下)碳原子数碳原子数14516 16烃的状态烃的状态气态气态液态液态固态固态烃类物质的熔沸点有什么规律？烃类物质的熔沸点有什么规律？随着烃分子中的碳原子数的增加，碳链长度增加，随着烃分子中的碳原子数的增加，碳链长度增加，相对分子质量增大，它们的沸点也逐渐升高。相对分子质量增大，它们的沸点也逐渐升高。交流和讨论交流和讨论对于沸点不同的互溶液体混合物应当如何分离呢？对于沸点不同的互溶液体混合物应当如何分离呢？石油是否有固定的熔沸点？石油是否有固定的熔沸点？用用加热汽化加热汽化和和冷凝液化冷凝液化的方法把的方法把不同沸点不同沸点的成分分离出来。的成分分离出来。分馏产物叫分馏产物叫馏分馏分，仍是混合物。，仍是混合物。1.1.石油的分馏石油的分馏（物理变化）（物理变化）蒸蒸 馏馏 烧烧 瓶瓶冷冷 凝凝 管管牛牛 角角 管管石油石油常压分馏常压分馏石油气石油气石油气石油气(C(C(C(C1111C C C C4 4 4 4)低于低于低于低于20202020汽油汽油汽油汽油(C(C(C(C5555C C C C12121212)20-200)20-200)20-200)20-200煤油煤油煤油煤油(C C C C12121212C C C C16161616)175-275)175-275)175-275)175-275柴油柴油柴油柴油(C(C(C(C15151515C C C C18181818)250-400250-400250-400250-400重油重油(C(C2020)以上以上 润滑油润滑油润滑油润滑油(C(C(C(C16161616C C C C20202020)高于高于高于高于35035035035025%75%石油的馏分石油的馏分柴油、重柴油、润滑油、石蜡、沥青柴油、重柴油、润滑油、石蜡、沥青减压分馏减压分馏重油：重油：汽油汽油柴油柴油供过于求供过于求供不应求供不应求如何得到更多的轻质油，又如何提高石油利用率呢？如何得到更多的轻质油，又如何提高石油利用率呢？2 2、石油的裂化和裂解、石油的裂化和裂解裂化：裂化：在一定条件下，把分子量大在一定条件下，把分子量大,沸点高的沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。目的：将重油裂化为汽油等物质。目的：将重油裂化为汽油等物质。如：如：C16H34 C8H18+C8H16催化剂催化剂加热、加压加热、加压辛烷辛烷辛烯辛烯C8H18催化剂催化剂C4H8+C4H10C4H10催化剂催化剂C2H4+C2H6 裂解：深度裂化裂解：深度裂化裂解目的：生产乙烯、丙烯等气态短链烃。裂解目的：生产乙烯、丙烯等气态短链烃。丁烷丁烷丁烯丁烯乙烷乙烷乙烯乙烯石油裂解是生产乙烯的主要方法。石油裂解是生产乙烯的主要方法。目的：使 转化为_产品：或 等化工原料链状烃环状烃苯甲苯3 3、催化重整、催化重整1、石油的分馏、裂化和裂解有什么区别？方法原理原料目的分馏常压利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物原油得到不同沸点范围的蒸馏产品减压重油裂化热裂化在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃重油提高汽油的产量催化裂化裂解(深度裂化)在高温下，把长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃和液态烃含直链烷烃的石油分馏产品获得短链不饱和烃【思考与交流】2、生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油。这种汽油和直馏汽油有何区别？直馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃；可用溴的四氯化碳溶液区别它们。【思考与交流】3、目前，多数石油产品仍作为燃料使用，如把石油产品来合成高分子材料，其价值将成倍提升，试写出用汽油(主要成分为辛烷C8H18)为原料，生成聚乙烯塑料的合成原理？n 煤、石油、天然气为原料生产合成材料 三大合成材料：、。塑料 合成橡胶 合成纤维四、煤、石油和天然气的综合利用第 29 页【科学技术社会】生物质资源的利用 人类对生物质资源的开发利用具有悠久的历史。古代人类在长期实践中学会了种植农作物、用薪柴生火、酿酒、造醋、制作饴糖、植物药用，等等。现代科技的发展为开发利用生物质资源奠定了更加坚实的基础。人们利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料（如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。目前，我国可供开发利用的生物质资源主要有农业、林业产品的废弃物（如农作物秸秆、林木加工余料），生产和生活的废弃物（如厨余垃圾、畜禽粪便）等。随着科技和社会的发展，以来自生物质的纤维素、淀粉和油脂等为原料的化工生产路线，替代以煤、石油和天然气为原料的路线，将是一条绿色的可持续发展途径。