高一化學(xué)煤、石油和天然氣的綜合利用

1、新課標(biāo)人教版課件系列新課標(biāo)人教版課件系列高中化學(xué)必修必修4.2.1煤、石油和天然氣的綜合利用 第四章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第二節(jié)化學(xué)與資源綜合利用、環(huán)境保護(hù)第課時(shí)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能：知識(shí)與技能： 知道化石燃料是重要的自然資源，了解化石燃料燃燒對(duì)環(huán)境的影響，懂得選擇對(duì)環(huán)境污染較小的燃料，認(rèn)識(shí)化石燃料綜合利用和開發(fā)新能源的重要意義。 過程與方法：過程與方法： 通過設(shè)計(jì)對(duì)化石燃料燃燒產(chǎn)物成分分析的定性定量實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生學(xué)會(huì)解決物質(zhì)（氣體）檢驗(yàn)的一般方法。 情感態(tài)度與價(jià)值觀：情感態(tài)度與價(jià)值觀： 知道學(xué)好化學(xué)等科學(xué)知識(shí)，為保護(hù)環(huán)境，解決能源危機(jī)作出貢獻(xiàn)。 教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)：化石燃料綜合利用和開發(fā)新

2、能源的重要意義。 教學(xué)難點(diǎn)：教學(xué)難點(diǎn)：化石燃料的綜合利用 教具準(zhǔn)備：教具準(zhǔn)備：多媒體、投影儀、焦炭、氨水、苯、甲苯第一課時(shí)第一課時(shí)4.2.14.2.1煤、石油和天煤、石油和天然氣的綜合利用然氣的綜合利用 背景知識(shí)回顧背景知識(shí)回顧一、化石燃料一、化石燃料煤、石油和天然氣都是古代煤、石油和天然氣都是古代 經(jīng)過一經(jīng)過一系列復(fù)雜變化而成的，它們是人們生活中經(jīng)常使系列復(fù)雜變化而成的，它們是人們生活中經(jīng)常使用的主要燃料，因此人們常稱它們?yōu)橛玫闹饕剂希虼巳藗兂７Q它們?yōu)?燃燃料，是料，是 資源。資源。二、煤、石油燃燒對(duì)環(huán)境的影響二、煤、石油燃燒對(duì)環(huán)境的影響1、煤的燃燒對(duì)空氣的影響、煤的燃燒對(duì)空氣的影響煤燃

3、燒時(shí)會(huì)排放出煤燃燒時(shí)會(huì)排放出 等氣體和一些煙等氣體和一些煙塵，它們都是大氣的污染物。塵，它們都是大氣的污染物。2、用石油作燃料，直接燃燒的是石油的加工產(chǎn)、用石油作燃料，直接燃燒的是石油的加工產(chǎn)品品汽油、煤油、柴油等，它們?nèi)紵龝r(shí)會(huì)排放汽油、煤油、柴油等，它們?nèi)紵龝r(shí)會(huì)排放出出 、 、含、含 化合物、未燃燒化合物、未燃燒的的 化合物和煙塵等，它們都是大氣的污化合物和煙塵等，它們都是大氣的污染物。染物。動(dòng)植物遺骸動(dòng)植物遺骸化石化石不可再生不可再生SO2、NO2CO氮的氧化物氮的氧化物鉛鉛碳?xì)涮細(xì)?迄今為止，煤、石油、天然氣仍是迄今為止，煤、石油、天然氣仍是人類使用的主要能源，同時(shí)它們也人類使用的主要能

4、源，同時(shí)它們也是重要的化工原料。如何實(shí)現(xiàn)化石是重要的化工原料。如何實(shí)現(xiàn)化石燃料的綜合利用，提高利用率，減燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染，少化石燃料燃燒所造成的環(huán)境污染，是人類面臨的重大挑戰(zhàn)。是人類面臨的重大挑戰(zhàn)。 能源能源國(guó)家國(guó)家石油石油（億噸）（億噸）天然氣天然氣（億立方米）（億立方米）煤炭煤炭（億噸）（億噸）中國(guó)中國(guó)產(chǎn)量產(chǎn)量1.461175.612.4消費(fèi)量消費(fèi)量1.627175.65.72美美國(guó)國(guó)產(chǎn)量產(chǎn)量3.8635320.99.35消費(fèi)量消費(fèi)量8.0795924.14.92 19941994年中美三大能源產(chǎn)量與消費(fèi)量比較表年中美三大能源產(chǎn)量與消費(fèi)量比較表我

5、國(guó)煤的分布圖我國(guó)煤的分布圖上京煤礦上京煤礦寧夏優(yōu)質(zhì)無煤寧夏優(yōu)質(zhì)無煤 太西煤露天采區(qū)太西煤露天采區(qū) 求知課堂互動(dòng)求知課堂互動(dòng)一、煤的綜合利用一、煤的綜合利用1、煤的組成、煤的組成 組成元素組成元素:主要是碳元素；（還有少主要是碳元素；（還有少量的量的H、O、N、P、S、鹵素等）、鹵素等）組成成分：是由多種有機(jī)物、無機(jī)組成成分：是由多種有機(jī)物、無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物。物組成的復(fù)雜混合物。煤的結(jié)構(gòu)模型煤的結(jié)構(gòu)模型一、煤的綜合利用：一、煤的綜合利用： 2、煤的分類、煤的分類腐泥煤腐泥煤腐植煤腐植煤褐褐 煤煤煙煙 煤煤泥泥 煤煤無煙煤無煙煤按按C%95%以上以上70%以上以上60%70%50%60%工業(yè)

6、上工業(yè)上煤煤品質(zhì)品質(zhì)的檢的檢測(cè)指標(biāo)：測(cè)指標(biāo)：發(fā)熱量、揮發(fā)分、固發(fā)熱量、揮發(fā)分、固定碳、水分、灰分等定碳、水分、灰分等煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置1實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置2一、煤的綜合利用一、煤的綜合利用（1 1）煤的干餾）煤的干餾煤的干餾原理：煤的干餾原理：把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程。把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程。煤干餾的主要產(chǎn)品和用途煤干餾的主要產(chǎn)品和用途（2）煤的氣化：）煤的氣化： 將煤中的有機(jī)物及碳轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。將煤中的有機(jī)物及碳轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。 C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(

7、g)高溫CO(g)+ 3HCO(g)+ 3H2 2 CH CH4 4(g) + H(g) + H2 2O(l)O(l)一定條件中熱值氣中熱值氣高熱值氣高熱值氣2CO(g)+ O2CO(g)+ O2 2 2CO 2CO2 2(g)(g)；H=-566KJ/mol2H2H2 2(g)+ O(g)+ O2 2 2H 2H2 2O(l)O(l)；H=-571KJ/molCHCH4 4(g)+ 2O(g)+ 2O2 2 CO CO2 2(g) + 2H(g) + 2H2 2O(l)O(l)H=-890.3KJ/mol煤氣儲(chǔ)氣柜煤氣儲(chǔ)氣柜煤碳煤氣化爐煤碳煤氣化爐宜昌煤制氣廠宜昌煤制氣廠等離子體輔助煤汽化裝

8、置等離子體輔助煤汽化裝置 將煤轉(zhuǎn)化液體燃料的過程。將煤轉(zhuǎn)化液體燃料的過程。 分為直接液化和間接液化。分為直接液化和間接液化。 一、煤的綜合利用一、煤的綜合利用（3）煤的液化：）煤的液化：C(s) + HC(s) + H2 2O CO(g) + HO CO(g) + H2 2(g)(g)高溫 CO + 2H CO + 2H2 2 CH CH3 3OHOH（甲醇）（甲醇）一定條件如：如：小資料：小資料：最近，美、聯(lián)邦德國(guó)、日三國(guó)正式簽訂協(xié)議最近，美、聯(lián)邦德國(guó)、日三國(guó)正式簽訂協(xié)議合建一個(gè)日處理合建一個(gè)日處理6000噸煤的溶劑精煉煤噸煤的溶劑精煉煤(稱稱SRC方法方法)的液化示范工廠。用這個(gè)方法，的液

9、化示范工廠。用這個(gè)方法，23t煤可以產(chǎn)煤可以產(chǎn)1t汽油汽油(視煤種而異視煤種而異)，說明這，說明這項(xiàng)技術(shù)已發(fā)展到一定的成熟程度。項(xiàng)技術(shù)已發(fā)展到一定的成熟程度。 最近，美國(guó)某公司發(fā)表了用分子篩作催最近，美國(guó)某公司發(fā)表了用分子篩作催化劑把甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的專利。這種催化化劑把甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的專利。這種催化劑能夠有效地控制產(chǎn)物的分子大小的形狀，劑能夠有效地控制產(chǎn)物的分子大小的形狀，因此產(chǎn)品中因此產(chǎn)品中75直接可以用作高級(jí)汽油。直接可以用作高級(jí)汽油。煤液化煤液化 裝置裝置納米級(jí)煤液化油納米級(jí)煤液化油煤煤 液化烘干機(jī)液化烘干機(jī)液化氣罐液化氣罐煤氣灶煤氣灶二、石油的綜合利用二、石油的綜合利用1、石油的組成元

10、素、石油的組成元素: 主要是碳、氫元素主要是碳、氫元素是由各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合是由各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物。（物。（還有水分、鹽分等雜質(zhì)）還有水分、鹽分等雜質(zhì)）石油的主要成分：石油的主要成分：2、石油的煉制、石油的煉制(除水脫鹽后除水脫鹽后)（1）石油的分餾：）石油的分餾：利用原油中各組分的沸點(diǎn)不同將復(fù)雜的混合物利用原油中各組分的沸點(diǎn)不同將復(fù)雜的混合物分離成簡(jiǎn)單混合物的過程。分離成簡(jiǎn)單混合物的過程。石油分餾示意圖石油分餾示意圖3、石油的裂化和裂解、石油的裂化和裂解（1）裂化的目的：）裂化的目的：（2）裂化的原理：）裂化的原理：石油的裂化是石油的裂化是 。 在催化劑的作

11、用下將含碳原子多的重在催化劑的作用下將含碳原子多的重油（烴）斷裂成碳原子較少的烴的過程。油（烴）斷裂成碳原子較少的烴的過程。提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量。提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量。(3)裂解裂解: 深度的裂化。深度的裂化。裂解的目的：裂解的目的：獲得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。獲得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的產(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家石化水平的標(biāo)志乙烯的產(chǎn)量是一個(gè)國(guó)家石化水平的標(biāo)志25%產(chǎn)量提高產(chǎn)量提高4、石油結(jié)構(gòu)的重整、石油結(jié)構(gòu)的重整石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，是鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯或的重新調(diào)整，是鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯

12、或甲苯等，它們也是重要的化工基本原料。甲苯等，它們也是重要的化工基本原料。中海油渤海石油平臺(tái)中海油渤海石油平臺(tái)三、天然氣的綜合利用三、天然氣的綜合利用天然氣既是一種清潔的化石燃料，更是一天然氣既是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料，作為化工原料，它主種重要的化工原料，作為化工原料，它主要用于合成要用于合成 和生產(chǎn)和生產(chǎn) 等。天然氣化等。天然氣化工以含一個(gè)碳原子的甲烷為原料，通過化工以含一個(gè)碳原子的甲烷為原料，通過化學(xué)變化形成含兩個(gè)或多個(gè)碳原子的其他有學(xué)變化形成含兩個(gè)或多個(gè)碳原子的其他有機(jī)化合物。實(shí)現(xiàn)天然氣的有效轉(zhuǎn)化是一項(xiàng)機(jī)化合物。實(shí)現(xiàn)天然氣的有效轉(zhuǎn)化是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的課題。具有挑戰(zhàn)性的

13、課題。氨氨甲醇甲醇柴達(dá)木盆地天然氣儲(chǔ)量突破柴達(dá)木盆地天然氣儲(chǔ)量突破3000億立方米億立方米珠海振戎公司已經(jīng)珠海振戎公司已經(jīng)與伊朗方面簽署協(xié)與伊朗方面簽署協(xié)議，同意在未來議，同意在未來25年向伊朗購(gòu)買年向伊朗購(gòu)買200億億美元的液化天然氣美元的液化天然氣亞洲最大的天亞洲最大的天然氣處理廠然氣處理廠阜陽(yáng)市利用阜陽(yáng)市利用“西氣東輸西氣東輸”工程天然氣門站鳥瞰圖工程天然氣門站鳥瞰圖俄天然氣俄天然氣管道通向管道通向中國(guó)中國(guó)德國(guó)天然氣汽車德國(guó)天然氣汽車天然氣灶天然氣灶液化天然液化天然氣公交車氣公交車四、合成材料四、合成材料1、原料：、原料： 。2、合成材料基本特征：、合成材料基本特征： 。3、合成材料的合

14、成原理：、合成材料的合成原理： 。例如：乙烯合成聚乙烯例如：乙烯合成聚乙烯 ，丙烯合成聚丙烯丙烯合成聚丙烯 。石油、煤、天然氣石油、煤、天然氣相對(duì)分子質(zhì)量很大，屬于高分子化合物相對(duì)分子質(zhì)量很大，屬于高分子化合物加聚、縮聚加聚、縮聚合成材料概況：合成材料概況：隨著人類不斷的文明和進(jìn)步，人對(duì)天隨著人類不斷的文明和進(jìn)步，人對(duì)天然材料的利用已不能滿足很多方面的需要，然材料的利用已不能滿足很多方面的需要，于是就發(fā)生了一場(chǎng)材料的革命人工合于是就發(fā)生了一場(chǎng)材料的革命人工合成材料；成材料；合成材料的原料豐富、制造加工簡(jiǎn)單，合成材料的原料豐富、制造加工簡(jiǎn)單，性能千變?nèi)f化；性能千變?nèi)f化；塑料、合成纖維、合成橡膠塑

15、料、合成纖維、合成橡膠稱為三大稱為三大合成材料；合成材料；黏合劑、涂料也屬于合成材料。黏合劑、涂料也屬于合成材料。塑料塑料 塑料的主要成分是合成樹脂，其中還添塑料的主要成分是合成樹脂，其中還添加了某些特定用途的添加劑（如提高塑性加了某些特定用途的添加劑（如提高塑性的增塑劑、防止老化的防老化劑）；有些的增塑劑、防止老化的防老化劑）；有些熱塑性塑料熱塑性塑料（聚乙烯塑料）（聚乙烯塑料），可以反復(fù)加，可以反復(fù)加工，多次使用；有些工，多次使用；有些熱固性塑料熱固性塑料（電木）（電木），一旦加工成型就不會(huì)受熱熔化。一旦加工成型就不會(huì)受熱熔化。 常見的塑料：聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲常見的塑料：聚丙烯、聚苯乙

16、烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）、酚醛塑料基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）、酚醛塑料（電木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。（電木）、聚四氟乙烯（塑料王）等。聚丙烯：聚丙烯： 單體：?jiǎn)误w：CH2CHCH3聚苯乙烯聚苯乙烯單體：?jiǎn)误w：CH2CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有機(jī)玻璃）（有機(jī)玻璃）單體：?jiǎn)误w：CH2CCH3COOCH3酚醛塑料酚醛塑料單體：?jiǎn)误w：苯酚、甲醛苯酚、甲醛聚四氟乙烯聚四氟乙烯單體：?jiǎn)误w：CF2CF2合成纖維合成纖維纖維纖維天然纖維天然纖維化學(xué)纖維化學(xué)纖維棉花棉花羊毛羊毛木材木材草類草類合成纖維合成纖維：用石油、天然氣等為原：用石油、天然氣等為原料制成的單體，再經(jīng)聚合制成的

17、纖料制成的單體，再經(jīng)聚合制成的纖維（如：維（如：“六大綸六大綸”、碳纖維、光、碳纖維、光導(dǎo)纖維等）導(dǎo)纖維等）人造纖維人造纖維：用木材、草類的纖維經(jīng)：用木材、草類的纖維經(jīng)化學(xué)加工制成。如黏膠纖維等化學(xué)加工制成。如黏膠纖維等合成橡膠合成橡膠橡膠橡膠天然橡膠天然橡膠合成橡膠合成橡膠通用橡膠通用橡膠特種橡膠特種橡膠丁苯橡膠丁苯橡膠順丁橡膠順丁橡膠氯丁橡膠氯丁橡膠聚硫橡膠聚硫橡膠硅橡膠硅橡膠思考與交流：思考與交流：1、目前，回收利用廢舊合成材料有很多途、目前，回收利用廢舊合成材料有很多途徑，請(qǐng)查閱資料了解有哪些途徑？并試著徑，請(qǐng)查閱資料了解有哪些途徑？并試著從環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)成本等方面作出評(píng)價(jià)。從環(huán)境保護(hù)

18、和經(jīng)濟(jì)成本等方面作出評(píng)價(jià)。2、你認(rèn)為應(yīng)該限制生產(chǎn)、使用聚苯乙烯塑、你認(rèn)為應(yīng)該限制生產(chǎn)、使用聚苯乙烯塑料快餐盒，還是回收利用？請(qǐng)用必要資料料快餐盒，還是回收利用？請(qǐng)用必要資料和數(shù)據(jù)作為論據(jù)。和數(shù)據(jù)作為論據(jù)。1、回收利用廢舊合成材料主要有三種途徑：一是通、回收利用廢舊合成材料主要有三種途徑：一是通過熔融再生重新作成多種有用的材料；二是采用熱過熔融再生重新作成多種有用的材料；二是采用熱裂解或化學(xué)處理的方法使其分解，用于制備多種化裂解或化學(xué)處理的方法使其分解，用于制備多種化工原料；三是將廢舊合成材料作為燃料使用。工原料；三是將廢舊合成材料作為燃料使用。正方觀點(diǎn)舉例：正方觀點(diǎn)舉例：1、生產(chǎn)和使用合成材料可以更加合理的開發(fā)和利、生產(chǎn)和使用合成材料可以更加合理的開發(fā)和利用自然資源；用自然資源；2、生產(chǎn)和使用合成材料可以使利用太陽(yáng)能變的方、生產(chǎn)和使用合成材料可以使利用太陽(yáng)能變的方便、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用；便、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用；3、用合成材料替代木材、棉花、天然橡膠等，有、用合成材料替代木材、棉花、天然橡膠等，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。反方觀點(diǎn)舉例：反方觀點(diǎn)舉例：1、