2017-2018學(xué)年高中化學(xué)主題4化石燃料石油和煤的綜合利用課題3煤的綜合利用學(xué)案魯科版選修2

小學(xué)+初中+高中

課題3煤的綜合利用

1．了解我國(guó)豐富的煤資源及其在地理上的分布，培養(yǎng)對(duì)祖國(guó)大好河山的熱愛。

2．知道使煤成為清潔能源的新技術(shù)。(重點(diǎn))

3．了解通過一定的化學(xué)加工技術(shù)可以把煤轉(zhuǎn)化成燃油。掌握煤加工成燃油的方法。(難

點(diǎn))

4．知道煤也是重要的化工原料。

5．理解煤的綜合利用在我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的地位和重要作用。(重難點(diǎn))

使煤成為更潔凈的能源

1.煤的洗選與加工技術(shù)

(1)洗選技術(shù)

目的：通過物理方法和表面化學(xué)方法將原煤中的可燃物和非可燃物(灰分)進(jìn)行分離，使

灰分和硫的含量降低。

(2)型煤技術(shù)

目的：通過煤的成型加工，將粉煤變成塊狀型煤提高燃燒效率。

(3)水煤漿技術(shù)

目的：將煤粉、水和少量化學(xué)添加劑，經(jīng)過特定的工藝流程加工成水煤漿液體。

特點(diǎn)：燃燒時(shí)火焰中心溫度低、燃燒效率高、二氧化硫及氮氧化物排放量少。

2．煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)

(1)煤的氣化

目的：在適宜條件下將煤轉(zhuǎn)化為氣體燃料，用于生產(chǎn)民用、工業(yè)用燃料氣和合成氣。

煤氣的成分：CO和H。

2

(2)煤的液化

直接液化：把煤直接通過高壓加氫制成液體燃料。

間接液化：將煤首先經(jīng)過氣化制得合成氣，合成氣再經(jīng)化學(xué)催化合成轉(zhuǎn)化為烴類化合物。

3．潔凈煤發(fā)電技術(shù)

(1)常規(guī)煤粉發(fā)電機(jī)組加煙氣污染物控制技術(shù)：主要是在常規(guī)燃煤發(fā)電機(jī)組中增加煙氣凈

化設(shè)備，通過煙氣脫硫、去氮氧化物和除塵，達(dá)到降低SO、NO和煙塵排放的目的。

2x

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(2)流化床燃燒技術(shù)：煤與空氣的接觸面積增加，提高煤的燃燒效率。

(3)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)：效率高、污染物排放量低。

1．降低煤的灰分和含硫量的目的是什么？

【提示】減少燃煤時(shí)煙塵和SO的排放，防止大氣污染。

2

把煤加工成燃油

1.氫化法：經(jīng)高溫催化，加氫解聚反應(yīng)，脫去硫、氮、氧等成分，形成固—液混合物。

2．氣化—液化法：先將煤轉(zhuǎn)化為H、CO等氣體，再催化為液態(tài)物質(zhì)，主要反應(yīng)有：

2

催化劑

nCO＋2nH――→(CH)＋nHO

22n2

催化劑

2nCO＋nH――→(CH)＋nCO

22n2

2．為什么煤可以轉(zhuǎn)化為燃油？

【提示】煤和石油都是主要由碳和氫元素組成的物質(zhì)，其本質(zhì)區(qū)別是氫原子數(shù)與碳原

子數(shù)的比值不同，把煤加工成油，就是通過化學(xué)反應(yīng)把煤所含的碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化成汽油、柴

油等燃油的過程。

從煤中獲得的化學(xué)產(chǎn)品

1.煤的干餾：把煤在隔絕空氣的條件下加強(qiáng)熱，使煤中有機(jī)物質(zhì)分解的過程，屬于化學(xué)

變化。

2．干餾產(chǎn)品

產(chǎn)品

錯(cuò)誤!

3．焦?fàn)t煤氣能使溴水退色嗎？

【提示】焦?fàn)t煤氣中含有CH，與Br發(fā)生加成反應(yīng)，故能使溴水退色。

242

石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別

【問題導(dǎo)思】

①石油的分餾和煤的干餾原理相同嗎？

【提示】不相同。分餾是物理變化，干餾是化學(xué)變化。

②天然氣、石油氣、裂解氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、水煤氣的成分是什么？

【提示】見要點(diǎn)2。

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③上述氣體能使溴水退色的有哪些？

【提示】裂解氣、焦?fàn)t煤氣。

1．分餾和干餾的比較

比較項(xiàng)目加工對(duì)象加工目的變化的本質(zhì)相似點(diǎn)

分餾液體混合物分離各成分物理變化

分解成各需加熱

干餾固體物質(zhì)化學(xué)變化

種不同成分

2．天然氣、石油氣、裂解氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、水煤氣的來源及主要成分的區(qū)別

天然氣石油氣裂解氣焦?fàn)t煤氣高爐煤氣水煤氣

碳與高

地下石油的石油的煤的煉鐵高

來源溫水蒸

礦藏分餾裂解干餾爐排放

氣反應(yīng)

主要短鏈乙烯、丙H、CH、CO、CO、

甲烷242CO、H

成分烷烴烯、丁二烯CH、CON2

242

如圖，下列敘述中錯(cuò)誤的是()

A．圖中操作發(fā)生了化學(xué)變化

B．液體X的pH>7，液體Y是一種黑色黏稠狀液體

C．氣體Z易燃，可還原CuO，也可使溴水退色

D．試管A中產(chǎn)生濃的白色的煙

【解析】本題考查煤的干餾知識(shí)。煤的干餾屬于化學(xué)變化，所以A項(xiàng)正確；煤的干餾

產(chǎn)物有粗氨水、煤焦油、焦?fàn)t煤氣、焦炭等，粗氨水中含有NH·HO，因此X顯弱堿性，pH>7，

32

煤焦油的狀態(tài)為黑色黏稠狀液體，所以B項(xiàng)正確；焦?fàn)t煤氣的主要成分為氫氣、甲烷、乙烯

和一氧化碳，氫氣、一氧化碳能夠還原氧化銅，乙烯可使溴水退色，H、CH、CH、CO都易燃，

2424

所以C項(xiàng)正確；煤的干餾無白煙生成，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

【答案】D

1．下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的是()

A．石油裂化主要得到乙烯

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B．石油分餾是化學(xué)變化，可得到汽油、煤油

C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣

D．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑

【解析】石油裂解主要得到乙烯，A錯(cuò)誤；石油分餾是物理變化，B錯(cuò)誤；煤制煤氣是

高溫

化學(xué)變化，反應(yīng)為C＋HO(g)=====CO＋H，D錯(cuò)誤。

22

【答案】C

煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)

【問題導(dǎo)思】

①煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)包括哪些技術(shù)？

【提示】氣化技術(shù)和液化技術(shù)。

②煤轉(zhuǎn)化技術(shù)的目的是什么？

【提示】提高燃料燃燒效率，控制污染物排放。

③煤的氣化和液化技術(shù)中都涉及的反應(yīng)是什么？

高溫

【提示】C＋HO(g)=====CO＋H。

22

1．煤的氣化技術(shù)

成分：CO、H、相當(dāng)量的N

碳在空氣低熱22

――→特點(diǎn)和用途：熱值較低，用作冶金、

中燃燒值氣

機(jī)械工業(yè)的燃料氣

煤氣化成分：CO、H、少量CH

24

碳在氧氣特點(diǎn)和用途：熱值較高，可短距離

――→中熱值氣

中燃燒輸送。用于居民用煤氣，也可

以用于合成氨、制甲醇等

主要成分：CH

CO＋3H催化劑高熱值氣4

2――→特點(diǎn)用途：熱值很高，可

CH＋HO合成天然氣

42遠(yuǎn)距離輸送

2．煤間接液化典型流程

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利用合成氣(H＋CO)生產(chǎn)汽油、甲醇和氨等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，合成氣也可轉(zhuǎn)化

2

成醛、酸、酯等多種產(chǎn)物。下列表述中正確的是()

①以合成氣為原料的反應(yīng)都是化合反應(yīng)

②改變合成氣中CO與H的體積比，可以得到不同產(chǎn)物

2

③合成氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)需在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪簭?qiáng)下通過催化完成

④從合成氣出發(fā)生產(chǎn)液態(tài)烴或醇類有機(jī)物是實(shí)現(xiàn)“煤變油”的有效途徑

⑤以合成氣為原料的反應(yīng)產(chǎn)物中不可能有烯烴或水

A．①②④B．②③④

C．②④⑤D．③④⑤

【解析】本題主要考查質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用。由于汽油是各種含5～11個(gè)碳原子的混

合烴，分子中不含氧元素，故合成汽油的反應(yīng)不是化合反應(yīng)，產(chǎn)物中有水生成，故①、⑤不

正確。

【答案】B

高溫

2．下列技術(shù)中發(fā)生反應(yīng)：C＋HO(g)=====CO＋H的是

22

()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：28920049】

A．煤的洗選技術(shù)B．型煤技術(shù)

C．水煤漿技術(shù)D．煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)

高溫

【解析】煤的轉(zhuǎn)化技術(shù)是把煤進(jìn)行氣化或液化，均發(fā)生：C＋HO(g)=====CO＋H的反應(yīng)。

22

【答案】D

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1．有關(guān)煤利用的各項(xiàng)技術(shù)的2個(gè)核心：

提高燃燒效率、防止排放污染物。

2．煤綜合利用的5種技術(shù)：

洗選、型煤、水煤漿、煤轉(zhuǎn)化、煤發(fā)電。

3．煤加工成燃油的2種方法：

氫化法、氣化—液化法。

4．煤干餾的4種產(chǎn)品：

焦?fàn)t煤氣、粗氨水、煤焦油、焦炭。

1．下列說法中不正確的是()

A．煤是各種芳香烴組成的混合物

B．煤燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等污染物

C．煤是由無機(jī)物和有機(jī)物組成的復(fù)雜的混合物

D．以煤為主要原料，不僅可以合成甲醇，還可以加工成高級(jí)汽油

【解析】煤是由無機(jī)物和有機(jī)物組成的復(fù)雜的混合物，除主要含有C元素外，還含有H、

O、S、N等元素，但不含碳單質(zhì)和簡(jiǎn)單的有機(jī)物，因此A項(xiàng)錯(cuò)誤。煤燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化

硫等污染物。

【答案】A

2．煤在干餾時(shí)得到的氣態(tài)產(chǎn)物是()

A．天然氣B．水煤氣

C．焦?fàn)t氣D．高爐煤氣

【解析】煤干餾時(shí)得到的氣體是焦?fàn)t氣，主要成分為氫氣、甲烷、乙烯和一氧化碳。

【答案】C

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3．燃料電池能有效提高能源利用率，具有廣泛的應(yīng)用前景。下列物質(zhì)均可用作燃料電池

的燃料，其中最環(huán)保的是()

A．甲醇B．天然氣

C．液化石油氣D．氫氣

【解析】從燃料電池反應(yīng)產(chǎn)物的角度分析。甲醇、天然氣和液化石油氣作為燃料電池

的燃料使用均產(chǎn)生CO，而氫氣用作燃料電池的燃料，反應(yīng)產(chǎn)物為HO，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。

22

【答案】D

4．下列說法中正確的