新教材高中化第8章化與可持續(xù)發(fā)展第節(jié)基次時(shí)煤石油和天然氣的綜合利用案新人教版必修第二冊(cè)

PAGE6-煤、石油和天然氣的綜合利用學(xué)習(xí)任務(wù)1．結(jié)合石油化工了解化學(xué)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，認(rèn)識(shí)化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位。培養(yǎng)“社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。2．以煤、石油、天然氣的開(kāi)發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法。培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。3．認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發(fā)揮的作用，體會(huì)化學(xué)對(duì)促進(jìn)人與自然和諧相處的意義。培養(yǎng)“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。知識(shí)點(diǎn)一煤、天然氣的綜合利用1．煤的組成2．煤的綜合利用3.天然氣的組成和利用判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源。 (×)(2)煤的液化與一般物質(zhì)液化原理相同。 (×)(3)將煤在空氣中強(qiáng)熱分解的過(guò)程為煤的干餾。 (×)煤的干餾、氣化和液化屬于什么變化？提示：化學(xué)變化。知識(shí)點(diǎn)二石油的綜合利用1．組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。2．綜合利用(1)分餾①定義：利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過(guò)程叫做石油的分餾。②石油經(jīng)分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油，但其產(chǎn)量難以滿(mǎn)足社會(huì)需求，而含碳原子多的重油卻供大于求。(2)催化裂化①目的：將重油裂化為汽油等物質(zhì)。②例如：C16H34eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C8H18＋C8H16。(3)裂解①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。②例如：C8H18eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C4H10＋C4H8C4H10eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))CH4＋C3H6C4H10eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C2H6＋C2H4。(4)催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。3．三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維，這三大合成材料，是以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)的。判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)石油產(chǎn)品汽油、煤油、石蠟均為烴類(lèi)物質(zhì)。 (√)(2)石油的分餾、裂化和裂解均為化學(xué)變化。 (×)(3)裂化的目的為了提高汽油的質(zhì)量與產(chǎn)量。 (√)(4)重油的裂化可以得到裂化汽油。 (√)煤、石油和天然氣的綜合利用1．煤的加工方法常有哪些？提示：煤的干餾、煤的氣化和煤的液化。2．石油的裂化和裂解有何區(qū)別與聯(lián)系？提示：裂化是為了提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量，而裂解采用比裂化更高的溫度，是為了獲得大量的乙烯、丙烯等不飽和氣體產(chǎn)物；裂化溫度一般不超過(guò)500℃，而裂解溫度一般在700～1000℃，因此裂解是深度裂化。3．分餾汽油和裂化汽油有何區(qū)別？如何區(qū)分二者？提示：分餾汽油是飽和烴的混合物，裂化汽油中含不飽和烴；可用溴的四氯化碳溶液區(qū)分它們。4．我國(guó)在南海北部神狐海域進(jìn)行的“可燃冰”試開(kāi)采獲得成功，標(biāo)志著我國(guó)成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開(kāi)采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)量的國(guó)家，為可燃冰的開(kāi)采邁出了重要的一步?？扇急且环N由天然氣與水在低溫(0～10℃)、高壓(>107Pa)條件下形成的類(lèi)冰狀結(jié)晶物質(zhì)，又名天然氣水合物。有人認(rèn)為“可燃冰的開(kāi)采和利用實(shí)現(xiàn)了由水變成油的夢(mèng)想”，這種說(shuō)法對(duì)嗎？提示：不對(duì)。因?yàn)榭扇急泻蠧H4和H2O，可燃冰中并不是只有H2O，是其中的可燃性成分CH4的作用。1．化學(xué)“三餾”的比較名稱(chēng)原理特點(diǎn)干餾隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解的過(guò)程屬于化學(xué)變化，產(chǎn)物為混合物蒸餾根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同，加熱使某一組分蒸發(fā)進(jìn)行分離屬于物理變化，產(chǎn)物為單一組分的餾出物分餾根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離屬于物理變化，產(chǎn)物為沸點(diǎn)相近的各組分組成的混合物注意：(1)石油常壓蒸餾時(shí)所得餾分的先后順序?yàn)槭蜌?C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)、重油(C20以上)等。(2)減壓可以降低物質(zhì)的沸點(diǎn)，石油的減壓蒸餾可以在較低溫度下，使重油、柴油等常壓蒸餾產(chǎn)品繼續(xù)分離，可得到燃料油、潤(rùn)滑油、石蠟等石油產(chǎn)品。2．化學(xué)中“兩裂”的比較名稱(chēng)定義目的裂化在一定條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量裂解在高溫下，使具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴獲得短鏈不飽和烴3．化學(xué)“六氣”的主要成分高爐煤氣水煤氣天然氣液化石油氣焦?fàn)t氣裂解氣主要成分CO、CO2、N2H2、COCH4C3H8、C4H10H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH41．煤是“工業(yè)的糧食”，石油是“工業(yè)的血液”，有關(guān)煤和石油加工的說(shuō)法正確的是()A．煤的干餾產(chǎn)物主要是各類(lèi)有機(jī)物B．石油的裂解、分餾和煤的干餾都屬于化學(xué)變化C．煤焦油經(jīng)過(guò)分餾可得到苯、甲苯等，說(shuō)明煤中含有苯和甲苯D．石油的裂化，說(shuō)明長(zhǎng)鏈烴在高溫條件下可以分解為短鏈烴D[煤的干餾產(chǎn)物有粗氨水、煤焦油、焦?fàn)t氣和焦炭等物質(zhì)，其中焦炭居多，為無(wú)機(jī)物，故A錯(cuò)誤；石油的分餾屬于物理變化，故B錯(cuò)誤；煤通過(guò)干餾得到苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，但本身不含有苯等芳香烴，故C錯(cuò)誤；石油的裂化、裂解是在一定條件下將長(zhǎng)鏈的烴斷裂為短鏈的烴的過(guò)程，烴在加熱條件下是可以分解的，且碳鏈越長(zhǎng)越易分解，故D正確。]2．下列說(shuō)法不正確的是()A．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉B．煤可與水蒸氣反應(yīng)制成水煤氣，水煤氣的主要成分為CO和H2C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳?xì)浠衔顳．以煤、石油和天然氣為原料，可生產(chǎn)塑料、合成橡膠和合成纖維C[植物油是由C、H、O三種元素組成的有機(jī)物，不屬于碳?xì)浠衔?。]3．天然氣的主要成分CH4是一種會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大。下列敘述：①天然氣與煤、石油相比是較潔凈的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一；④用甲烷可生成CCl4；⑤甲烷易完全燃燒，故燃燒甲烷時(shí)不必保持空氣流通。其中正確的是()A．只有①②③ B．只有③④⑤C．只有①②④ D．①②③④⑤C[天然氣燃燒主要產(chǎn)生CO2和H2O，對(duì)環(huán)境污染小，與煤、石油相比是比較清潔的能源；等質(zhì)量的CH4和CO2相比，前者的物質(zhì)的量大，由題給信息知產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大；燃燒天然氣不是酸雨的成因之一；甲烷和氯氣在光照條件下可以發(fā)生取代反應(yīng)；甲烷燃燒時(shí)若空氣不流通可能會(huì)發(fā)生爆炸。]4．由于我國(guó)煤儲(chǔ)藏量相對(duì)比石油和天然氣豐富，能源消費(fèi)以煤為主。將原煤作為燃料燃燒，既嚴(yán)重污染環(huán)境，效率又不高，因而國(guó)家大力提倡煤的綜合利用。實(shí)施“煤變油”，其原理之一是先將煤與水蒸氣反應(yīng)制得水煤氣(CO和H2)，再催化合成甲醇或烴類(lèi)等液態(tài)能源。(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化學(xué)方程式是___________________________________________________________________________。(2)用CO和H2合成烴(CnHm)的化學(xué)方程式是___________________________________________________________________________________________。(3)氣化和液化的優(yōu)點(diǎn)是_______________________。[答案](1)CO＋2H2eq\o(→,\s\up10(催化劑))CH3OH(2)nCO＋eq\f(m＋2n,2)H2eq\o(→,\s\up10(催化劑))CnHm＋nH2O(3)使煤變成清潔能源，提高煤的燃燒效率1．下列關(guān)于化石燃料及其使用的一些說(shuō)法不正確的是()A．煤的氣化是指將固態(tài)煤粉碎后高溫下變?yōu)闅鈶B(tài)，以使煤燃燒時(shí)能與氧氣充分接觸而完全燃燒B．天然氣除可用作清潔燃料外，還可用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等C．石油通過(guò)催化裂化過(guò)程可將重油裂化為汽油D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分別來(lái)自于石油和煤的基本化工原料A[煤的氣化是將固態(tài)煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up10(高溫))CO＋H2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；天然氣是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等，選項(xiàng)B正確；含碳原子多的重油經(jīng)過(guò)催化裂化過(guò)程可得到汽油等物質(zhì)，選項(xiàng)C正確；天然氣、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干餾可以得到苯，選項(xiàng)D正確。]2．下列轉(zhuǎn)化不屬于煤或石油的綜合利用的是()A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭B．在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料C．將煤變?yōu)槊猴炞魅剂螪．將石油裂解制得乙烯等化工原料[答案]C3．(素養(yǎng)題)(雙選)2020年3月18日據(jù)新華社報(bào)道，中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司在渤海萊州灣北部地區(qū)獲得大型發(fā)現(xiàn)——墾利6-1油田，是繼千億方大氣田渤中19-6之后，在渤海獲得的又一重要油氣發(fā)現(xiàn)。下列說(shuō)法中，正確的是()A．石油有固定的沸點(diǎn)，所以可進(jìn)行分餾B．重油經(jīng)過(guò)催化裂化可以得到汽油C．在石油加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)減壓蒸餾可得到石蠟油D．石油分餾所得的餾分是純凈物BC[石油為混合物，沒(méi)有固定的沸點(diǎn)，A錯(cuò)誤；石油分餾的餾分為混合物，D錯(cuò)誤。]4．含有6個(gè)碳原子的烷烴，經(jīng)催化裂化可生成的烷烴最多有()A．3種B．4種C．5種D．6種C[C6H14裂解的方式可能有下列四種：C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))CH4＋C5H10、C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C2H6＋C4H8、C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C3H8＋C3H6、C6H14eq\o(→,\s\up10(催化劑),\s\do10(加熱、加壓))C4H10＋C2H4，其中CH4、C2H6、C3H8分別為甲烷、乙烷、丙烷，沒(méi)有同分異構(gòu)體，而C4H10有2種同分異構(gòu)體CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考慮C4H10的同分異構(gòu)體，最終生成的烷烴最多有5種。]5．(素養(yǎng)題)某市家用燃料的更新經(jīng)歷了如圖幾個(gè)過(guò)程：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)為了使煤充分燃燒，可采取的措施是__________________________________________________________。(2)煤的氣化可產(chǎn)生管道煤氣，其主要反應(yīng)是碳與水蒸氣在高溫下生成兩種常見(jiàn)的可燃性氣體，這兩種氣體是_____________________________。(3)液化石油氣的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃燒的化學(xué)方程式是_______________________________________________。(4)天然氣作燃料比煤更清潔的原因是______________________(答一條即可)。[解析](1)為了使煤充分燃燒，可以通入足量的空氣或增大固