高中 化學 必修 第二冊 第八章 化學與可持續(xù)發(fā)展《第一節(jié) 第2課時 煤、石油和天然氣的綜合利用》課件

第2課時煤、石油和天然氣的綜合利用

第八章第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用1．了解煤、石油、天然氣的組成及綜合利用的意義。2．了解節(jié)約能源及防止污染的重要性。學習目標任務(wù)一煤和天然氣的綜合利用1任務(wù)二石油的綜合利用化石能源與合成高分子材料2隨堂達標演練3內(nèi)容索引課時測評4任務(wù)一煤和天然氣的綜合利用新知構(gòu)建1．煤的組成煤是由________和少量_______組成的復雜混合物，其組成以碳元素為主，還含有少量____、____、____、_____等元素。2．煤的綜合利用(1)煤的干餾①定義：將煤_________________使之分解的過程，也叫煤的焦化。②主要產(chǎn)品：出爐煤氣(焦爐氣、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭。有機物無機物氫氧氮硫隔絕空氣加強熱交流研討煤的干餾是物理變化還是化學變化？煤的氣化、液化是物質(zhì)三態(tài)(氣、液、固)之間的變化嗎？為什么？提示：煤的成分復雜，煤在干餾時發(fā)生的變化肯定也復雜，可以說發(fā)生了復雜的物理變化和化學變化。不是，物質(zhì)三態(tài)之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學變化。3．天然氣的綜合利用CH4

化石燃料氨甲醇歸納總結(jié)煤干餾的主要產(chǎn)品和用途產(chǎn)品主要成分用途出爐煤氣焦爐氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳氣體燃料、化工原料粗氨水氨、銨鹽化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類、萘染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料瀝青筑路材料、碳素電極焦炭碳冶金、合成氨造氣、電石、燃料典例應用1．下列不屬于煤的綜合利用的是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．煤變?yōu)槊猴濪．將煤氣化為可燃性氣體√將煤干餾制得煤焦油和焦炭，屬于煤的綜合利用，A不符合題意；在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料，屬于煤的綜合利用，B不符合題意；將煤變?yōu)槊猴?，只是其物理形態(tài)發(fā)生了改變，并未改變其成分及結(jié)構(gòu)，不屬于煤的綜合利用，C符合題意；將煤氣化為可燃性氣體，屬于煤的綜合利用，D不符合題意。2．(2024·泉州市期中)下列有關(guān)煤的說法不正確的是A．通過干餾可從煤中提取化工原料B．通過氣化或液化能把煤轉(zhuǎn)變成清潔能源C．從煤焦油中可以提取苯、二甲苯等物質(zhì)D．干餾的產(chǎn)物能生產(chǎn)氮肥，因為煤中含有氨氣√A．煤的干餾是煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過程，通過干餾可從煤中提取化工原料，故A正確；B.煤的氣化是將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，通過氣化或液化能把煤轉(zhuǎn)變成清潔能源，故B正確；C．煤焦油主要成分為苯、甲苯、二甲苯、酚類、萘、瀝青，從煤焦油中可以提取苯、二甲苯等物質(zhì)，故C正確；D.干餾的產(chǎn)物能生產(chǎn)氮肥，是因為煤中含有氮的化合物，不含氨氣，故D錯誤；故選D。3．某實驗小組在實驗室中用下圖模擬煤的干餾，按要求回答相關(guān)問題：(1)儀器d的作用是______，e處點燃的氣體主要有____________________。(2)c中液體分層，其中水層里溶有________，有機物層可以通過

的方法使其中的重要成分分離出來。冷卻H2、CO、CH4、C2H4粗氨水蒸餾返回任務(wù)二石油的綜合利用化石能源與合成高分子材料新知構(gòu)建1．石油的組成由多種__________組成的混合物(主要由烷烴和環(huán)烷烴等飽和烴組成)。2．石油的綜合利用途徑碳氫化合物沸點汽油C4H10＋C4H8丁烷

丁烯鏈狀烴環(huán)狀烴苯甲苯交流研討目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，如把石油產(chǎn)品來合成高分子材料，其價值將成倍提升，試寫出用汽油(主要成分為辛烷C8H18)為原料，生成聚乙烯塑料的合成原理。3．化石能源與合成高分子材料(1)三大合成高分子材料：________、___________、__________。(2)合成高分子材料的方法①乙烯的加聚：nCH2==CH2

。②丙烯的加聚：nCH2==CH—CH3CH3CH。塑料合成橡膠合成纖維歸納總結(jié)化石燃料的綜合利用簡圖典例應用1．(2023·青島嶗山區(qū)高一期中)從“不認識雪蠟車”到造出“中國第一輛雪蠟車”，山東用了不到一年！雪蠟是冰雪運動的重要材料，主要成分為石蠟。下列說法錯誤的是A．石蠟是石油分餾產(chǎn)物之一B．石蠟分解產(chǎn)物可使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．石蠟是混合物D．石蠟易溶于水√A．石蠟是石油分餾后從重油中減壓分餾得到的產(chǎn)物之一，故A正確；B.石蠟分解產(chǎn)物中含不飽和的烯烴，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故B正確；C．石蠟含多種烴類物質(zhì)，屬于混合物，故C正確；D.石蠟主要成分為烴類，難溶于水，故D錯誤。2．(2024·渭南市臨渭區(qū)期末)《后漢書·郡國志》中記載：“石出泉水其水有肥、燃之極明，不可食，縣人謂之石漆”；《西陽雜俎》一書記載：“高奴且石脂水，水膩，浮上如漆，采以膏車及燃燈極明”。下列說法正確的是A．上述材料所說“石漆”“石脂水”是石油，在工業(yè)上通過石油分餾可得純凈的苯B．以石油為原料可生產(chǎn)三大合成材料即合金、合成橡膠和合成纖維C．石油的催化裂化屬于物理變化D．塑料聚乙烯的單體可以由石油裂解得到√A．題述材料所說“石漆”“石脂水”是石油，石油中不含有苯，通過石油分餾得到燃料氣、液化石油氣等，但是得不到苯，故A錯誤；B.三大合成材料都是有機材料，三大合成材料分別是塑料、合成橡膠和合成纖維，故B錯誤；C．石油的催化裂化是在加熱和催化劑的作用下使重質(zhì)油發(fā)生裂化反應，轉(zhuǎn)變?yōu)榱鸦瘹?、汽油和柴油等的過程，石油的催化裂化生成新的物質(zhì)，屬于化學變化，故C錯誤；D.石油催化裂解生成乙烯，乙烯加聚反應生成聚乙烯，所以塑料聚乙烯的單體可以由石油催化裂解得到，故D正確；答案選D。返回隨堂達標演練1．(2024·上海市期中)下列關(guān)于石油的說法正確的是A．石油屬于可再生礦物能源B．石油分餾得到的各餾分是純凈物C．石油主要含有碳、氫兩種元素D．石油裂解氣和水煤氣的主要成分都是甲烷√A．煤、石油和天然氣均為化石燃料，均屬于不可再生礦物能源，故A錯誤；B.石油分餾的產(chǎn)物有：石油氣、汽油、煤油、柴油、瀝青等物質(zhì)，各餾分均是混合物，故B錯誤；C．石油主要含有碳、氫兩種元素，故C正確；D.石油裂解主要得到乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料，故D錯誤；綜上所述，選C。2．(2024·四川成都高一期末)煤、石油和天然氣是人類當前使用的主要能源。下列說法錯誤的是A．煤的干餾、氣化、液化均為化學變化B．天然氣是生產(chǎn)甲醇的原料之一C．石油經(jīng)分餾獲得的煤油屬于純凈物D．石油裂化獲得的汽油可使溴水褪色√A．煤的干餾、氣化、液化均為生成新物質(zhì)的變化，屬于化學變化，A正確；B.天然氣主要成分為甲烷，甲烷是工業(yè)生產(chǎn)甲醇的原料之一，B正確；C．煤油中含有多種成分，屬于混合物，C錯誤；D.石油裂化獲得的汽油中含有多種不飽和烴，可使溴水褪色，D正確。3．(2024·天津濱海新區(qū)高一期末)下列有關(guān)煤、石油和天然氣的說法錯誤的是A．煤的干餾為化學變化，石油的分餾為物理變化B．“可燃冰”是天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)C．以煤或天然氣為主要原料，均可以生產(chǎn)甲醇D．通過石油裂化和裂解可以得到苯或甲苯等環(huán)狀烴√A．石油的分餾是通過沸點不同分離出各種不同的烴，屬于物理變化，煤的干餾是化學變化，A正確；B.“可燃冰”是天然氣水合物，分布于深海沉積物或陸域永久凍土中，是天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)，穩(wěn)定性較差，B正確；C．煤先發(fā)生氣化生成CO和氫氣，然后CO和氫氣在催化劑的作用下反應生成甲醇，天然氣的主要成分是甲烷，在高溫條件下能分解為C和H2，用來合成甲醇，C正確；D.石油裂化主要獲得汽油，石油裂解主要獲得乙烯、丙烯等小分子烴，通過煤的干餾可以獲得苯或甲苯等環(huán)狀烴，D錯誤。4．下列說法正確的是A．汽油與水不相溶，可以用裂化汽油萃取溴水中的溴B．石油含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有機物C．煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源、減小環(huán)境污染的有效途徑D．沸點范圍：汽油>煤油>柴油>重油√裂化汽油是石油通過裂化得到的，含有不飽和烴，不飽和烴能和溴發(fā)生加成反應，所以裂化汽油不能萃取溴水中的溴，故A錯誤；石油含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，煤干餾后生成苯、甲苯、二甲苯等芳香烴，故B錯誤；煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源的有效途徑，故C正確；石油分餾時，首先分餾出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油、重油，故其沸點：汽油<煤油<柴油<重油，故D錯誤。5．以原油為原料生產(chǎn)聚烯烴的流程如下：回答下列問題：(1)流程中②表示的加工方法是

(填字母)。A．分餾

B．分液

C．裂解

D．干餾流程中②表示獲得乙烯、丙烯等重要的化工原料，加工方法是裂解；C(2)C4～C10的混合物中含戊烷，請寫出戊烷的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：__________________________________________________。CH3(CH2)3CH3、戊烷(C5H12)的同分異構(gòu)體有正戊烷、異戊烷、新戊烷，結(jié)構(gòu)簡式分別為CH3(CH2)3CH3、

；(3)聚乙烯的結(jié)構(gòu)簡式為________________。乙烯發(fā)生加聚反應生成聚乙烯，聚乙烯結(jié)構(gòu)簡式為

；(4)丙烯與乙烯化學性質(zhì)相似。丙烯可以與水反應生成丙醇，該反應類型是

，丙醇中官能團的名稱是

。丙烯含有碳碳雙鍵，可以與水發(fā)生加成反應生成丙醇，丙醇中含有的官能團為羥基。加成反應羥基返回課時測評題點一煤和天然氣的綜合利用1．我國首次試開采可燃冰圓滿成功，下列與可燃冰(CH4·nH2O)釋放的氣體成分相同的是A．沼氣

B．水煤氣C．液化石油氣

D．焦爐氣√A．沼氣的主要成分是甲烷，A項正確；B.水煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，B項錯誤；C．液化石油氣的主要成分是4個碳原子及以下烴的混合物，C項錯誤；D.焦爐氣主要是通過煤的干餾得到的，主要成分是CO、H2、CH4和C2H4等，D項錯誤。2．中國是世界上最早利用煤的國家。下列關(guān)于煤的描述正確的是A．主要成分是硫 B．是可再生能源C．燃燒只產(chǎn)生SO2 D．煤干餾可制得焦炭√煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，含有的主要元素是碳，還有少量的氫、氧、硫、氮等元素，A錯誤；煤是化石燃料，是不可再生能源，B錯誤；煤燃燒產(chǎn)生的主要物質(zhì)是CO2，C錯誤；煤干餾得到出爐煤氣、煤焦油和焦炭，D正確。3．(2024·內(nèi)蒙古包頭高一期末)自然資源的綜合利用對人類極其重要，下列資源的開發(fā)利用中，不涉及化學變化的是A．煤的氣化

B．煤的干餾C．石油的分餾

D．石油的裂化√A．煤的氣化有新物質(zhì)生成，A錯誤；B.煤的干餾有新物質(zhì)生成，B錯誤；C．石油的分餾沒有新物質(zhì)生成，C正確；D.石油的裂化有新物質(zhì)生成，D錯誤。4．煤被譽為“工業(yè)的糧食”，下列關(guān)于煤的說法正確的是A．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烴B．煤的液化是在高溫時將固體煤熔化為液體煤C．煤的氣化在一定程度上實現(xiàn)了煤的高效、清潔利用D．向煤中加入適量CaSO4，可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量√A項，煤干餾可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烴，但煤本身不含有這些芳香烴，錯誤；B項，煤的液化是煤在高溫高壓的條件下轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程，分為直接液化和間接液化，錯誤；C項，煤氣化生成CO、H2，CO和H2的燃燒高效、清潔，正確；D項，向煤中加入適量CaCO3、CaO或Ca(OH)2，可大大減少燃燒產(chǎn)物中SO2的量，錯誤。5．“煤制油”的關(guān)鍵技術(shù)是煤的氣化，而目前煤的氣化主要是煤中的碳和水蒸氣的反應：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，該反應是吸熱反應，反應所需能量是由間歇進行的碳的燃燒(氧氣用空氣代替)來提供的：C＋O2CO2。下面關(guān)于該過程的說法不正確的是A．煤的氣化可以減少煤直接燃燒對環(huán)境造成的粉塵污染B．第一個反應需要吸熱，所以煤的氣化從能量角度來看，得不償失C．煤氣化后作為燃料，燃燒充分，熱利用率高D．上述兩個反應，反應后的混合氣體中除去CO、CO2后主要就是合成氨的兩種原料氣體√雖然在煤的氣化過程中，會有一部分煤的潛在能量受到損失，但由于加工后得到的氣態(tài)燃料的熱利用率高，而且比較清潔，因此從總體上來看，將煤氣化或液化后再使用，還是比較合理的，故B錯誤。題點二石油的綜合利用6．下列說法不正確的是A．石油分餾可獲得乙烯、丙烯和丁二烯B．將重油經(jīng)過裂化可以得到汽油C．將石油裂解制得乙烯等化工原料D．石油裂化的目的是提高汽油等輕質(zhì)燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量√石油分餾得到不同沸點范圍的烴的混合物，主要產(chǎn)物是石油氣、汽油、煤油、柴油及重油等，A錯誤；碳原子數(shù)較多的烴經(jīng)裂化可以得到C5～C11的烷烴和烯烴的裂化汽油，B正確；石油裂解可得到乙烯、丙烯等短鏈烴，是重要的化工原料，C正確；裂化的目的就是提高汽油等輕質(zhì)油的質(zhì)量和產(chǎn)量，D正確?！淌褪怯啥喾N碳氫化合物組成的混合物，故A正確；分餾是物理變化，故B正確；由分餾產(chǎn)品得到乙烯發(fā)生了裂化、裂解，故C正確；乙烯與溴發(fā)生加成反應得到1，2-二溴乙烷，故D錯誤。題點三煤、石油、天然氣的綜合利用與可持續(xù)發(fā)展8．(2024·遼寧建昌縣高一期末)煤和石油綜合利用的說法正確的是A．煤的氣化和液化都是物理變化B．生石灰和煤混合燃燒可減少SO2排放，CaSO3是最終產(chǎn)物C．石油通過分餾和裂化都能獲得汽油D．石油分餾產(chǎn)品包括汽油、瀝青、焦炭等√A．煤的氣化和液化都生成新物質(zhì)，是化學變化，A錯誤；B.生石灰和煤混合燃燒可減少SO2排放，生成的CaSO3又被空氣中的氧氣氧化為CaSO4，故B錯誤；C．石油通過分餾得到直餾汽油，通過裂化得到裂化汽油，故C正確；D.焦炭是煤干餾得到的，石油分餾可以得到汽油、煤油、柴油和瀝青等，故D錯誤。9．化學與人類生活、社會可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)，下列說法中不正確的是A．煤的氣化與液化均為化學變化B．大自然利用太陽能最成功的是植物的光合作用C．煤在空氣中加強熱分解的過程稱為干餾，可分離出氨、苯等產(chǎn)品D．研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇，可以促進“碳中和”√A．煤的氣化與液化均為化學變化，A正確；B.大自然利用太陽能最成功的是植物的光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能，B正確；C．煤的干餾是指將煤隔絕空氣加強熱，生成焦炭、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)品的過程，C錯誤；D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇，可以促進“碳中和”，D正確。√10．下列關(guān)于煤、石油、天然氣的說法中，正確的是A．石油是由多種烷烴、烯烴和芳香烴組成的混合物B．石油產(chǎn)品都是通過石油裂化得到的C．焦爐氣是煤的唯一干餾產(chǎn)物D．天然氣是一種優(yōu)良的化石燃料A．石油是由烷烴、環(huán)烷烴和少量的芳香烴組成的混合物，不含烯烴，A錯誤；B.石油分餾也可以獲得石油產(chǎn)品，裂化是獲得石油產(chǎn)品的途徑之一，B錯誤；C．煤干餾后能獲得煤焦油、焦爐氣和粗氨水等，C錯誤；D.化石燃料包括煤、石油和天然氣，且天然氣燃燒對環(huán)境的污染很輕，故是一種優(yōu)良的化石燃料，D正確；綜上所述答案為D。11．加熱聚丙烯廢塑料可以得到碳、氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯。用如圖所示裝置探究廢舊塑料的再利用。下列敘述不正確的是A．裝置乙試管中收集到的液體在催化劑存在下可以與Br2發(fā)生取代反應B．裝置丙中的試劑吸收反應產(chǎn)生的氣體后得到的產(chǎn)物的密度均比水大C．最后收集的氣體可以作為清潔燃料使用D．甲烷的二氯代物有2種√加熱聚丙烯廢塑料可以得到碳、氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯，冷卻時裝置乙試管中得到苯與甲苯，在催化劑存在下可以與Br2發(fā)生取代反應，故A正確；在裝置丙中乙烯、丙烯和溴發(fā)生加成反應得到溴代烴，產(chǎn)物的密度均比水大，故B正確；最后收集的氣體為氫氣、甲烷，均可作清潔燃料，故C正確；甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，四個氫原子相同，二氯代物只有一種，故D錯誤。12．(2023·杭州高一月考)中科院研制出一種多功能催化劑，首次實現(xiàn)將CO2轉(zhuǎn)化為汽油(主要成分是C5～C11的烴類混合物)，過程示意圖如上。下列說法錯誤的是A．該技術(shù)能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的戰(zhàn)略愿景B．該多功能催化劑能加快化學反應速率C．a(chǎn)和b的一氯代物均有4種D．反應①的產(chǎn)物中含有水，反應②只有碳氫鍵的形成√由題給示意圖可知，在多功能催化劑的作用下，二氧化碳與氫氣反應生成汽油和水，反應能消耗二氧化碳，減少二氧化碳的排放，從而達到“碳中和”的戰(zhàn)略愿景，A正確；多功能催化劑能加快化學反應速率，B正確；由題給示意圖可知，a和b的一氯代物都有4種，C正確；由質(zhì)量守恒定律可知，反應①的產(chǎn)物為一氧化碳和水，反應②有碳氫鍵、碳碳單鍵和氫氧鍵的形成，D錯誤。13．將石油分餾得到的重油進行裂化可以獲得較多的輕質(zhì)燃油。某研究性學習小組模擬工業(yè)上石油的催化裂化設(shè)計了如圖所示實驗裝置。實驗過程中可觀察到燒瓶中固體石蠟先熔化，試管Ⅱ中有少量液體生成，試管Ⅲ中酸性高錳酸鉀溶液褪色，實驗后聞試管Ⅱ中液體的氣味，發(fā)現(xiàn)其具有汽油的氣味。資料一：石蠟是含有20～30個碳原子的烷烴組成的混合物，常溫下呈固態(tài)。資料二：石油催化裂化過程中通常使用Al2O3作催化劑。(1)為保證實驗成功，實驗前必須進行的操作是_____________________；裝置中長導管的作用是_________________。檢查裝置的氣密性導氣和冷凝氣體裝入藥品之前要檢查裝置的氣密性；根據(jù)石油分餾工業(yè)中的分餾塔原理，設(shè)置了長導管，其作用除導氣外，還有冷凝氣體；(2)試管Ⅱ中有少量液體生成說明_______________________________________。

裂化生成了碳原子數(shù)大于4小于10的烴試管Ⅱ中有液體生成，說明裂化生成了含4個碳原子以上的烴，因為常溫常壓下，碳原子數(shù)大于4小于10的烴一般呈液態(tài)；(3)試管Ⅲ中溶液褪色說明______________________________________。

裂化生成了碳原子數(shù)小于5的不飽和烴試管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色說明裂化生成了碳原子數(shù)小于5的不飽和烴(常溫常壓下呈氣態(tài))；(4)

(填“能”或“不能”)用試管Ⅱ中的液體萃取溴水中的溴，理由是____________________________________________________。不能

裂化產(chǎn)物中含有烯烴等不飽和烴，能與Br2發(fā)生加成反應由于裂化產(chǎn)物中有烯烴等不飽和烴，能與Br2發(fā)生加成反應，所以不能用來萃取溴單質(zhì)；(5)寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學方程_______________________________。二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學方程式：C20H42C10H22＋C10H20；(6)石油裂化的主要目的是__________________________________________________。