2025版高一化學(xué)必修第二冊（含不定項(xiàng)選擇）第八章 第一節(jié) 第2課時 煤、石油、天然氣的綜合利用

第2課時煤、石油、天然氣的綜合利用課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.以煤、石油、天然氣等化石燃料綜合利用為例,了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源的方法。(變化觀念與平衡思想)2.認(rèn)識化學(xué)對于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發(fā)揮的作用,體會化學(xué)對促進(jìn)人與自然和諧相處的意義。在實(shí)踐中逐步形成節(jié)約成本、循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境等觀念。(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)厘清重點(diǎn)能舉例說明重要資源和能源的主要類型、成分和用途突破難點(diǎn)對資源的開發(fā)和能源的使用方案進(jìn)行評價學(xué)習(xí)任務(wù):煤、石油、天然氣的綜合利用必備知識·導(dǎo)學(xué)一、煤的綜合利用1.煤的組成——有機(jī)物+少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物

煤直接燃燒產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、廢氣。污染環(huán)境且燃燒效率低!2.煤的綜合利用包括煤的干餾、煤的氣化和煤的液化。(1)煤的干餾將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解的過程,又稱煤的焦化,是復(fù)雜的物理和化學(xué)變化過程。煤干餾的主要產(chǎn)品和用途產(chǎn)品出爐煤氣煤焦油焦炭焦?fàn)t氣粗氨水粗苯主要成分氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳氨、銨鹽苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚類、萘瀝青碳用途氣體燃料、化工原料化肥、炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料筑路材料、碳素電極冶金、合成氨造氣、電石、燃料(2)煤的氣化①概念:將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。②主要反應(yīng):工業(yè)制水煤氣的方法為C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。[思考]為什么不小心將少量水灑在燒得通紅的煤上時,火不但沒有熄滅,反而燒得更旺?提示:發(fā)生煤的氣化,燒得通紅的煤與水蒸氣反應(yīng)生成可燃性氣體H2和CO,氣體燃燒效率高于固態(tài)的煤,所以燃燒更旺。(3)煤的液化①概念:將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程,屬于化學(xué)變化。②分類:③主要反應(yīng):C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)二、石油和天然氣的綜合利用1.石油的綜合利用(1)石油的分餾(物理變化)通過分餾來分離石油中沸點(diǎn)不同的組分,將復(fù)雜的混合物分離成簡單混合物。(2)石油的裂化(包括“熱裂化”和“催化裂化”,區(qū)別在于是否使用催化劑)①裂化目的:提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量②裂化原理:原料:重油(如石蠟)產(chǎn)物:汽油、煤油、柴油、潤滑油等③例子:[思考]如何區(qū)分直餾汽油和裂化汽油?提示:分餾所得汽油主要為烷烴,不能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色。裂化所得汽油為烷烴與烯烴等不飽和烴,能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色。(3)石油的裂解(深度裂化)①原理:重油在催化劑、加壓、更高溫下,經(jīng)更多步斷裂變成短鏈烴(主要為C4及以下)。②裂解的目的:獲得乙烯、丙烯、甲烷、丁烯等重要化工基本原料。注:石油裂解是目前生產(chǎn)乙烯的主要方法(乙烯產(chǎn)量:衡量國家石油化工發(fā)展的水平)。(4)石油的催化重整①概念:石油在加熱和催化劑的作用下,結(jié)構(gòu)調(diào)整,使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。②目的:a.提高所得汽油的質(zhì)量;b.獲得副產(chǎn)物氫氣;c.獲得苯、甲苯等重要的化工原料。2.天然氣的綜合利用三、化石能源與合成高分子材料1.三大合成高分子材料:塑料、合成橡膠、合成纖維。2.合成高分子材料的方法(1)乙烯的加聚:(2)丙烯的加聚:判對錯·通教材判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)在一定條件下,煤可以和氫氣直接反應(yīng)生成液體燃料。 (√)提示:煤與氫氣直接反應(yīng)生成液體燃料,該過程為煤的直接液化。(2)把煤加強(qiáng)熱使之分解的過程為煤的干餾。 (×)提示:煤的干餾是煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程,也叫煤的焦化。(3)石油是混合物,其分餾產(chǎn)品汽油為純凈物。 (×)提示:石油的分餾產(chǎn)品也是混合物。(4)石油的裂化和裂解原理相同,目的也相同。 (×)提示:石油裂化的目的是提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量,石油裂解的目的是獲得基本化工原料如乙烯、丙烯、甲烷等。(5)石油在加熱和催化劑的作用下,可通過結(jié)構(gòu)調(diào)整,獲取苯、甲苯等環(huán)狀烴。 (√)提示:催化重整的目的是使鏈狀烴轉(zhuǎn)化成環(huán)狀烴。故可以獲得苯、甲苯等環(huán)狀烴。核心要點(diǎn)·歸納煤、石油、天然氣的利用1.化學(xué)“三餾”的比較名稱原理特點(diǎn)干餾隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解的過程屬于化學(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2.化學(xué)中“兩裂”的比較名稱定義目的裂化在一定條件下,把相對分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對分子質(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學(xué)力診斷·測評下列關(guān)于煤、石油、天然氣等資源的說法不正確的是 ()A.煤的綜合利用中,煤的氣化就是把煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程B.丁烷經(jīng)催化裂解后,只能生成2種氣態(tài)烴C.天然氣是一種清潔燃料D.石油是混合物,利用分餾將石油中各組分分離【解析】選B。煤的綜合利用中,煤的氣化就是把煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程,生成CO和H2,A正確;丁烷經(jīng)催化裂解后,可得到甲烷、丙烯、乙烷、乙烯等氣體,B錯誤;天然氣燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水,不污染環(huán)境,故C正確;石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物,利用石油中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離的過程叫分餾,D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.某研究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬石油的煉制,設(shè)計了如圖所示的裝置。下列說法錯誤的是 ()A.碎瓷片有催化作用B.B、C中溶液均褪色,反應(yīng)類型相同C.石蠟油是石油減壓蒸餾的產(chǎn)物D.結(jié)束反應(yīng)時,先撤出導(dǎo)管,再停止加熱【解析】選B。實(shí)驗(yàn)中,裝置A中碎瓷片有催化作用,有助于石蠟油分解,A正確;裝置B中酸性高錳酸鉀溶液褪色是因?yàn)榉纸馍傻南N發(fā)生氧化反應(yīng),裝置C中溴的四氯化碳溶液褪色是因?yàn)榉纸馍傻南N發(fā)生加成反應(yīng),反應(yīng)類型不相同,B錯誤;石蠟油是石油減壓蒸餾的產(chǎn)物,C正確;結(jié)束反應(yīng)時,應(yīng)先撤出導(dǎo)管,再停止加熱,防止因溫度變化出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象,D正確。2.(2024·濰坊高一檢測)下列說法不正確的是()A.煤的干餾可得到甲烷、苯和氨等物質(zhì)B.煤液化后可以得到甲醇等液體燃料C.煤經(jīng)氣化和液化兩個物理變化過程,可變?yōu)榍鍧嵞茉碊.根據(jù)煤的干餾產(chǎn)品,可推知煤中含有C、H、O、N等元素【解析】選C。煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程,可得到甲烷、苯和氨等物質(zhì),故A正確;煤的液化是用煤制取甲醇、液態(tài)烴等液體燃料的過程,屬于化學(xué)變化,故B正確;煤的氣化指的是將煤在高溫下與水蒸氣接觸轉(zhuǎn)變?yōu)樗簹?一氧化碳和氫氣)的過程,煤的液化指的是把煤轉(zhuǎn)化成甲醇等液體燃料的過程,二者均屬于化學(xué)變化,故C錯誤;煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程,煤的干餾產(chǎn)品有焦?fàn)t氣(H2、CH4、C2H4、CO)、煤焦油(苯、甲苯、酚類等)、粗氨水、粗苯和焦炭,則可推知煤中含有C、H、O、N等元素,故D正確。3.有關(guān)石油的煉制的說法不正確的是 ()A.石油的分餾屬于物理變化,裂化和裂解屬于化學(xué)變化B.裂化汽油不能用作提取溴的萃取劑C.直餾汽油(分餾產(chǎn)物)和裂化汽油的主要成分都是烷烴D.裂化的目的是得到更多的輕質(zhì)油,裂解的目的是獲得乙烯、丙烯等基本化工原料【解析】選C。石油的分餾為物理變化,石油的裂化和裂解為化學(xué)變化,故A正確;裂化汽油中含有烯烴,會與溴發(fā)生加成反應(yīng),不能作為提取溴的萃取劑,故B正確;直餾汽油的主要成分為飽和烴,裂化汽油含有部分烯烴等不飽和烴,故C錯誤;石油裂化的目的是提高輕質(zhì)燃料的產(chǎn)量,石油裂解的目的是獲得乙烯、丙烯等基本化工原料,故D正確。學(xué)情檢測·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(雙選)下列說法不正確的是 ()A.石油只含C、H兩種元素,是多種烴的混合物B.天然氣和液化石油氣的主要成分相同C.石油和天然氣的主要成分都是碳?xì)浠衔顳.石油催化重整的主要目的是調(diào)整烴的結(jié)構(gòu)獲得芳香烴【解析】選A、B。石油主要是多種烴的混合物,除了C、H兩種元素外還含有極少量的其他元素,A不正確;天然氣的主要成分是甲烷,液化石油氣的主要成分是小分子烴,如丙烷、丁烷等,B不正確;天然氣的主要成分是甲烷,石油是多種烴類的混合物,都屬于碳?xì)浠衔?C正確;石油的催化重整是在加熱和催化劑作用下調(diào)整烴的結(jié)構(gòu)使直鏈烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴,獲得芳香烴,D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·寧波高一檢測)于謙在《詠煤炭》中寫道:“鑿開混沌得烏金,藏蓄陽和意最深。爝火燃回春浩浩,洪爐照破夜沉沉……”,下列有關(guān)說法錯誤的是 ()A.煤的干餾是化學(xué)變化,煤的液化是物理變化B.煤是由有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物C.煤燃燒前的脫硫處理是為了防止污染空氣D.煤經(jīng)過氣化和液化可轉(zhuǎn)化為清潔燃料【解析】選A。煤的干餾是指煤在隔絕空氣條件下加強(qiáng)熱使之分解的過程,煤的液化是用煤來生產(chǎn)甲醇等液態(tài)燃料,故煤的干餾和液化均是化學(xué)變化,A錯誤;煤是由多種有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜的混合物,主要成分為碳,B正確;煤中含硫,燃燒會產(chǎn)生大氣污染物,故煤燃燒前的脫硫處理是為了防止污染空氣,C正確;煤的氣化是用煤來生產(chǎn)水煤氣,煤的液化是用煤來生產(chǎn)甲醇等液態(tài)燃料,可轉(zhuǎn)化為清潔能源,D正確。2.我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,這對于改善環(huán)境,實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。碳中和是指CO2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是()A.將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料B.大規(guī)模開采可燃冰作為新能源C.通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇【解析】選D。A.將