煤、天然氣和石油的綜合利用課件下學(xué)期高一化學(xué)人教版必修第二冊(cè)

第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第2課時(shí)煤、石油和天然氣的綜合利用

迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時(shí)它們也是重要的化工原料。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)。煤石油天然氣【情境思考】了解煤、石油和天然氣的組成及綜合利用。通過煤、石油和天然氣的綜合利用，建立可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念，并能對(duì)與此有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題做出正確的價(jià)值判斷。（科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任）煤的組成煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。（1）煤的干餾

（2）煤的氣化（3）煤的液化煤的綜合利用主要途徑一、煤的綜合利用【探究導(dǎo)學(xué)】晶胞結(jié)構(gòu)示意圖，對(duì)比(a)和(c)的差異可知，(a)圖所示的LiFePO4的晶胞中，小中物質(zhì)主要是水,則淡水的出口為b出口,故C正確;根據(jù)B項(xiàng)的分析,戊室收集到③NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率比為2：2：1的狀態(tài)mol·L-1=2.3×10-2mol·L-1,即剩余c(F-)=2.3×10-2mol·L-1,而體積入100mLNH4F溶液,使Ca2+恰好沉淀完全即溶液中c(Ca2+)=1×10-5mol·L-1,可為V2O5·xH2O,隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Fe3+、MnO2具有氧化性,Fe2+具有還原性,則VO+和VO2+被氧化成的同時(shí)還有Fe2+被氧①改變化學(xué)反應(yīng)速率：改變反應(yīng)物的溫度、溶液中溶質(zhì)的濃度、氣體壓強(qiáng)(或濃度)、固體表面積以及催化劑的合理使用等；為V2O5·xH2O,隨濾液②可除去金屬離子K+、Mg2+、Na+、Mn2+,以及部分的Fe3+、若向足量新制氫氧化銅中加入少量甲醛，充分反應(yīng)，甲醛的氧化產(chǎn)物不是甲酸

煤的綜合利用方式產(chǎn)品主要成分用途出爐煤氣焦?fàn)t氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳?xì)怏w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、燃料煤干餾的主要產(chǎn)品和用途①干餾概念將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程主要產(chǎn)品焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦?fàn)t氣【思考】“煤中含有甲苯、二甲苯等芳香烴，通過煤的干餾可以得到它們”，這句話對(duì)嗎？為什么？【提示】錯(cuò)誤，煤中沒有甲苯、二甲苯，通過煤的干餾這種復(fù)雜的化學(xué)變化可以得到它們。

煤的氣化：將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)是碳與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣（CO、H2)。煤的液化C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)高溫直接液化：煤與氫氣作用生成液體燃料。間接液化：煤→CO+H2

甲醇。②煤的氣化和液化主要目的：通過煤的氣化和液化可以實(shí)現(xiàn)煤的清潔利用，還可以生產(chǎn)化工原料。催化劑【思考交流】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：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(xué)變化。煤的綜合利用煤的綜合利用出爐煤氣煤焦油焦炭可燃性氣體液體燃料水煤氣干餾氣化+H2直接液化液化苯、甲苯等H2O（g）水煤氣催化劑甲醇催化劑+H2O間接液化【小結(jié)】0.002mol,所以NOSO4H消耗的n()=0.06L×0.1000mol·L-1-0.002mol面中心，Na(Ⅱ)位于四個(gè)側(cè)面上，Al位于頂點(diǎn)和體心。(1)煤的狀態(tài)液分別為酸性和堿性,B正確;光照過程中陽極區(qū)反應(yīng)式為4OH--4e-====2H2O+O2↑,通過離子交換膜d生成硫酸,為陰離子交換膜,故B正確;濃差電池中,Cu(1)電極(1)氧化反應(yīng)：①所有的有機(jī)物的燃燒均為氧化反應(yīng)。②烯烴、炔烴和苯的同(NH4)2Ni(SO4)2。答案：(1)①2②<(2)①0.6mol·L－1·min－1②80%③>其他條件相同時(shí)，曲線Ⅱ先達(dá)到平衡，則溫度高于曲線Ⅰ，說明溫度升高，CO2的產(chǎn)率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小【解析】本題主要考查化學(xué)與藥品之間的關(guān)系,側(cè)重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)知能力。乙醇和水均含有羥基,二者能互溶,A項(xiàng)正確;NaClO具有較強(qiáng)的氧化性,通過氧化滅活病毒,B項(xiàng)正確;過氧乙酸的分子式為C2H4O3,相對(duì)分子質(zhì)量為2×12+1×4+3×16=76,C項(xiàng)正確;氯仿(CHCl3)的化學(xué)名稱是三氯甲烷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。另取10.00mL溶液A,加入足量的BaCl2溶液,得到白色沉淀4.66g,則n()共價(jià)鍵是1.5個(gè)，該晶體中n(N)與n(N—N)之比為2∶3；這種高聚氮N—N鍵的鍵(2)根據(jù)已知CoCl2·6H2O熔點(diǎn)為86℃,加熱至110～120℃時(shí)失去結(jié)晶水變成無水氯化鈷,故CoCl2·6H2O常用減壓烘干法烘干,原因是降低烘干溫度,防止產(chǎn)品熔化或分解失去結(jié)晶水變成無水氯化鈷。在設(shè)計(jì)離子導(dǎo)體中有機(jī)溶劑的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮解析：(1)①根據(jù)蓋斯定律，由已知中兩式相減后除2可得：3FeO(s)＋H2O(g)===Fe3O4(s)＋H2(g)ΔH＝＋84.9kJ·mol－1。②從反應(yīng)過程看，F(xiàn)e3O4催化了水的分解。天然氣主要成分甲烷作用燃料化工原料合成氨生產(chǎn)甲醇二、

天然氣的綜合利用【多識(shí)一點(diǎn)】你了解西氣東輸嗎？（科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任）三、石油的綜合利用石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。石油的分餾石油的催化裂化石油裂解（深度裂化）石油催化重整石油的綜合利用

石油的綜合利用途徑：利用石油中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離①分餾原理產(chǎn)品常壓：石油氣、汽油、煤油、柴油、重油減壓：柴油、燃料油、石蠟、潤(rùn)滑油、瀝青②裂化目的：提高汽油的產(chǎn)量原理：C16H34十六烷C8H18辛烷＋C8H16辛烯

石油的綜合利用途徑目的：生產(chǎn)乙烯等氣態(tài)化工原料③裂解原理：C8H18辛烷C4H10丁烷＋C4H8丁烯C4H10丁烷C2H6乙烷＋C2H4乙烯C4H10丁烷CH4甲烷＋C3H6丙烯④催化重整目的：使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴產(chǎn)品：苯或甲苯等化工原料1.石油的分餾分為常壓蒸餾和減壓蒸餾，二者有何不同？【提示】（1）原料不同：常壓蒸餾的原料是精煉后的原油，而減壓蒸餾的原料是重油。（2）產(chǎn)物不同：常壓蒸餾的產(chǎn)品主要有石油氣、汽油、煤油、柴油等。而減壓蒸餾的主要產(chǎn)品是柴油、潤(rùn)滑油、石蠟、瀝青等。直餾汽油【思考交流】【概念辨析】比較蒸餾、分餾、干餾蒸餾分餾干餾操作過程原理目的加熱和冷凝加熱和冷凝隔絕空氣加強(qiáng)熱物理變化物理變化復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化分離精煉加工煤Na2SO4+11H2O,其離子反應(yīng)方程式為+8LiCoO2+22H+====2+8Li++8Co2+質(zhì)量為=18g·mol-1,M應(yīng)為,則化學(xué)式為Fe2+和Fe3+數(shù)目分別為x和y，則列方程組：x+y=1，0.8125+2x+3y+5=4×2，解得x=0.8125，y=0.1875，則Li1-xFePO4中n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.8125∶可知n(NOSO4H)=0.004mol×=0.01mol,所以樣品的純度為為200mL,則可知所加c(NH4F)=0.02mol·L-1+2×2.3×10-2mol·L-1=6.6×個(gè)棱心的Li+，少0.75個(gè)Li+，結(jié)合上一個(gè)空的分析可知，LiFePO4晶胞的化學(xué)式過陽膜進(jìn)入產(chǎn)品室,與通過陰膜進(jìn)入產(chǎn)品室的反應(yīng)生成1molH3BO3,正=0，則N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，N原子采取sp2雜化，則其空間構(gòu)型解析：丙容器投入4molNH3，采用“極限轉(zhuǎn)化法”轉(zhuǎn)化為2molN2、6molH2，是甲容器的2倍，若平衡不移動(dòng)，則c3＝2c1，由于丙容器相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，所以丙容器中氨的濃度大于甲容器中氨濃度的2倍，即c3＞2c1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；甲容器投入1molN2、3molH2，乙容器投入2molNH3，則甲容器與乙容器是完全等效的，根據(jù)蓋斯定律可知，甲容器與乙容器的反應(yīng)的能量變化之和為92.4kJ，故a＋b＝92.4，B項(xiàng)錯(cuò)誤；(2)小明同學(xué)做銀鏡實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，沒有得到光亮的銀鏡，而得到灰黑色的沉淀物，其可能原因是什么？液分別為酸性和堿性,B正確;光照過程中陽極區(qū)反應(yīng)式為4OH--4e-====2H2O+O2↑,液分別為酸性和堿性,B正確;光照過程中陽極區(qū)反應(yīng)式為4OH--4e-====2H2O+O2↑,①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO21.有關(guān)銀鏡反應(yīng)2.試總結(jié)石油的催化裂化和裂解有哪些不同？（宏觀辨識(shí)與微觀探析）（3）目的不同：裂化的目的是提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量。而裂解的目的主要是獲得乙烯、丙烯為主的化工原料。（1）原料不同：催化裂化的原料是重油，裂解的原料是裂化產(chǎn)物或柴油等。（2）產(chǎn)物不同：催化裂化的產(chǎn)物主要是汽油、煤油、柴油。而裂解的主要產(chǎn)物是乙烯、丙烯、丁烯等氣態(tài)烯烴。裂化汽油四、煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)合成材料塑料、合成橡膠、合成纖維三大合成材料【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)】

生物質(zhì)資源的利用

人類對(duì)生物質(zhì)資源的開發(fā)利用具有悠久的歷史。古代人類在長(zhǎng)期實(shí)踐中學(xué)會(huì)了種植農(nóng)作物、用薪柴生火、釀酒、造醋、制作飴糖、植物藥用，等等?，F(xiàn)代科技的發(fā)展為開發(fā)利用生物質(zhì)資源奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。人們利用物理、化學(xué)和生物方法將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為材料（如木材、紙張）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。目前，我國(guó)可供開發(fā)利用的生物質(zhì)資源主要有農(nóng)業(yè)、林業(yè)產(chǎn)品的廢棄物（如農(nóng)作物秸稈、林木加工余料），生產(chǎn)和生活的廢棄物（如廚余垃圾、畜禽糞便）等。隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，以來自生物質(zhì)的纖維素、淀粉和油脂等為原料的化工生產(chǎn)路線，替代以煤、石油和天然氣為原料的路線，將是一條綠色的可持續(xù)發(fā)展途徑。煤、石油、天然氣的綜合利用干餾氣化液化分餾催化重整煤天然氣石油裂化裂解【課堂小結(jié)】1.國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)緊張形勢(shì)日益加劇，煤的漲價(jià)導(dǎo)致部分地區(qū)電荒，煤在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位由此可見一斑。下列關(guān)于煤的說法正確的是A.煤屬于有機(jī)化合物B.在物質(zhì)變化類型上，煤的干餾包含了物理變化和化學(xué)變化C.煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烴，煤是芳香烴的主要來源D.煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量不會(huì)增加，因此煤的氣化并無意義√【隨堂訓(xùn)練】【解析】煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物；苯和甲苯是煤中的某些干餾產(chǎn)物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干餾過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的；煤氣化后變成清潔高效的燃料，再燃燒可提高其利用率，意義重大。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.在一定條件下將煤氣化或液化生成氣體或液體燃料C.將煤制成煤球作燃料D.將石油裂解制得乙烯等化工原料√【解析】將煤制成煤球作燃料還是直接燃燒，并沒有綜合利用。3.關(guān)于煤和石油的綜合利用，下列說法正確的是A.煤中含有甲苯、二甲苯等有機(jī)物，可以通過干餾得到B.以煤為主要原料，可以合成甲醇C.石