8.1自然资源的开发利用第2课时学案高一下学期化学人教版

第2课时煤、石油和天然气的综合利用素养要求1.结合石油化工等实例了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。2．以煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。3．认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。一、煤的组成和加工1．煤的组成2．煤的加工方法及产品二、天然气的组成和利用三、石油的组成和加工四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料1．三大合成材料：________、________、________，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。2．随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也给人类社会造成了巨大的环境压力。提醒化石燃料也称矿石燃料，其包括的天然资源为煤炭、石油、天然气、可燃冰、页岩气等，是不可再生资源。【学而思】1.汽油是我们生活中不可或缺的物质，汽油可以通过石油分馏得到或者通过重油裂化得到。分馏汽油和裂化汽油有何区别？如何区分二者？2．煤的气化、液化和干馏是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？[即时练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)煤、石油、天然气的化学成分相同。()(2)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。()(3)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。()(4)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。()(5)天然气的主要用途就是作燃料。()(6)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。()2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是()A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C．将煤变为煤饼作燃料D．将石油裂解制得乙烯等化工原料3．下列说法错误的是()A．石油主要是由烃组成的混合物B．①主要发生物理变化C．②包括裂化、裂解等过程D．③是加成反应，产物名称是二溴乙烷4．下列说法正确的是()A．煤是各种芳香烃组成的混合物B．煤是由非常复杂的无机物和有机物组成的化合物C.煤的干馏可以得到焦炉气、煤焦油、焦炭等产品，该过程属于物理变化D．煤里主要含有碳及少量其他元素与矿物，但绝大多数都含硫，在工业上，大量燃烧含硫煤是造成酸雨的主要原因之一5．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。“碳中和”是指CO2的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是()A．将重质油裂解为轻质油作为燃料B．大规模开采可燃冰作为新能源C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染D．研发催化剂将CO2还原为甲醇目标煤和石油的常见加工方法例1.石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是()A．仪器W的名称：圆底烧瓶B．碎瓷片的作用：催化剂C．冷却水的流向：X进水，Y出水D．收集到的60～150℃的馏分为混合物例2.煤是一种重要能源，工业上常把煤进行气化和液化处理，变为清洁能源。由水蒸气和炽热的无烟煤作用可得水煤气，水煤气是混合气体，主要由两种无色无味气体组成，是重要的工业原料。(1)在工业生产水煤气时，燃料层的温度会下降，这说明______________________。(2)提出猜想：水煤气的成分可能是①__________和氢气，②________和氢气(填化学式)；提出以上猜想的依据是______________________________。设计实验：请从下列装置中选择一种，设计简单的实验证明猜想。(3)你选择的装置是(填字母代号)________。(4)实验结论：如果__________________，那么猜想________(填序号)合理。关键能力“三馏”“二裂”“五气”的比较1．“三馏”的比较干馏蒸馏分馏原理隔绝空气、高温下使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同目的获得煤或木材的分解产物使混合物中沸点较低的组分挥发而达到分离或提纯的目的使多组分混合物分离为两种或多种馏分而达到分离的目的产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点相近的各组分组成的混合物(称为馏分)反应类型化学变化物理变化物理变化两点提醒：1.蒸馏和分馏是物理变化，煤的焦化、气化和液化都是化学变化。2．石油分馏的每种馏分仍为混合物。2．“二裂”的比较方法原料原理目的裂化重油在一定条件下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的烃提高轻质液体燃料油的产量，特别是提高汽油的产量裂解(深度裂化)石油的分馏产品(包括石油气)在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量的液态烃获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料关系裂解是深度裂化归纳1.石油裂解的温度高于石油裂化的温度。2．石油裂解主要产品的碳原子数小于石油裂化的。3．裂解相当于深度裂化。4．由石油裂化和裂解可知，烃能够在一定条件下发生分解反应。3．“五气”的比较[对点练]1．下列说法中错误的是()A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.焦炭是煤干馏的一种重要产品D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来2．下列说法不正确的是()A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠B．煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物D．以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维3．于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深，爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”。下列有关说法错误的是()A．煤的干馏是化学变化，煤的液化是物理变化B．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物C．煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气D．煤经过气化和液化可转化为清洁燃料4．下图是实验室干馏煤的装置图，结合下图回答问题。(1)指出图中仪器名称：a__________________；b________________________________；c__________________；d_________________________________。(2)装置c的作用是__________________________________________________，d中的液体有________和________。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。(3)e处点燃的气体是________，火焰的颜色是________色。(4)下列叙述错误的是________。A．煤发生了化学变化B．d中液体显碱性C．d中液体不分层第2课时煤、石油和天然气的综合利用知识基础一、1．有机物无机物CH、O、N、S2．隔绝空气加强热使之分解煤的焦化焦炉气煤焦油可燃性气体C＋H2O(g)高温=CO＋二、CH4燃料三、碳氢化合物石油中各组分沸点的不同链状烃环状烃四、1．塑料合成橡胶合成纤维【学而思】1．提示：分馏汽油是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃；可用溴的四氯化碳溶液区分它们。2．提示：煤的干馏、煤的气化和煤的液化都属于化学变化，物质的三态变化属于物理变化。[即时练]1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√2．答案：C3．答案：D4．解析：煤是由无机物和有机物组成的混合物，煤中并无各种芳香烃，而是其发生化学变化以后的干馏产物煤焦油中含有芳香烃。煤中含有的硫在燃烧时转化为SO2，会造成环境问题，故燃烧之前应进行脱硫处理。答案：D5．解析：无论是重质油还是轻质油，燃烧时均会产生大量CO2，A错误；可燃冰中的甲烷燃烧也会产生大量的CO2，B错误；减少煤燃烧产生的污染与碳中和无关，C错误；将CO2转化为甲醇可促进碳中和，D正确。答案：D核心素养[例1]解析：仪器W的名称是蒸馏烧瓶，A错误；碎瓷片的作用是防止暴沸，不是催化剂，B错误；冷凝管中冷却水从下口通入，从上口流出，故X是出水口，Y是进水口，C错误；石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分，都是多种烃的混合物，D正确。答案：D[例2]解析：(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应，则随着反应的进行燃料层的温度会下降。(2)根据质量守恒定律，元素的种类在化学反应前后没有变化，由此可以推测水煤气的成分可能是CO和氢气或CO2和氢气。(3)二氧化碳一般用澄清的石灰水检验。(4)如果石灰水不变浑浊，那么成分可能是CO和氢气；如果石灰水变浑浊，那么成分可能是CO2和氢气。答案：(1)碳和水蒸气的反应是吸热反应(2)COCO2化学反应前后元素种类不变(3)B(4)澄清石灰水不变浑浊①(或澄清石灰水变浑浊②)(注：第(2)问CO与CO2两空可调换位置，与第(4)问两空答案对应合理即可)[对点练]1．解析：石油通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃，提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素，并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物，可以生产芳香族化合物苯和甲苯。答案：D2．解析：植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物，不属于碳氢化合物。答案：C3．答案：A4．解析：煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气，出炉煤