2025版高一化学必修第二册（含不定项选择）第八章 第一节 第2课时 煤、石油、天然气的综合利用

第2课时煤、石油、天然气的综合利用课标定向目标定位1.以煤、石油、天然气等化石燃料综合利用为例,了解依据物质性质及其变化综合利用资源的方法。(变化观念与平衡思想)2.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。在实践中逐步形成节约成本、循环利用、保护环境等观念。(科学态度与社会责任)厘清重点能举例说明重要资源和能源的主要类型、成分和用途突破难点对资源的开发和能源的使用方案进行评价学习任务:煤、石油、天然气的综合利用必备知识·导学一、煤的综合利用1.煤的组成——有机物+少量无机物组成的复杂混合物

煤直接燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气。污染环境且燃烧效率低!2.煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。(1)煤的干馏将煤隔绝空气加强热使它分解的过程,又称煤的焦化,是复杂的物理和化学变化过程。煤干馏的主要产品和用途产品出炉煤气煤焦油焦炭焦炉气粗氨水粗苯主要成分氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳氨、铵盐苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯酚类、萘沥青碳用途气体燃料、化工原料化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料染料、医药、农药、合成材料筑路材料、碳素电极冶金、合成氨造气、电石、燃料(2)煤的气化①概念:将煤转化为可燃性气体的过程。②主要反应:工业制水煤气的方法为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。[思考]为什么不小心将少量水洒在烧得通红的煤上时,火不但没有熄灭,反而烧得更旺?提示:发生煤的气化,烧得通红的煤与水蒸气反应生成可燃性气体H2和CO,气体燃烧效率高于固态的煤,所以燃烧更旺。(3)煤的液化①概念:将煤转化为液体燃料的过程,属于化学变化。②分类:③主要反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)二、石油和天然气的综合利用1.石油的综合利用(1)石油的分馏(物理变化)通过分馏来分离石油中沸点不同的组分,将复杂的混合物分离成简单混合物。(2)石油的裂化(包括“热裂化”和“催化裂化”,区别在于是否使用催化剂)①裂化目的:提高轻质液体燃料的产量②裂化原理:原料:重油(如石蜡)产物:汽油、煤油、柴油、润滑油等③例子:[思考]如何区分直馏汽油和裂化汽油?提示:分馏所得汽油主要为烷烃,不能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色。裂化所得汽油为烷烃与烯烃等不饱和烃,能使酸性KMnO4溶液、溴水褪色。(3)石油的裂解(深度裂化)①原理:重油在催化剂、加压、更高温下,经更多步断裂变成短链烃(主要为C4及以下)。②裂解的目的:获得乙烯、丙烯、甲烷、丁烯等重要化工基本原料。注:石油裂解是目前生产乙烯的主要方法(乙烯产量:衡量国家石油化工发展的水平)。(4)石油的催化重整①概念:石油在加热和催化剂的作用下,结构调整,使链状烃转化为环状烃。②目的:a.提高所得汽油的质量;b.获得副产物氢气;c.获得苯、甲苯等重要的化工原料。2.天然气的综合利用三、化石能源与合成高分子材料1.三大合成高分子材料:塑料、合成橡胶、合成纤维。2.合成高分子材料的方法(1)乙烯的加聚:(2)丙烯的加聚:判对错·通教材判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)在一定条件下,煤可以和氢气直接反应生成液体燃料。 (√)提示:煤与氢气直接反应生成液体燃料,该过程为煤的直接液化。(2)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏。 (×)提示:煤的干馏是煤隔绝空气加强热使之分解的过程,也叫煤的焦化。(3)石油是混合物,其分馏产品汽油为纯净物。 (×)提示:石油的分馏产品也是混合物。(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轻质油的产量,石油裂解的目的是获得基本化工原料如乙烯、丙烯、甲烷等。(5)石油在加热和催化剂的作用下,可通过结构调整,获取苯、甲苯等环状烃。 (√)提示:催化重整的目的是使链状烃转化成环状烃。故可以获得苯、甲苯等环状烃。核心要点·归纳煤、石油、天然气的利用1.化学“三馏”的比较名称原理特点干馏隔绝空气加强热使物质分解的过程属于化学变化,产物为混合物蒸馏根据液态混合物中各组分沸点不同,加热使某一组分蒸发进行分离属于物理变化,产物为单一组分的馏出物分馏根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离属于物理变化,产物为沸点相近的各组分组成的混合物2.化学中“两裂”的比较名称定义目的裂化在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质油的产量,特别是提高汽油的产量裂解在高温下,使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃学力诊断·测评下列关于煤、石油、天然气等资源的说法不正确的是 ()A.煤的综合利用中,煤的气化就是把煤转化为可燃性气体的过程B.丁烷经催化裂解后,只能生成2种气态烃C.天然气是一种清洁燃料D.石油是混合物,利用分馏将石油中各组分分离【解析】选B。煤的综合利用中,煤的气化就是把煤转化为可燃性气体的过程,生成CO和H2,A正确;丁烷经催化裂解后,可得到甲烷、丙烯、乙烷、乙烯等气体,B错误;天然气燃烧产物为二氧化碳和水,不污染环境,故C正确;石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,利用石油中各组分沸点不同进行分离的过程叫分馏,D正确。【补偿训练】1.某研究性学习小组在实验室中模拟石油的炼制,设计了如图所示的装置。下列说法错误的是 ()A.碎瓷片有催化作用B.B、C中溶液均褪色,反应类型相同C.石蜡油是石油减压蒸馏的产物D.结束反应时,先撤出导管,再停止加热【解析】选B。实验中,装置A中碎瓷片有催化作用,有助于石蜡油分解,A正确;装置B中酸性高锰酸钾溶液褪色是因为分解生成的烯烃发生氧化反应,装置C中溴的四氯化碳溶液褪色是因为分解生成的烯烃发生加成反应,反应类型不相同,B错误;石蜡油是石油减压蒸馏的产物,C正确;结束反应时,应先撤出导管,再停止加热,防止因温度变化出现倒吸现象,D正确。2.(2024·潍坊高一检测)下列说法不正确的是()A.煤的干馏可得到甲烷、苯和氨等物质B.煤液化后可以得到甲醇等液体燃料C.煤经气化和液化两个物理变化过程,可变为清洁能源D.根据煤的干馏产品,可推知煤中含有C、H、O、N等元素【解析】选C。煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,可得到甲烷、苯和氨等物质,故A正确;煤的液化是用煤制取甲醇、液态烃等液体燃料的过程,属于化学变化,故B正确;煤的气化指的是将煤在高温下与水蒸气接触转变为水煤气(一氧化碳和氢气)的过程,煤的液化指的是把煤转化成甲醇等液体燃料的过程,二者均属于化学变化,故C错误;煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,煤的干馏产品有焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)、煤焦油(苯、甲苯、酚类等)、粗氨水、粗苯和焦炭,则可推知煤中含有C、H、O、N等元素,故D正确。3.有关石油的炼制的说法不正确的是 ()A.石油的分馏属于物理变化,裂化和裂解属于化学变化B.裂化汽油不能用作提取溴的萃取剂C.直馏汽油(分馏产物)和裂化汽油的主要成分都是烷烃D.裂化的目的是得到更多的轻质油,裂解的目的是获得乙烯、丙烯等基本化工原料【解析】选C。石油的分馏为物理变化,石油的裂化和裂解为化学变化,故A正确;裂化汽油中含有烯烃,会与溴发生加成反应,不能作为提取溴的萃取剂,故B正确;直馏汽油的主要成分为饱和烃,裂化汽油含有部分烯烃等不饱和烃,故C错误;石油裂化的目的是提高轻质燃料的产量,石油裂解的目的是获得乙烯、丙烯等基本化工原料,故D正确。学情检测·素养达标1.(双选)下列说法不正确的是 ()A.石油只含C、H两种元素,是多种烃的混合物B.天然气和液化石油气的主要成分相同C.石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物D.石油催化重整的主要目的是调整烃的结构获得芳香烃【解析】选A、B。石油主要是多种烃的混合物,除了C、H两种元素外还含有极少量的其他元素,A不正确;天然气的主要成分是甲烷,液化石油气的主要成分是小分子烃,如丙烷、丁烷等,B不正确;天然气的主要成分是甲烷,石油是多种烃类的混合物,都属于碳氢化合物,C正确;石油的催化重整是在加热和催化剂作用下调整烃的结构使直链烃转化为环状烃,获得芳香烃,D正确。【补偿训练】(2024·宁波高一检测)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【解析】选A。煤的干馏是指煤在隔绝空气条件下加强热使之分解的过程,煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料,故煤的干馏和液化均是化学变化,A错误;煤是由多种有机物和无机物组成的复杂的混合物,主要成分为碳,B正确;煤中含硫,燃烧会产生大气污染物,故煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气,C正确;煤的气化是用煤来生产水煤气,煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料,可转化为清洁能源,D正确。2.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【解析】选D。A.将