煤、石油和天然气的综合利用-讲义

高中化学人教版（2019）必修第二册

【8.1.2煤、石油和天然气的综合利用】【学习要点】

煤的综合利用

石油的综合利用

【知识梳理】

1.煤的综合利用煤的组成：由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物。以碳元素为主，还含有氢、氧、氮、硫等元素。煤的综合利用①煤的干馏（煤的焦化）：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，工业上也称为煤的焦化。产品主要成分用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、染料②煤的气化：把煤转化为可燃性气体的过程。制水煤气的反应为③煤的液化：把煤转化为液体燃料的过程直接液化：煤+氢气→液体燃料间接液化：煤+水→CO+H2甲醇

2.天然气的综合利用天然气：主要成分为甲烷（CH4），作为化工原料它主要用于合成氨和生产甲醇（CH3OH）天然气燃烧的主要产物是CO2和H2O，所以它是一种清洁能源。天然气水合物①主要成分：甲烷水合物，其组成可表示为CH4·nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。②特点：天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为“可燃冰”。它被认为是21世纪的高效清洁能源。但是，储量巨大的天然气水合物的分解和甲烷释放，可能会诱发海底地质灾害，加重温室效应。

3.石油的综合利用石油的组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂石油的分馏①概念：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程②主要产品：汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油石油的裂化和裂解通过石油裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。另外，石油在加热和催化剂的作用下，可使链状烃转化为环状烃，如苯或甲苯等。

【典例分析】

例1.煤和石油等化石燃料对促进社会经济发展起到了重要的作用，这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。请回答下列问题：（1）石油分馏是石油炼制的重要环节，这种操作是在________(填设备名称)内完成的。工业上通常使用的分馏石油的方法有常压分馏和________，分馏的目的是________。（2）石油不仅是重要的燃料，还是重要的化工原料的来源，如利用石油生产乙烯。为了使石油分馏产物进一步生成更多的乙烯、丙烯等短链烃而采取________措施。（3）目前石油资源逐渐匮乏，人们把目光聚集到储量相对丰富的煤上。目前煤综合利用的主要方法是________、________和煤的气化，煤气化涉及的化学方程式：C＋O2CO2；2C＋O22CO;________(写出第三个化学方程式)。

【答案】（1）分馏塔；减压分馏；为了获得沸点不同的各种成分

（2）高温裂解

（3）煤的干馏；煤的液化；C＋H2O(g)CO＋H2【解析】(1)石油分馏是在分馏塔中完成的，分馏的种类有常压分馏和减压分馏(注意：不是加压分馏！)，这种分馏是物理变化。(2)为了获得化工原料乙烯，往往对石油进行裂解，需要较高的温度(700～1000℃)，这种反应属于化学反应。(3)煤的干馏是化学变化，这是煤的综合利用；而煤的气化、液化也是近年来煤综合利用的重要方法。

例2.海水中有丰富的资源，多种多样的海洋动物和植物，海底有丰富的矿藏、石油、天然气等，此外，海水中还含有大量的电解质，它们电离产生Cl﹣、Br﹣、I﹣、SO42﹣、Na+、Mg2+、Ca2+等，都是重要资源．开发和利用海水资源是当前科学研究的一项重要任务，如图是某化工厂对海水资源综合利用的示意图：请根据以上信息回答下列问题：（1）写出步骤②、⑧分离提纯的方法：②________⑧________．（2）步骤⑦分离提纯过程中需要选用的玻璃仪器除烧杯外，还需要的仪器是________．（3）D具有杀菌消毒的作用，请写出反应④的化学方程式________．（4）初步提纯后的粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42﹣等杂质，精制时所用的试剂为：①盐酸

②氯化钡溶液

③氢氧化钠溶液

④碳酸钠溶液，下列试剂添加顺序合理的是

．A.②③④①

B.③④②①

C.④③②①

D.③②④①（5）若用来提取Br2，反应⑤所用的氧化剂的来源较合理的是

．A.从外地购买

B.在当地新建生产厂

C.从本厂生产烧碱处循环（6）流程⑥将溴单质从水溶液中分离出来是基于溴单质具有________性，该方法对比有机溶剂萃取法的优点是________．【答案】（1）过滤；蒸馏

（2）分液漏斗

（3）Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O

（4）A,D

（5）C

（6）挥发；经济，环保，方便【解析】解：（1）操作②是分离溶液和固体，用过滤操作，所以步骤②为过滤，粗盐经提纯化学处理后过滤可得到氯化钠溶液，⑦为碘的萃取和分液，⑧为从有机溶剂中提取碘单质，需要蒸馏；（2）步骤②分离提纯方法为萃取，需要选用主要玻璃仪器为分液漏斗、烧杯；

（3）反应④是氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸、氯化钠和水，分液的化学方程式为：Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；

（4）因用蒸发结晶的方法可以从海水中获得食盐，镁离子用氢氧根离子沉淀，加入过量的石灰乳可以将镁离子沉淀，硫酸根离子用钡离子沉淀，加入过量的氯化钡可以将硫酸根离子沉淀，至于先除镁离子，还是先除硫酸根离子都行，钙离子用碳酸根离子沉淀，除钙离子加入碳酸钠转化为沉淀，但是加入的碳酸钠要放在加入氯化钡之后，这样碳酸钠会除去反应剩余的氯化钡，离子都沉淀了，在进行过滤，最后再加入盐酸除去反应剩余的氢氧根离子和碳酸根离子，所以添加试剂的顺序为②③④①或③②④①；

（5）若用来提取Br2，反应⑤所用的气态氧化剂为氯气，本厂生产烧碱为电解氯化钠溶液，产物中有氯气，本厂生产镁单质、钠单质，通过电解无水氯化镁、氯化钠得到的产物为镁、钠和氯气；

（6）溴单质具有挥发性，将溴单质从混合物中分离出来是基于溴单质的挥发性，该方法对比有机溶剂萃取法的优点是不需要试剂，无污染，操作和设备方便；

故答案为：（1）过滤，蒸馏；（2）分液漏斗；（3）Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O；（4）AD；（5）C；（6）挥发，经济，环保，方便；

【能力提升】

1.煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料．下列关于它们的综合利用叙述不正确的是（

）A.

以煤、石油和天然气为主要原料生产的合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维

B.

煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源

C.

石油的裂解是为了提高轻质油（例如汽油）的产量

D.

天然气的主要成分是甲烷，属于不可再生资源2.煤、石油、天然气是重要的能源和化工原料，下列说法正确的是（

）A.

石油裂解得到的汽油是纯净物

B.

石油产品都可用于聚合反应

C.

水煤气是通过煤的液化得到的气态燃料

D.

天然气是清洁燃料3.下列关于煤、石油和天然气及其相关产品的叙述错误的是（）A.

液化天然气（LNG）和罐装液化石油气（LPG）主要成分都属于烃类

B.

煤经过干馏可以得到焦炭和煤焦油等产品，分馏煤焦油可以获得多种芳香烃

C.

石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量

D.

石油的分馏、煤的液化、煤的气化属于物理变化4.下列关于石油、煤、天然气等化石能源的说法正确的是（

）A.

石油产品﹣﹣直馏汽油和裂化汽油的成分相同

B.

获得上述化石能源的过程均为化学变化

C.

水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料

D.

天然气是一种清洁能源5.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

【参考答案】

1.【答案】C【解析】解：A．合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料；以石油、煤和天然气为主要原料生产的材料属于有机合成材料，如：塑料、合成橡胶、合成纤维，故A正确；B、因煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源，故B正确；

C、根据石油裂化是提高轻质液体燃料的产量和质量，而石油裂解的目的是为了获得乙烯、丙烯、1，3﹣丁二烯等气态短链烃等，故C错误；

D．天然气的主要成分是甲烷，属于不可再生资源，故D正确；

故选C．

2.【答案】D【解析】解：A．裂解汽油主要成分为C6～C9烃类，有时也包含C5烃以及C9以上重质烃类，故A错误；B．只有含有双建或三键的物质才可以用于聚合反应，石油分馏产品为烷烃，不能发生聚合反应，故B错误；

C．水煤气是通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢气，不是煤的液化，是煤的气化，故C错误；

D．天然气的燃烧产物是二氧化碳和水，对环境污染小，是一种清洁的化石燃料，故D正确．

故选D．

3.【答案】D【解析】解：A．天然气主要成分是甲烷，液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷，都是烃，都能燃烧，故A正确；B．煤经过干馏可以得到焦炭和煤焦油等产品，煤焦油中含多种芳香烃，分馏煤焦油可以获得多种芳香烃，故B正确；

C．石油裂化的主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量，故C正确；

D．煤的气化是将其转化为可燃性气体的过程，属于化学变化；煤的液化是使煤与氢气作用生成液体燃料，属于化学变化，故D错误．

故选D．

4.【答案】D【解析】解：A．直馏汽油的成分是