第一節(jié)自然資源的開發(fā)利用第3課時

煤、石油和天然氣的綜合利用第八章化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展學(xué)習(xí)目標與核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標：1．以煤、石油、天然氣等的開發(fā)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和能源的方法。2．結(jié)合石油化工等實例了解化學(xué)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，認識化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位。核心素養(yǎng)：1．通過對煤、石油、天然氣的綜合利用學(xué)習(xí)，認識化學(xué)對人類文明的偉大貢獻。培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的學(xué)科素養(yǎng)。2．通過運用所學(xué)的化學(xué)知識與方法解決煤、石油、天然氣等綜合利用中簡單的化學(xué)問題。培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的學(xué)科素養(yǎng)。燃料對我們來說并不陌生，你認識生活中的這些燃料嗎？你能區(qū)分這些燃料哪些是不可再生的化石燃料嗎？上述燃料中的煤、石油、天然氣就是人們常說的化石燃料?；剂鲜遣荒茉偕馁Y源。天然氣石油煤化石燃料

煤是非常重要的能源，也是冶金、化學(xué)工業(yè)的重要原料。

截至2011年，中國是世界上煤炭產(chǎn)量最大的國家，煤炭產(chǎn)量32.4億噸，相當(dāng)于18.004億噸油當(dāng)量，占世界比例高達48.3%；我國化石能源資源儲量中：煤炭占94%左右（山西省占全國的1/3）；石油資源儲量僅占5.4%，天然氣占0.6%。煤炭是我國最可靠的能源和化工原料，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在2050年以前不會改變。三、煤、石油和天然氣的綜合利用1.煤的組成及其綜合利用

褐煤泥煤無煙煤無機物——少量（無機鹽等)

有機物C

元素——為主H、O、N、S

等元素——少量COx、NOx、SO2

、

煙塵（1）煤的組成煤直接作燃料——利用率低并污染環(huán)境①

煤的干餾將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，叫做煤的干餾（工業(yè)也稱煤的焦化)（2）煤的綜合利用途徑煤的干餾過程發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭主要產(chǎn)物：出爐煤氣原理：干餾煤的實驗室裝置②

煤的氣化

在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。③

煤的液化

在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程。液化間接液化：煤CO+H2

甲醇C(s)＋H2O(g)====CO(g)＋H2(g)高溫水煤氣直接液化：煤+氫氣

液體燃料催化劑高溫、高壓CO+2H2CH3OH催化劑加熱、加壓2.天然氣的組成及其綜合利用天然氣主要成分是甲烷天然氣的綜合利用：（1）燃料——清潔能源（2）化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成兩碳或多碳有機化合物CH4＋H2OCO＋3H2催化劑高溫液化天然氣公交車天然氣灶可燃冰——未來的新能源海域可燃冰實物樣品陸地凍土區(qū)可燃冰實物樣品可燃冰外觀像冰，主要含有甲烷水合物(由甲烷分子和水分子組成)，還含少量二氧化碳等氣體。其在低溫和高壓條件下形成，一體積可燃冰可儲載100～200倍體積的甲烷氣體，具有能量高、燃燒值大等優(yōu)點。目前，可燃冰的開發(fā)尚處于試驗性開采階段。（1）石油的組成和物理性質(zhì)：按物質(zhì)來看：烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。（一般石油不含烯烴，從所含成分的狀態(tài)看，大部分是液態(tài)烴，在液態(tài)烴里溶有氣態(tài)烴和固體烴。）

石油主要是由多種碳氫化合物組成的混合物。按元素來看：碳、氫含量為97%--98%3.石油的組成及其綜合利用物理性質(zhì)：石油是一種黑褐色的粘稠狀物質(zhì)，有特殊氣味，比水輕，不溶于水，沒有固定沸點。（2）石油的綜合利用：①石油的分餾利用石油中各組分沸點的不同，通過加熱和冷凝，把石油（復(fù)雜的混合物）分成不同沸點范圍的產(chǎn)物（較簡單的混合物）的過程。常壓蒸餾:在常壓下進行的蒸餾叫常壓蒸餾。減壓蒸餾:在減壓下進行的蒸餾叫減壓蒸餾。（

減壓可降低碳氫化合物的沸點，

以防高級烴在高溫下發(fā)生分解結(jié)焦。）工業(yè)上石油分餾塔石油的分餾產(chǎn)品②石油的裂化和裂解裂化：在一定的條件下，將相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴的過程。在催化劑作用下進行的裂化叫做催化裂化。裂解：就是深度裂化。以比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)物(包括石油氣)

中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等短鏈烴的過程。C16H34十六烷C8H18辛烷＋C8H16辛烯催化劑加熱、加壓辛烷值是交通工具所使用的燃料(汽油)抵抗震爆的指標，辛烷值高低與汽油質(zhì)量沒有直接關(guān)系，汽油的標號高表示抗爆性好。催化劑加熱、加壓C8H18辛烷C4H10丁烷＋C4H8丁烯C2H6乙烷＋C2H4乙烯C4H10丁烷催化劑加熱、加壓CH4甲烷＋C3H6丙烯C4H10丁烷催化劑加熱、加壓③

石油的催化重整

石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，以獲得苯、甲苯等芳香烴，這個過程叫石油的催化重整。催化重整的目的：獲得苯、甲苯等重要的化工原料石油的綜合利用途徑塑料、合成橡膠、合成纖維即三大有機合成材料目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，只有一部分轉(zhuǎn)化為化工、紡織、建材、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等行業(yè)的基本原料。合理利用與開發(fā)新能源按照目前全世界對化石燃料的消耗速度計算，化石燃料可供人類使用的時間如下圖所示，根據(jù)圖示，談?wù)勀銓剂鲜褂门c開發(fā)的看法。45-50年50-60年

200-220年節(jié)約能源研制節(jié)能產(chǎn)品，減少能源消耗；節(jié)約用電；節(jié)約用煤；提高燃料的利用率改進燃料燃燒設(shè)備和技術(shù)，使燃料充分燃燒；對燃料進行深加工后綜合利用。4.合理利用與開發(fā)新能源太陽能風(fēng)能核能地?zé)崮芩苌镔|(zhì)能1.國內(nèi)能源供應(yīng)緊張形勢日益加劇，煤的漲價導(dǎo)致部分地區(qū)電荒，煤在國民經(jīng)濟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增加，因此煤的氣化并無意義B2.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C【隨堂演練】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.石油裂化的目的是獲取短鏈不飽和氣態(tài)烴D.石油裂化生產(chǎn)的汽油不能使溴水褪色B4.下列有關(guān)煤和石油的說法正確的是()A.煤和石油都屬于有機化合物B.煤的干餾和石油的分餾都屬于化學(xué)變化C.水煤氣是通過煤的液化得到的氣體燃料D.石油在加熱和催化劑的作用下可使烴分子重整生成苯、甲苯等有機物D5.目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，如把石油產(chǎn)品來合成高分子材料，其價值將成倍提升，試寫出用汽油(主要成分