高中化学石油、煤和天然气的综合利用.ppt

间接液化 先转化为CO和H2，再在催
化剂作用下合成甲醇 CO+2H2 催化剂 CH3OH
2、天然气的组成及其综合利用
我国的天然气资源很丰富,但分布很不均 匀,为了改善我国东部的能源结构,制定了什 么计划？
天然气的主要成分是甲烷。 综合利用：
A、燃料——清洁能源
B、化工原料：合成氨、生产甲醇、合成 两碳或多碳有机物
主要原料
原油
重油
重油
含直链烷烃的 石油 分馏产品 （含石油气）
主要产品
溶剂油、
汽油、 煤油、 柴油、重油
润滑油、 凡士林、 石蜡、 沥青、 石油焦
抗震性能好的气
油和甲烷、乙烷、 乙烯、丙烯、 丙烷、丁烷、乙 丁烯
烯、丙烯等
4、化石燃料的产品——三大合成材料
塑料、合成橡胶、合成纤维
nCH2＝CH2 催化剂 [CH2－CH2]n
（1）煤的干馏是化学变化过程。
（2）煤干馏的主要目的？ -获得优质焦炭
煤的干馏实验装置图
煤的干馏实验装置图
煤干馏的主要产品和用途
煤的气化
• 在一定条件下把煤中的有机物转化 为可燃性气体的过程。
• 主要反应是： C(s)+H2O(g) 高温 CO(g)+H2(g)
煤的液化
在一定条件下将煤转化为液体燃料 直接液化 煤与氢气作用生成液体燃料
石油的炼
分馏
制方法 常压 减压
裂化
热裂 催化 化 裂化
石油的裂解
原理
用蒸发冷凝的方法把石油 分成不同沸点范围的蒸馏 产物
在加热或催化剂存 在的条件下，把相 对分子质量大、沸 点高的烃断裂成相 对分子质量小、沸 点低的烃
在高温下，把石油产 品中具有长链分子的 烃断裂 成为各种短 链的气态烃或液态烃。

在一定条件下， 将相对分子质 量大、沸点高 的烃断裂成小 分子的过程
在高于裂化的温度下， 将长链分子断裂成短链 的气态和少量液态烃的 过程
原料
脱水、脱 盐的原油
重油
重油
石油的分馏产品
续表
条件 目的 主要产品
减压 常压加热 加热
将原油分离 成轻质油
溶剂油 (C5～C8)汽 油(C5～C11) 煤油柴油重
油
将重 油充 分分 离， 并防 碳化
润滑 油凡 士林
等
加热
催化 剂、 加热
提高轻质汽油 的产量和质量
汽油等轻油
高温 获取短链气态不饱和烃
乙烯、丙烯、丁二烯等
无烟煤
褐煤
泥煤
煤的干馏实验装置图
煤的干馏实验装置图
2.3石油、煤和天然气的综合利用
(新人教选修2)
原油分馏及裂化的产品用途示意图
• 谈谈石油分馏的主要产品有那些？其主要 用途是什么？
• 写出表示己烷裂解反应的方程式：
. 石油炼制、加工过程及主要产品的比较
分馏
裂化
炼制和加工方 法
常压分馏
减压分 馏
热裂化
催化 裂化
裂解
原理
用蒸发和冷凝的 方法把石油分成 不同沸点围的 蒸馏产物

第四章 化学与自然资源的开发利用 §4 - 2 资源综合利用 环境保护
第一课时 煤、石油和天然气的综合利用
何为化石燃料？请例举化石燃料的种类. 化石燃料亦称矿石燃料，是一种碳氢化合物或其衍生 物。化石燃料所包含的天然资源有煤、石油和天然气。
形成：古代动植物经过上万年的复杂变化形成的，属不 可再生资源。 信息：《海洋石油》根据石油专家以往的推算 ,地球 上石油只能使用 40— 50年 ，煤炭还有不到100年。 结论：实现煤炭、石油的综合利用，提高他们的利用 率减少化石燃料燃烧所造成的环境污染。
Cl• + O3 → ClO• + O2 ClO• + O → Cl• + O2 如此周而复始，结果一个氯氟利昂分子就能破坏多达
10万个臭氧分子： 2O3→3O2 危害：使地面紫外线辐射增强的危害,皮肤病(癌)和其 他疾病的发病率将急剧上升。
④白色污染：
起因：聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物
3.下列石油加工的方法属于物理变化还是化学 变化？
①分馏 ②裂化 ③重整 ④裂解
课堂练习 4、1moL 某直链烷烃A可以直接裂解成1moL 气
态烷烃 B 和 1moL气态烯烃 C，经测定，裂解后
混合气体的密度是同温同压下氢气的 14.5倍，试
回答：
(1)A的式量为 58 ，结构简式为 CH3CH2CH2CH3. (2)B可能是 甲烷或乙烷 ,C可能是 丙烯或乙烯 .
化学污染、生物污染、物理污染、固体废弃物污染、 能源污染。
③大气污染： Ⅰ主要污染物： 二氧化硫、碳氧化物、氮氧化物、碳氢化物、飘尘
煤尘、放射性物质等。
Ⅱ主要来源： 煤、石油的燃烧；矿石冶炼；汽车尾气；工业废气等。 ④水体污染：

――[阿萨·赫尔帕斯爵士] 115.旅行的精神在于其自由，完全能够随心所欲地去思考.去感觉.去行动的自由。――[威廉·海兹利特]
116.昨天是张退票的支票，明天是张信用卡，只有今天才是现金；要善加利用。――[凯·里昂] 117.所有的财富都是建立在健康之上。浪费金钱是愚蠢的事，浪费健康则是二级的谋杀罪。――[B·C·福比斯] 118.明知不可而为之的干劲可能会加速走向油尽灯枯的境地，努力挑战自己的极限固然是令人激奋的经验，但适度的休息绝不可少，否则迟早会崩溃。――[迈可·汉默] 119.进步不是一条笔直的过程，而是螺旋形的路径，时而前进，时而折回，停滞后又前进，有失有得，有付出也有收获。――[奥古斯汀] 120.无论那个时代，能量之所以能够带来奇迹，主要源于一股活力，而活力的核心元素乃是意志。无论何处，活力皆是所谓“人格力量”的原动力，也是让一切伟大行动得以持续的力量。――[史迈尔斯] 121.有两种人是没有什么价值可言的：一种人无法做被吩咐去做的事，另一种人只能做被吩咐去做的事。――[C·H·K·寇蒂斯] 122.对于不会利用机会的人而言，机会就像波浪般奔向茫茫的大海，或是成为不会孵化的蛋。――[乔治桑] 123.未来不是固定在那里等你趋近的，而是要靠你创造。未来的路不会静待被发现，而是需要开拓，开路的过程，便同时改变了你和未来。――[约翰·夏尔] 124.一个人的年纪就像他的鞋子的大小那样不重要。如果他对生活的兴趣不受到伤害，如果他很慈悲，如果时间使他成熟而没有了偏见。――[道格拉斯·米尔多] 125.大凡宇宙万物，都存在着正、反两面，所以要养成由后面.里面，甚至是由相反的一面，来观看事物的态度――。[老子]
炉 粗氨 煤水 气
粗苯
氨、铵盐
氮肥
苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、

煤直接作燃料——利用率低并污染环境
煤 煤的干馏 的 综 煤的气化 合 利 用 煤的液化
获得洁净的燃料和 多种化工原料——物
尽其用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ保护环境
石油的成分：
•含烃的混合物 •按元素来看：碳、氢含量为97%--98% •按物质来看： 1-50个碳原子的烷烃、环 烷烃的混合物
• 3、石油的组成及其综合利用
下列变化属于物理变化的是 （ B ）
Ａ、煤的气化 Ｃ、石油的裂解
Ｂ、石油的分馏 Ｄ、煤的干馏
能够使溴水褪色的是（ C ）
A、直馏汽油
B、石油
C、裂化汽油
D、天然气
• （1）石油的组成：
气态：石油气
• 由多种碳氢化合物组成的混合物 液态：汽油、煤油 固态：沥青
注： 石油的分馏 是物理变化， • （裂2化）石、油裂的解综、合利用 催化重整是 化学变化。
石油的分馏：将化合物按沸点不 同经分馏塔分离
石油的裂化和裂解：将大分子的 重油断裂再分解为小分子的轻油
石油的催化重整：将石油中链状 烃重新调整结构转化为环状烃
煤、石油和天然气仍然是人类 使用的主要能源，也是三种重要的 化石燃料 优点: 提供能量、化工原料 缺点: 不可再生、环境污染
废气、废水、废渣
一、煤、石油和天然气的综合利用
1、煤的组成及其综合利用
煤 无机物(少量) 无机盐等
的
组
H、O、N、S 等元素
成 有机物 —少量
污 染 环 境
C 元素—大量
COx、NOx、 SO2 烟尘

辛烯
辛烷
C16H34 一定条件 C7H16 + C9H18
十六烷
庚烷
壬烯
通过石油裂化得到C5~C11 的烃，称裂化汽油。
提高轻质液体燃料的产 量，特别是提高汽油的产量。
思考1：在裂化汽油加入溴水或酸性KMnO4溶液，预测现象？
思考2：根据两辆汽车的尾气排放图， 判断那辆是汽油车，那辆是柴油车？
3.石油的裂解 ——化学过程
煤
以碳元素为主，还含有少量的氢、氧、氮、
元素组成 硫等元素。
煤大 分子 结构 模型
2.煤的利用 通过煤的干馏、气化和液化获得清洁的燃料和多种化工原
料，是目前实现煤的综合利用的主要途径。
（1）煤的干馏
a.定义：将煤隔绝空气加强热使之 分解的过程，也叫煤的焦化，属于 化学变化。
b.主要产品：焦炭、焦炉气、煤焦油。
第八章 化学与可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 第3课时 煤、石油和天然气的综合利用
教学目标： 1．了解煤、石油、天然气的组成与利用，了解干馏、蒸 馏、分馏、裂化、裂解等概念。
煤、石油、天然气是目前人类使用的主要化石能源，也是 重要的化工原料。
1.煤的组成
教学目标一 煤的组成与利用
物质组成 由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物。
种元素,另含少量的硫、氮等其他元素。 二、石油的加工:
石油的分馏、裂化、裂解等炼制加工石油的重要方法。
1.石油的常压分馏 ——物理过程 a.定义：利用石油中组分沸点的不同，进行分离的过程叫做分馏。
原油
石油气：C1~C4的烃
汽油 C 5~C16的烃 汽油发动机燃油 煤油 C11~C16的烃 飞机燃油 柴油 C15~C18的烃 柴油发动机燃油

练习：某人看到一辆卡车在起动,刹车时排出黑烟,由
此可以推断为这辆卡车所用的燃料是( ) C
A.酒精
B.汽油
C.柴油
D.液化石油
通过石油的分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油 的产量仅占石油总产量的25%左右，但社会需求的石油 产品主要是这些轻质油，特别是汽油，在工业采用什么 方法来提高轻质油的产量?
巩固提高 3
某混合气体依次通过 ①溴水时使溴水褪色 ②通过浓H2SO4 ③通过灼热的CuO粉末，黑色粉末变红 ④通过澄清石灰水，溶液变浑浊． 最后剩余气体能在空气中点燃火焰呈淡蓝色，产生的气体
经冷却有水滴并且能使石灰水变浑浊．这样的气体是（ B
）
A.高炉煤气 C.裂解气
B.焦炉煤气 D.水煤气
思维迁移
课题3 石油、煤和天然气的综合利用
第2 页
化石能源是不可再生能源，其综合利用越来越受到人们的重视。
Part 1
石油是由多种 碳氢化合物 组成的混合物
各种烷烃、环烷烃和芳香烃
物理性质：黑色或深棕色黏稠液体， 有特殊气味，比水轻，不溶于水。
石油的炼制和石油化工
分馏
利用 原油 中各组分的 沸点不同 进行分离的过
化学“六气”的主要成分
高炉
液化石
水煤气 天然气
焦炉气
煤气
油气
裂解气
主要 成分CO、 CO2H2、 COCH4
C3H8、 C4H10
H2、CH4 、C2H4、 CO
C2H4、C3H6、 C4H8、CH4
归纳总结
这节课你收获了什么？
谢谢
组成元素以 C 为主，还含有少量的H、O、N、S
煤的综合利用途径：
煤直接作燃料——利用率低并污染环境 （1）煤的干馏

1．煤的综合利用 (1)煤的组成：由________和少量________组成的复杂混合 物，主要含________元素，还含有少量________等元素。 (2)煤的综合利用途径：主要是通过煤的 ________、煤的 ________和________，获得洁净的________和多种化工原料。 ① 煤 的 干 馏 ： 煤 的 干 馏 是 将 煤 ________ 加 强 热 使 其 ________，得到出炉煤气、________、焦炭等产物的过程，工业 上也叫煤的焦化。
【答案】 1.(1)塑料 合成纤维 合成橡胶 (2)nCH2===CH2催―化 ―→剂 CH2—CH2 (3)①CH2===CH2 ②—CH2—CH2— ③n
【合作探究 3】 加聚反应的产物属于纯净物还是混合物？
【提示】 混合物，因为产物中有多种 n 值不同的高分子，所 以是混合物。
【合作探究 4】 乙烯和聚乙烯相比，含碳量是否相同？化 学性质是否相同？
【合作探究 1】 煤的干馏、气化、液化，都属于物理变化 吗？出炉煤气、煤焦油都是纯净物吗？
【提示】 都不是物理变化，因为都有新的产物产生，属于化 学变化。出炉煤气含焦炉气、粗氨水、粗苯等，属于混合物，煤焦 油中含有苯、甲苯、二甲苯、酚类、沥青等，属于混合物。
【合作探究 2】 石油的分馏、裂化、裂解和重整中，属于 物理变化的有哪些？
课堂教学方案
中油网消息：中国国有资产监督管理委员会副主任黄淑和 5 月 25 日在北京表示，按目前能源消费方式，2020 年中国原油缺 口可能加大到 2.57 亿吨，中国将面临更大的资源环境压力。他称， 到 2020 年中国需要一次能源 32 亿吨以上标准煤，能源消费要比 2000 年增长 2.5 倍。
【提示】 煤的气化和液化是化学变化，不是物理变化。

苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以不能说煤中含有苯和甲苯，故选
项D不正确。
• 【答案】 B
• 【点评】 煤不是炭
• 煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，炭是由碳元素组成 的单质，二者本质上不相同。
2.煤焦油的主要成分是酚类和萘。萘的分子式是 C10H8，结构
简式是
。在 30～60 ℃条件下，萘可用浓 HNO3 和浓 H2SO4
。煤的液化分直接液化和间
把煤转化成液体燃料的过程
生成液体燃料。主要产品
、
、
和其他化工原料，并同时副
把煤与、适当的溶和剂混合等后。，在高温、高压
•和②化有间 合接成催液得化化到剂则烃的是类条先燃件把料下煤、转醇，化类使成燃煤一料与氧及氢化其气碳他作和化氢学用气品。(合成气)，然后再经过催
优质汽油 柴油
其中包括陆上风能、海上风能、太阳能发电、城市垃圾转化为能源和地 热发电等。报告指出，全球清洁能源投资已经从2004年的300亿美元上 升至2008年的1 550亿美元，其中发展中国家在这—领域的投资迅速增加， 2007年发展中国家在这方面的投资金额为260亿美元，而2004年仅为18 亿美元。该报告还认为，除了开发新的清洁能源之外，各国还应该在充
•
通过石油分馏就可以得到汽油、煤油、柴油等轻质油，为什
么石油还要进行裂化制得汽油等轻质油？
• [学生交流]
• 【提示】 通过分流得到的汽油、煤油、柴油等轻质油仅占石油产量的 25%左右，还不能满足社会的要求。为了获得更多的轻质油，特别是提
高汽油的产量，采用催化裂化的方法，在一定条件下，将相对分子质量
褐煤 泥煤
隔绝空气加强热使其分解的过程
• 4．煤的气化和液化
• (1)煤的气化

②特点:属于物理变化,产物是单一组分的纯净物。
(3)分馏:
①原理:根据液态混合物中各组分的沸点不同进行分离。 ②特点:属于物理变化,产物是沸点相近的各组分组成的混合物。
2.化学“两裂”的比较:
名称 定 义 目 的
在一定条件下,把相对分子质量 裂化 大、沸点高的烃断裂为相对分子 质量小、沸点低的烃 在高温下,使具有长链分子的烃 裂解 断裂成各种短链的气态烃和少量 液态烃,属于深度裂化
点燃
③亚硫酸在空气中可氧化成硫酸:
2H2SO3+O2====2H2SO4。
(2)氮氧化物溶于水形成酸: 雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。
①闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮:
N2+O22NO; ==== ②一氧化氮不稳定,在空气中氧化成二氧化氮: 2NO+O2====2NO2; ③二氧化氮和水作用生成硝酸: 3NO2+H2O==源头上减少和消除工业生产对环境 (1)核心:利用_________ 的污染。
100% 即反应物中的原子全部转化 (2)最高目标:原子利用率是_____, 为期望的最终产物。
【思考辨析】 1.判断正误: (1)煤、石油和天然气是不可再生能源,也是新型清洁能源。 () ×
石油
2.煤、石油和天然气的加工及利用:
空气 分解 焦炉气 煤焦油 可燃性气体
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
高温
燃料
合成氨
沸点
链状
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料: 塑料 、_________ 合成橡胶 、 (1)三大合成材料:三大合成材料是指_____ 合成纤维 其生产原料主要是煤、石油、天然气。 _________, (2)合成高分子的反应①——加聚反应:

由CO加氢合成一系列化合物的化学称合成气化学 由甲烷直接合成的称甲烷化学 由甲醇为原料合成一系列下游产品的为甲醇化学
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典型例题
• 例1：工业上合成氨的原料气之一——H2有一种 来源是取自石油气，如丙烷。
• （1）有人设计了以下反应途径（假设反应都能 进行），你认为最合理的是 C
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写出下列反应的化学方程式：
1. 镁在氧气中燃烧，生成氧化镁 2. 电解水，生成氢气和氧气 3. 细铁丝在氧气中燃烧，生成四氧化三铁 4. 氧化汞受热分解成汞和氧气 5. 铝与稀硫酸反应，生成硫酸铝和氢气 6. 乙炔（C2H2）在氧气中燃烧，生成二氧化碳
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三、煤化工和天然气化工的发展—碳化学 碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如 一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料， 用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化学。
煤汽化的主要反应：
2 C＋O ===2CO C+H2O === CO＋H2 CO+H2O === CO2＋H2
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• （3）所选反应途径最显著的特点是 C • A、简单易行 • B、所得H2纯度高 • C、所得H2产量高 • D、可获得大量热能
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例2：如何用化学方法检验一瓶裂化汽油里 是否含有甲苯、二甲苯等芳香烃？写出 实验步骤。
1、试管口为何要向下倾斜？ 2、为何要夹在离试管口1/3的位置？ 3、刚开始出来的气泡为何不能马上收集？ 4、实验结束时为何要先移后熄？

3、石油的组成及其综合利用
（1）石油的组成：
气态：石油气
由多种碳氢化合物组成的混合物
液态：汽油、煤油 固态：沥青
注： 石油的分馏 是物理变化， （2）石油的综合利用 裂化、裂解、 催化重整是 化学变化。
石油的分馏：将化合物按沸点不 同经分馏塔分离 石油的裂化和裂解：将大分子的 重油断裂再分解为小分子的轻油 石油的催化重整：将石油中链状 烃重新调整结构转化为环状烃
第二节 资源综合利用 环境保护
煤、石油和天然气仍然是人类 使用的主要能源，也是三种重要的 化石燃料 优点: 提供能量、化工原料
缺点: 不可再生、环境污染 废气、废水、废渣
一、煤、石油和天然气的综合利用
1、煤的组成及其综合利用 无机物(少量) 无机盐等 煤 的 H、O、N、S 等元素 组 成 —少量 有机物 污 染 环 境
煤的气化
在一定条件下把煤中的有机物转化 为可燃性气体的过程。 主要反应是：
C(s)+H2O(g)
高温
CO(g)+H2(g)
煤的液化
在一定条件下将煤转化为液体燃料 直接液化 间接液化
煤与氢气作用生成液体燃料 先转化为CO和H2，再在催 化剂作用下合成甲醇
催化剂
CO+2H2
CH3OH
2、天然气的组成及其综合利用
祝身体健康，学习进步。
思考与交流：
你认为应该限制生产、使用聚苯乙烯 塑料快餐盒，还是回收利用？
下列变化属于物理变化的是 Ａ、煤的气化 Ｃ、石油的裂解 （B ）
Ｂ、石油的分馏 Ｄ、煤的干馏
1、不要做刺猬，能不与人结仇就不与人结仇，谁也不跟谁一辈子，有些事情没必要记在心上。 2、相遇总是猝不及防，而离别多是蓄谋已久，总有一些人会慢慢淡出你的生活，你要学会接受而不是怀念。 3、其实每个人都很清楚自己想要什么，但并不是谁都有勇气表达出来。渐渐才知道，心口如一，是一种何等的强大! 4、有些路看起来很近，可是走下去却很远的，缺少耐心的人永远走不到头。人生，一半是现实，一半是梦想。 5、你心里最崇拜谁，不必变成那个人，而是用那个人的精神和方法，去变成你自己。 6、过去的事情就让它过去，一定要放下。学会狠心，学会独立，学会微笑，学会丢弃不值得的感情。 7、成功不是让周围的人都羡慕你，称赞你，而是让周围的人都需要你，离不开你。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。 9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。 16、在不违背原则的情况下，对别人要宽容，能帮就帮，千万不要把人逼绝了，给人留条后路，懂得从内心欣赏别人，虽然这很多时候很难 。 17、做不了决定的时候，让时间帮你决定。如果还是无法决定，做了再说。宁愿犯错，不留遗憾! 18、不要太高估自己在集体中的力量，因为当你选择离开时，就会发现即使没有你，太阳照常升起。 19、时间不仅让你看透别人，也让你认清自己。很多时候，就是在跌跌拌拌中，我们学会了生活。 20、与其等着别人来爱你，不如自己努力爱自己，对自己好点，因为一辈子不长，对身边的人好点，因为下辈子不一定能够遇见。