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⾼中化学4.2.1煤、⽯油和天然⽓的综合利⽤学案新⼈教版必修2第2节资源综合利⽤环境保护第1课时煤、⽯油和天然⽓的综合利⽤1.认识煤、⽯油和天然⽓等化⽯燃料综合利⽤的意义。
2.了解煤的⼲馏和⼲馏产品的应⽤以及煤的⽓化和液化的基本原理。
3.了解⽯油的分馏、裂化和裂解的基本原理。
4.以聚⼄烯为例,掌握加聚反应的特点及其化学⽅程式的书写。
学⽣⽐较熟悉化⽯燃料作为能源的利⽤,对化⽯燃料作为重要化⼯原料可能了解不多。
限于课程和知识基础,可简单介绍化⽯燃料的化学成分、有关煤综合利⽤的知识及⽯油化⼯⽣产的⼀般过程和原理。
⼀、从煤、⽯油和天然⽓中获得基本化⼯原料1.煤的组成煤是由①有机物和少量⽆机物组成的复杂混合物,其组成以②碳元素为主,还含有少量的氢、氧、③氮、④硫等元素。
2.煤的加⼯⽅法及产品(1)⼲馏定义:煤的⼲馏是指将煤⑤隔绝空⽓加强热使之分解的过程,⼯业上也叫煤的焦化。
产品:出炉煤⽓和焦炭,其中出炉煤⽓包括⑥焦炉⽓、粗氨⽔、粗苯、⑦煤焦油等。
(2)⽓化定义:煤的⽓化是指将煤转化为⑧可燃性⽓体的过程。
主要反应:⑨C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
(3)液化直接液化:煤与⑩氢⽓作⽤⽣成液体燃料。
间接液化:煤先转化为⼀氧化碳和氢⽓,再在催化剂作⽤下合成甲醇等。
3.天然⽓的主要成分是甲烷,⽣活中可作为燃料,化⼯⽣产中可⽤于合成氨和⽣产甲醇等。
4.⽯油的组成和加⼯(1)组成:⽯油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
(2)⽯油的加⼯①分馏:利⽤原油中各组分沸点的不同进⾏分离的过程。
②裂化:将含碳原⼦数较多、沸点较⾼的烃断裂为含碳原⼦数较少、沸点较低的烃的过程。
通过裂化,重油可转变为汽油。
③裂解:就是深度裂化,通过裂解可得到⼄烯、丙烯、甲烷等重要化⼯基本原料。
④重整:在加热和催化剂作⽤下,通过结构的重新调整,使链状烃转化为环状烃。
⼆、以煤、⽯油和天然⽓为原料⽣产合成材料1.三⼤合成材料:塑料、合成橡胶和合成纤维都是以煤、⽯油和天然⽓为原料⽣产的。
高中化学学习材料鼎尚图文收集整理煤、石油、天然气的综合利用学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________1．下列叙述中正确的是( )。
A.汽油、柴油和植物油都是碳氢化合物B.液化石油气和天然气的主要成分都是甲烷C.煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠D.煤的干馏需要在空气中加强热的条件下进行2．乙烯的生产是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。
聚乙烯是以乙烯为原料合成的一种人们常用的高分子材料。
下列有关聚乙烯的叙述中正确的是( )。
A.乙烯合成聚乙烯的变化属于化合反应B.乙烯合成聚乙烯的化学方程式是C.聚乙烯在自然界中很难降解,容易导致“白色污染”D.聚乙烯是纯净物3．在人们的印象中,塑料是常见的绝缘材料,但2000年3名诺贝尔化学奖得主的研究成果表明,塑料经改造后能像金属一样具有导电性。
要使塑料聚合物导电,其内部的碳原子之间必须交替地以单键和双键结合(再经掺杂处理)。
目前导电聚合物已成为科学家研究的重要领域。
由上述分析,下列聚合物经掺杂处理后可以制成“导电塑料”的是( )。
A.B.C.D.4．在下列化石燃料的加工和综合利用的变化中: ①煤的干馏; ②石油常压分馏; ③石油减压分馏; ④重油裂化;⑤轻质油裂解;⑥煤的液化和气化,属于化学变化的有( )。
A.④⑤⑥B.②③④⑤C.①④⑤D.①④⑤⑥5．下列说法中不正确．．．的是( )。
A.与煤油、柴油相比较,天然气是一种比较清洁的化石燃料B.乙醇是一种可再生能源,作为燃料的优点的是完全燃烧的产物不污染环境鼎尚图文鼎尚图文C.利用太阳能、风能和氢能等能源替代化石能源能有效改善空气的质量D.煤的气化和液化可以获得清洁燃料,但不利于运输6．(双选)下列关于石油的说法正确的是( )A．只含有碳、氢两种元素，所以石油属于烃B．主要是烃类混合物，所以有固定的沸点C．主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物D．石油分馏得到的汽油是混合物7．下列说法中错误的是( )A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D．煤中的有机物是氨水，故煤干馏时可得到粗氨水8．下列关于有机高分子化合物的说法不正确的是( )A．有机高分子化合物称为聚合物，是因为它们大部分是由小分子通过加成聚合反应制得的B．有机高分子化合物的相对分子质量很大，但其结构是若干链节的重复C．对于一种高分子材料，n是一个整数值，因而它的相对分子质量是确定的D．丙烯可以发生加聚反应生成高分子9．用金属铜制取硝酸铜，从节约原料和防止环境污染方面考虑，最好的方法是( ) A．铜硝酸铜B．铜硝酸铜C．Cu CuCl2Cu(NO3)2D．Cu CuO Cu(NO3)210．下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是( )A．煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程B．煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等其液态物质的过程C．煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程D．石油通过催化裂化或裂解，可以获得碳原子数较少的轻质油11．现以C8H18为原料经裂解制得乙烯,进而制得1,2-二溴乙烷,根据如图所示装置,结合有关知识回答问题:鼎尚图文(1)生成乙烯的化学方程式为 , 。
第二节化学与资源综合利用、环境保护学习目标1．了解煤、石油、天然气作为能源及化工原料的综合利用。
2．掌握煤的干馏、液化、气化的原理及利用。
3．掌握石油的裂化、裂解反应及聚合反应的定义及应用。
4．了解环境污染及其治理、绿色化学的含义。
5．认识到关心科学、研究科学和探索科学的精神。
教学重难点：本节教学重点：煤的干馏、液化、气化的原理及利用，石油的裂化、裂解反应及聚合反应的定义及应用，环境污染及其治理、绿色化学的含义。
本节教学难点：石油裂化的原理课时安排：两课时教学过程：前言：工业生产需要大量的原料，消耗大量的能源。
在得到所需的产品的同时产生了大量的废气、废水和废渣。
处理不当就会污染环境。
气候变暖、臭氧层破坏、酸雨和赤潮等全球性和区域性环境问题，正在威胁着人类的生存和发展，保护自然环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题。
【新课】第一课时煤、石油和天然气的综合利用迄今为止，煤、石油、天然气仍是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料。
如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。
一、煤的组成及其综合利用1．煤的组成煤是由有机物和少量的无机物组成的复杂混合物。
主要含C元素，还含有少量的H、O、N、S等元素。
2．煤的综合利用煤的综合利用主要是通过煤的干馏、煤的液化、和气化，获得洁净的燃料和多种化工原料。
（1）煤的干馏煤干馏是指将煤隔绝空气加高温使之分解，得到焦炭、煤焦油、煤气。
煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，从煤干馏产物中可获得重要的化工原料，如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚类等。
煤的干馏实验装置如图：煤干馏的主要产品和用途煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高（2）煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程，主要反应为：C (s)+H2O(g) −−→−高温 CO(g)+H2(g)这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。
第二节资源综合利用环境保护第1课时煤、石油和天然气的综合利用基础巩固1下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )A.石油裂解得到的汽油是纯净物B.石油产品都可发生加成反应C.天然气是一种清洁的化石燃料D.煤属于单质,石油产品中的烷烃不能发生加成反应;天然气是一种清洁的化石燃料;煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要元素是碳。
2有关煤的说法正确的是( )A.煤中含有苯、二甲苯、焦炉气B.煤的干馏是物理变化C.煤由有机物和少量无机物组成,煤的干馏是化学变化D.煤主要含有碳和氢两种元素,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素,同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素,煤由有机物和少量无机物组成,煤的干馏可获得苯、二甲苯、焦炉气等,所以是化学变化。
3为了减少大气污染,许多城市推广汽车使用清洁燃料,目前使用的清洁燃料主要有两类:一类是压缩天然气,一类是液化石油气。
这类燃料的主要成分都是( )A.碳水化合物B.碳氢化合物C.氢气D.醇类,而液化石油气的主要成分是小分子烷烃和烯烃的混合物,由此推断压缩天然气和液化石油气的主要成分是碳氢化合物。
4下列关于石油的说法不正确的是( )A.石油裂解是目前生产乙烯的主要方法B.石油主要含有碳、氢两种元素C.石油的裂化是化学变化D.石油分馏的各馏分均是纯净物,所以石油的裂化是化学变化,C项正确;石油分馏是依据蒸馏原理将石油中各成分按不同的沸点范围进行分离,得到的各馏分是处于某一温度范围内的混合物,故D项错误。
5工业上获得苯主要通过( )A.煤的干馏B.石油常压分馏C.石油减压分馏D.石油催化裂化,所以A项正确。
6下列不属于煤的综合利用的是( )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作用转化为液体燃料C.将煤制成煤饼作燃料D.将煤干馏制得甲苯和乙烯A、B、D三项都正确,不属于煤的综合利用的只有C项。
7下列对乙烯和聚乙烯的描述中不正确的是( )A.乙烯是纯净物,常温下为气态,聚乙烯为固态,是混合物B.乙烯性质比聚乙烯活泼C.取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的质量分别相等D.取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的物质的量分别相等,性质变得稳定,由于相对分子质量变大,所以从气态变为固态。
第二节 资源综合利用 环境保护 第1课时 煤、石油和天然气的综合利用三维目标思维激活石油是工业的血液，石油化工是化学工业的主体，可以说，没有石油化工，就没有我们今天的现代化生活。
你知道石油炼制的基本原理、产品及其用途吗？自学导引一、煤的组成及其综合利用1．煤、石油、天然气是目前人类使用的主要能源(化石燃料)。
2．煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，主要含有碳元素，还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。
3．煤的综合利用：煤的综合利用的主要途径是煤的干馏、煤的气化和液化，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。
(1)煤的干馏：是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，可获得燃料及多种重要的化工原料。
煤干馏的主要产品有焦炉煤气(焦炉气、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭。
(2)煤的气化：煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。
主要反应是煤与水蒸气反应生成水煤气等，化学方程式为C(s)＋H 2O(g)=====高温CO(g)＋H 2(g)。
(3)煤的液化：煤的液化可分为直接液化和间接液化。
煤的直接液化就是使煤与氢气作用生成液体燃料；煤的间接液化是先把煤转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂的作用下合成甲醇等液体燃料，其反应的化学方程式为CO ＋2H 2――→催化剂CH 3OH 。
二、天然气的组成及其综合利用1．天然气的组成：天然气的主要成分是甲烷。
2．天然气的综合利用：天然气是一种清洁的化石燃料。
天然气更是一种重要的化工原料，主要用于合成氨、生产甲醇等。
思考题1 我国三峡工程所提供的清洁、廉价、强劲的可再生能源——水电，相当于每年燃烧3000万吨原煤的火力发电厂产生的电能，因此三峡工程有助于控制( )①温室效应 ②形成酸雨 ③空气中的固体颗粒浓度 ④白色污染 A ．只有① B ．只有①② C ．①②③ D ．①③④答案 C三、石油的组成及其综合利用1．石油的组成：石油主要是由多种碳氢化合物组成的混合物。
2．石油的综合利用：(1)石油的分馏是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。
石油通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等轻质油。
(2)石油的催化裂化：石油的催化裂化是指在催化剂的存在下将大分子的烃进行分解得到小分子的烃，从而提高轻质油的产量和质量的过程。
裂化所用的原料是重油。
裂化过程中一分子的烷烃分解为一分子的烷烃和一分子的烯烃，得到的汽油称为裂化汽油。
(3)石油裂化的产品再经过进一步的裂解，可以获得很多重要的化工原料。
如以C 16H 34为例，写出裂化反应的化学方程式(以分子中碳原子平均断裂为例)： C 16H 34――――→催化剂加热、加压C 8H 18＋C 8H 16 C 8H 18――――→催化剂加热、加压C 4H 10＋C 4H 8C 4H 10――――→催化剂加热、加压C 2H 6＋C 2H 4或 C 4H 10――――→催化剂加热、加压CH 4＋C 3H 6 乙烯、丙烯、甲烷等都是通过石油裂化和裂解得到的重要化工原料。
思考题2 石油的分馏、裂化、裂解都是化学变化吗？答案 石油的分馏是物理变化，石油的裂化、裂解是化学变化。
四、聚合反应和高分子化合物 1．n CH 2CH 2――→催化剂CH 2—CH 2，该反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。
在CH 2—CH 2中，CH 2＝CH 2称为单体；—CH 2—CH 2—称为链节；n 称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。
高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等；塑料、合成橡胶和合成纤维是三大人工合成的高分子材料。
思考题3 如果要合成84 kg 相对分子质量为28000的聚乙烯，理论上需要乙烯多少千克？ 答案 84 kg2．＋n HO —CH 2—CH 2—OH ――→催化剂＋(2n －1)H 2O ，该反应简称缩聚反应，也是合成高分子化合物的一类重要反应。
名师解惑一、蒸馏、分馏和干馏有何区别1．蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。
蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到混合物分离或除杂的目的。
被蒸馏的混合物中至少有一种组分为液体。
各组分沸点相差越大，挥发出的物质越纯。
若不同组分之间沸点相差小，或不同组分互溶形成恒沸液体，则馏分不纯。
常见的实验有蒸馏水的制取。
2．分馏：对多组分的混合物在不同温度下先后、连续进行两次或多次蒸馏。
分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂的目的。
常见的实验有石油的分馏，要注意的是石油分馏的产品都是混合物。
3．干馏：把固体混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使之分解的过程叫做干馏。
(1)在煤的干馏过程中所发生的是很复杂的化学变化和物理变化。
(2)将煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧；二是要加强热。
(3)煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘等，发生的是复杂的化学变化。
(4)煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤中并不含小分子有机物苯、萘等。
苯、萘等物质是煤的分解产物煤焦油中所含有的，这一点要注意。
[特别提醒]蒸馏和分馏都是物理变化，而干馏是化学变化。
二、直馏汽油和裂化汽油1．直馏汽油：石油经常压分馏获得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、环烷烃等。
由于它的成分中不含烯烃，所以它不能与溴发生加成反应，因而不能使溴水(或溴的CCl 4溶液)褪色，可作为从卤素单质的水溶液中萃取出卤素单质的萃取剂。
2．裂化汽油：是重油经催化裂化制得的，主要成分为介于5个碳到11个碳之间的烷烃、烯烃等。
由于它的成分中含有烯烃，所以能与溴发生加成反应，因而可使溴水(或溴的CCl 4溶液)褪色，不能用做提取卤素单质的萃取剂。
三、聚合反应1．加聚反应：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。
如n CH 2＝CHCH 3――→一定条件。
2．缩聚反应：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的同时生成许多小分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。
例如获得聚对苯二甲酸乙二酯：＋n HOCH 2CH 2OH――→一定条件＋(2n－1)H2O[特别提醒]一般可从以下两个方面区别加聚反应和缩聚反应：①高分子的链节中链上不全是碳原子，一般是缩聚反应生成的；如果链上全是碳原子，一般是加聚反应生成的。
②从反应的形式来看，在反应中只得到高分子的反应是加聚反应，而得到高分子的同时又生成了小分子的反应则是缩聚反应。
3．有机加聚产物单体的确定(1)链节的主链中只存在碳碳单键时，以两个碳原子为单元分段断键，可得到“乙烯型”单体。
如的单体为CH2＝CH2、CH2＝CHCl。
(2)链节的主链中存在C C的高聚物，则以四个碳原子为单元(C C在中间)分段进行断键，然后单键变双键，双键变单键，即可得到单体。
如的单体为。
典例导析知识点1：煤的干馏实验及产品分析例1观察下图，判断下列叙述中错误．．的是()A．图示实验中发生了化学变化B．液体X的pH＞7，液体Y是一种黑色黏稠状液体C．气体Z易燃，可还原CuOD．液体Y是一种纯净物解析煤在隔绝空气加强热条件下，可分解得到多种物质，这个过程叫煤的干馏，属于化学变化，A 项正确；所得产物中有气体(焦炉气)、液体(煤焦油)和固体(焦炭)，此外，还有粗氨水，B项正确；焦炉气的主要成分有氢气、甲烷，另有少量的CO、C2H4等气体，C项正确；煤焦油是含有许多芳香族化合物的复杂混合物，D项错误。
答案 D跟踪练习1下列说法中错误．．的是()A．煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物B ．为使煤变成清洁能源，可将煤进行气化和液化C ．煤的组成以碳元素为主，还含有少量的H 、N 、S 、O 等元素D ．煤中主要含苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把苯和甲苯从煤中分离出来 答案 D知识点2：石油的裂化和裂解例2 丁烷裂解时有两种断裂方式，生成两种烷烃和两种烯烃。
如果丁烷完全裂解，且裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，相对分子质量最小的气体所占的体积分数为( )A ．20%B ．25%C ．36%D ．40%解析 丁烷的两种裂解方式为： C 4H 10――――→催化剂加热、加压 CH 4＋C 3H 6(丙烯)；C 4H 10――――→催化剂加热、加压C 2H 6＋C 2H 4(乙烯)。
设丁烷为1 mol ，则反应后混合气体的总物质的量为2 mol 。
其中相对分子质量最小的烃为CH 4，求其物质的量是本题的关键。
可设CH 4为a mol ，C 2H 6为b mol ，则由n (C 3H 6)＝n (CH 4)，n (C 2H 6)＝n (C 2H 4)，得，则CH 4所占体积分数(即物质的量分数)为0.42×100%＝20%。
答案 A跟踪练习2 含有4个C 原子的烷烃，裂解可生成的烯烃有( ) A ．1种 B ．2种C ．3种D ．4种答案 B知识点3：加聚产物单体的判断 例3 某工程塑料ABS 的结构简式为，它的单体为____________。
解析 解法一 该高聚物主链全是碳，依照规律“见双键，四个碳，无双键，两个碳”划线断开，故断键方式为：，再将单双键互换得单体、CH 2＝CH —CH ＝CH 2和。
解法二 由ABS 的结构可知，应为加聚反应形成的高聚物，由加聚反应的特点，可用“弯箭头”法判断其单体。
依次从后向前，以主链上两个碳原子为单位“弯箭头”，“箭尾”处减一键，“箭头”处加一键。
如上图所示，①③⑦⑨处键断开，⑤处双键变单键，②④⑥⑧处单键变双键，即得各单体。
答案、CH2＝CH—CH＝CH2和跟踪练习3高分子化合物的单体是()A．B．CH2＝CH—CH3C．D．CH2＝CH2与答案 D同步测控小试牛刀1.2008年6月5日是第37个世界环境日，保护环境、建设环境友好型社会再次成为人们关注的焦点。
在相同条件下，下列燃料燃烧时对环境污染最小的是()A．天然气B．秸秆C．煤D．木柴答案 A2．我国很多城市已经推广使用清洁燃料，如压缩天然气(CNG)类，液化石油气(LPG)类。
这两类燃料的主要成分都属于()A．醇类B．CO C．H2D．烃类答案 D3．近年来，我国部分地区陆续发现了“毒油”。
所谓“毒油”是指混有汽油的食用油，不能食用。
下列说法中正确的是()A．汽油是纯净物，有固定的沸点B．汽油只能由石油分馏得到C．可用静置后看是否分层来判断食用油中是否混有汽油D．汽油是含碳原子数为5～11的多种烃的混合物答案 D4．石油催化裂化和裂解的目的是()A．使长链烃分子断裂为短链烃分子B．使直链烃转化为芳香烃C．除去石油中的各种杂质D．前者是提高汽油的产量和质量，后者是得到短链的不饱和气态烃，提供有机化工原料答案 D5.2008年8月26日，广西宜州广维化工股份有限公司的有机车间发生爆炸。
