2018秋高中化学第四章化学与自然资源的开发利用4.2.1化学资源利用环境保护学案新人教版必修2

1 第1课时 煤、石油和天然气的综合利用 学习目标 认识煤、石油和天然气等化石燃料的成分、综合利用的意义。 自主学习 1.从煤、石油和天然气中获得基本化工原料 (1)煤是由 和少量 组成的复杂混合物,其组成以 元素为主,还含有少量 、 、 、 等元素。 (2)通过 、 和 而获得洁净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。 (3)煤干馏是指将煤 加强热使之分解的过程,工业上也叫煤的焦化。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。 (4)煤的气化是将煤转化为 的过程,主要反应为 。煤可以直接液化,使煤与 作用生成液体燃料。煤的间接液化,先将煤转化为 和 ,再在催化剂作用下合成甲醇等。 (5)天然气是一种清洁的化石燃料,作为化工原料它主要用于 和生产甲醇等。 (6)石油主要是由多种 组成的混合物。利用原油中各组分 的不同进行分离的过程叫做分馏。石油分馏主要在分馏塔中进行,通过分馏后可以获得 、 、 等含碳原子数少的轻质油。通过催化裂化过程将 裂化为汽油等,再进一步 ,可以获得很多重要的化工原料。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。 (7)石油在加热和催化剂的作用下,可以通过结构的 ,使链状烃转化为环状烃(如苯或甲苯等)。 2.以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 (1)我们熟悉的塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料,都主要是以 、 和 为原料生产的。 (2)在聚乙烯这种高分子化合物中,单体为 ,链节为 。 课内探究 1.从煤、石油和天然气中获得基本化工原料 (1)煤的综合利用。 问题讨论: ①煤主要含有哪些元素?煤跟炭是一回事吗?

②根据煤的组成并联系实际生活,如何使煤变成清洁能源以及煤除了燃烧以外还能有什么用途? 2

③什么是煤的干馏?煤的干馏属于化学变化还是物理变化?有哪些主要产品? ④什么是煤的气化和液化?煤的气化属于化学变化还是物理变化?写出煤的气化涉及的主要反应的化学方程式。

【迁移应用1】下列有关煤的说法中不正确的是( ) A.煤含有焦炭及苯、甲苯、二甲苯等有机物和焦炉气 B.煤的干馏、煤的气化和煤的液化都是化学变化 C.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,煤经干馏可获得重要的化工原料 D.煤主要含有碳元素,同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素 (2)天然气的综合利用。 ①化石燃料。 ②化工原料。 (3)石油的综合利用。 阅读课本第96~97页石油炼制的相关内容,完成下表: 石油的炼制方法——分馏、裂化和裂解比较: 分馏 裂化 裂解

原理

通过 和 把石油分成不同沸点范围的产物 在一定条件下把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃 在高温下,把石油产

物中的长链烃断裂为乙烯、丙烯等气态短链烃

续表 分馏 裂化 裂解 主要原料 原油 石油分馏产品(包括石油气)

目的产物

获取各种含碳量不同的烃,如石油气、汽油、煤油、柴油、重油等 提高 等轻质油的产量和质量 获取气态短链不

饱和烃,如乙烯、丙烯等 变化类型 变化 化学变化 化学变化

二者之间的关系 — 裂解是深度裂化,但二者的目的不相同

【迁移应用2】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 3

B.含C20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.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来 2.以煤、石油和天然气为原料生产合成材料 阅读课本第97~98页,回答以下几个问题: (1)什么是聚合反应?什么是加聚反应? (2)什么是单体?什么是链节?什么是聚合度? 注意:加聚反应的特点有两个:一是双键断裂变单键,双键两端的碳连成长链;二是反应的单体和反应后的高分子中元素组成比例相同。 【迁移应用3】塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料,都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。下列有关说法中错误的是( ) A.天然气作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇 B.煤可以直接液化,煤与氢气作用生成液体燃料 C.乙烯、丙烯、甲烷等主要化工基本原料都可以由石油分馏得到 D.聚乙烯塑料的主要成分聚乙烯是由乙烯通过聚合反应制得的 随堂检测 1.下列物质中属于纯净物的是( ) A.石油 B.汽油 C.乙醇 D.煤 2.工业上乙烯的最主要来源是( ) A.石油分馏 B.煤的干馏 C.石油的裂化和裂解 D.天然气分解 3.下列关于石油的说法不正确的是( ) A.所含基本元素是碳和氢,所以石油属于各种烃的混合物 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 4.下列说法中正确的是( ) A.利用煤的加工手段,不可能从煤中获得燃料油 B.煤的干馏属于化学变化 C.煤高温干馏所得的焦炉气中含有一定量的芳香烃 D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来 5.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.石油产品都可用于加成反应 C.天然气是一种清洁的化石燃料 D.煤就是炭,属于单质 6.下列变化属于物理变化的是( ) A.煤的干馏 B.石油的裂解 C.从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等 D.煤的气化 7.在石油工业中,将得到乙烯的方法是( ) A.裂化 B.裂解 C.干馏 D.分馏 8.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(CNG),另一类是液化石油气(LPG)。这两类燃料的主要成分都是( ) A.碳氢化合物 B.醇类 C.氨气 D.氢气 9.关于聚乙烯的说法正确的是( ) 4

A.聚乙烯是通过加聚反应生成的 B.聚乙烯塑料具有固定的元素组成,因而有固定的熔沸点 C.聚乙烯塑料袋因有毒,故不能装食品 D.聚乙烯因性质稳定,故不易造成污染 参考答案 自主学习 1.(1)有机物 无机物 碳 氢 氧 氮 硫 (2)煤的干馏 煤的气化 液化 (3)隔

绝空气 (4)可燃性气体 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 氢气 一氧化碳 氢气 (5)合成氨 (6)碳氢化合物 沸点 汽油 煤油 柴油 重油 裂解 (7)重新调整 2.(1)煤 石油 天然气 (2)CH2CH2 —CH2—CH2— 课内探究 1.(1)①煤的组成:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,其组成以碳元素为主,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。不止含有碳元素,所以煤不是炭。 ②煤的综合利用:煤的干馏、煤的气化和煤的液化。 ③煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,属于化学变化。在煤的干馏过程中,可以生成焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等。 ④煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程,属于化学变化,化学方程式为

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) 煤的液化:a.直接液化:煤与氢气生成液体燃料;b.间接液化:煤转化为CO和H2再转化为甲醇 (3)【迁移应用1】A 加热 冷凝 重油 汽油 物理 【迁移应用2】D 2.(1)由低分子(相对分子质量小)生成高分子 (相对分子质量巨大)的反应叫聚合反应。 由小分子通过加成反应生成高分子化合物的聚合反应叫加成聚合反应,简称加聚反应。 (2)单体:合成高分子化合物的小分子。如聚乙烯的单体为乙烯。 链节:在有机高分子化合物中,重复的结构单元称为链节,如聚乙烯的链节为—CH2—CH2—。 聚合度:链节的重复次数n称为聚合度。 【迁移应用3】C 随堂检测 1.解析:石油是多种碳氢化合物组成的混合物;汽油主要是含C5~C11的烃的混合物;煤是由有机物和少量无机物组成的混合物。 答案:C 2.解析:能产生乙烯的是B项和C项,在煤的干馏中,焦炉气中含有一定量的乙烯,但产量并不高,所以最主要来源是重油的裂解。 答案:C 3.解析:石油是由各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物,主要成分是烃,没有固定的熔沸点,石油分馏所得的每一种馏分仍是混合物,故B项不正确。 答案:B 4.解析:煤的直接液化是在高温、催化剂的条件下与H2反应,可获得燃料油,A项错误;5

煤干馏时发生了分解反应,是化学变化,B项正确;煤高温干馏的产物主要是焦炭,同时得到焦炉气、煤焦油、粗氨水、粗苯等,焦炉气的主要成分是H2和CH4等气体,芳香烃主要存在于煤焦油和粗苯中,C项错误;煤中不存在苯及其同系物,苯及其同系物存在于煤干馏得到的煤焦油和粗苯中,D项错误。 答案:B 5.解析:石油裂解得到多种烃的混合物;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的混合物,主要元素是碳,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素。 答案:C 6.解析:干馏、裂解、煤的气化都是化学变化;煤焦油中含有苯、甲苯和二甲苯等,从煤焦油中得到苯、甲苯、二甲苯等是采取分馏的方法,是物理变化。 答案:C 7.解析:石油工业中制取气态不饱和烃,应采取比裂化更高温度的裂解才可以实现。 答案:B 8.解析:天然气的主要成分是甲烷,是碳氢化合物;液化石油气的主要成分是低沸点的烃,也是碳氢化合物。 答案:A

9.解析:nCH2CH2CH2—CH2􀱞加聚反应,A项正确;因n值不确定,聚乙烯为混合物,无固定的熔沸点,B项错误;聚乙烯性质稳定,不会产生有害物质,可以盛装食品,但因不易降解而造成“白色污染”,故C、D项均错误。 答案:A