2.3《石油、煤和天然氣

的綜合利用》教學目標知識與能力1.掌握煤、石油和天然氣等綜合利用中基本的化學原理。2.通過調(diào)查討論煤、石油和天然氣等綜合利用的最新進展。

3.了解我國基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展概況。

教學重點、難點：煤、石油和天然氣等綜合利用中基本的化學原理。探究建議：1.收集資料：海水、煤、石油和天然氣等資源的綜合利用。2.繪制圖表：石油化工或其他化工的主要原料、過程和產(chǎn)品3.討論：資源的循環(huán)利用、能源的優(yōu)化應用、環(huán)境的源頭治理對可持續(xù)發(fā)展的意義。

4.調(diào)查當?shù)毓腆w廢棄物（如粉煤灰）的回收和利用情況，討論存在問題的解決途徑。課時劃分：一課時

必修2內(nèi)容：石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和環(huán)烷烴所組成的混合物。石油的大部分是液態(tài)烴，同時在液態(tài)烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。石油主要含有碳和氫兩種元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素。思考與交流

石油煉制目的是什么？一方面是將石油中的混合物進行一定程度的分離使它們物盡其用；另一方面。將含碳原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)較少的烴作為化工原料，以提高石油的利用價值。汽油C5~C11煤油C11~C16柴油C15~C18常壓蒸餾塔重油C20以上減壓蒸餾塔燃料油瀝青石蠟潤滑油燃料油石蠟潤滑油燃料油石蠟潤滑油催化裂化石油氣C4以下LiquidpetroleumgasLPG原油

石油通過分餾獲得的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量比較低，僅占石油總產(chǎn)量的25％左右。但社會需求量大的正是這些輕質(zhì)油，為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，還可以采用裂化的方法從重油中獲取輕質(zhì)油。

裂化就是在一定的條件下，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。例如，在加熱、加壓和催化劑存在的條件下，十六烷裂化為辛烷和辛烯：裂化有熱裂化和催化裂化。熱裂化催化裂化目的:提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量目的:提高汽油的產(chǎn)量缺點：溫度過高，發(fā)生結焦現(xiàn)象催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）實驗

為獲得有機化工的基本原料。在石油化工生產(chǎn)過程里，常用石油分餾產(chǎn)品（包括石油氣）作原料，采用比裂化更高的溫度（700～800℃，有時甚至高達1000℃以上），使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機化工原料。工業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。所以說裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過程。石油裂解的化學過程是比較復雜的，生成的裂解氣是一種復雜的混合氣體，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、氫氣、硫化氫等。裂解氣里烯烴含量比較高。因此，常把乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標志。把裂解產(chǎn)物進行分離，就可以得到所需的多種原料。這些原料在合成纖維工業(yè)、塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)等方面得到廣泛應用。閱讀裂解定義：使具有長鏈分子的烴在700度以上高溫時斷裂成短鏈的烴的過程叫裂解目的：生產(chǎn)短鏈不飽和烴如工業(yè)“三烯”乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標志用途：合成纖維，塑料，橡膠等總結裂化、催化裂化、裂解的對比石油的煉制方法分餾裂化石油的裂解常壓減壓熱裂化催化裂化原理用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物在加熱或催化劑存在的條件下，把相對分子質(zhì)量大，沸點高的烴斷裂成相對分子質(zhì)量小，沸點低的烴在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長鏈分子的烴斷裂成為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴。主要原料原油重油重油含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品（含石油氣）主要產(chǎn)品溶劑油

汽油

煤油

柴油

重油潤滑油凡士林石蠟

瀝青

石油焦抗震性能好的氣油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯歸納思考與交流

結合在必修化學所學內(nèi)容，與同學交流：以乙烯為原料合成那些產(chǎn)品：體會乙烯在工業(yè)合成中的價值。合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、聚乙烯等等學習第40頁第一自然段回答：天然氣的來源用途。2、天然氣的利用合成氨所需的氫氣、制乙烯、制甲醇、合成液體燃料、石油化工廠的景觀二、煤的綜合利用無煙煤泥煤褐煤思考與交流

閱讀課本40頁第二段，說出煤的主要元素，目前煤的綜合利用方法。

煤除了主要含碳外還含有少量的S、P、N、H、O等元素以及無機礦物質(zhì)（主要有硅、鋁、鈣、鐵等元素）煤是有機物和無機物組成的復雜混合物

1、煤的干餾——（）的過程叫煤的干餾。是一個（）過程。把煤隔絕空氣加強熱使它分解

石油的分餾是物理變化、煤的干餾是化學變化過程?；瘜W變化石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別：

為了預防或減少煤燃料對環(huán)境和人體健康帶來的危害，近二三十年來，世界各國大力開展了對煤利用新技術的研究，其中主要包括對煤的液化和汽化技術。煤的汽化和液化就是使煤變成清潔能源的有效途徑，與此同時煤的燃燒效率等也得到提高

2、煤的汽化與液化（1）汽化

煤的汽化就是將煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程。煤汽化的主要化反應是指碳和水蒸氣的反應。

C+H2O===CO＋H2

這是一個吸熱反應，所需熱量一般都由同時進行的碳的燃燒反應來提供。

C＋O2===CO2

碳燃燒時可以使用空氣，也可以使用氧氣，但得到的煤氣成分、熱值及用途都不同，分別叫低熱值氣和中熱值氣。中熱值氣在適當催化劑的作用下，又可以轉(zhuǎn)變成高熱值氣。即把中熱值煤氣里的CO和H2用催化劑合成甲烷。

CO＋3H2→CH4＋H2O

把煤粉和煤液化過程中產(chǎn)生的油跟氫氣混合，在高溫下經(jīng)催化劑催化，進行加氫解聚反應，同時脫去硫、氮、氧等原子，生成固-液混合物的油、液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固態(tài)物質(zhì)。經(jīng)過分離可以得到油，成為低氫、低硫的重質(zhì)液體燃料。

(2)液化

煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程。煤的液化可以分為直接和間接兩個途徑。

間接液化的氣化-液化法首先把煤氣化為H2、CO和CH4。用催化劑把氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。

nCO＋2nH2→(CH2)n＋nH2O

2nCO＋nH2→(CH2)n＋nCO2

煤的液化是否能得到發(fā)展，決定于石油是否能滿足不斷增長的需要、煤跟石油的比價以及煤的液化技術的成熟程度。從世界范圍來看，由于石油價格的增長，液化技術的日臻成熟，煤液化工業(yè)的再度興起是可能的。對我國來說，目前汽油和煤的比價比國外更有利于發(fā)展以合成高級汽油為主要目的的煤的液化。在有煤地區(qū)發(fā)展煤的液化還是可以探索的。

碳化學是指以分子中只含一個碳原子的化合物如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)為原料，用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化學。

2

C＋O===2COC+H2O===CO＋H2

CO+H2O===CO2＋H2

高溫條件，天然氣重整：

CH4＋H2O=CO＋3H2煤汽化的主要反應：三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展—碳化學

大量的化工產(chǎn)品可以以合成氣作為起始原料。使用不同的催化劑，可以從合成氣制出不同的有機化合物產(chǎn)物，這就組成了所謂的合成氣化學。由CH4、CH3OH等含一個碳原子的分子，也可以通過催化反應直接生成新的化合物。這就形成了所謂的甲烷化學和甲醇化學，它們都是由一系列典型的化學合成反應所組成的。由CO加氫合成一系列化合物的化學稱合成氣化學

由甲烷直接合成的稱甲烷化學

由甲醇為原料合成一系列下游產(chǎn)品的為甲醇化學

典型例題

例1：工業(yè)上合成氨的原料氣之一——H2有一種來源是取自石油氣，如丙烷。（1）有人設計了以下反應途徑（假設反應都能進行），你認為最合理的是A、D、B、C、（2）按照所選反應途徑，理論上用1mol丙烷最多可制得氨A、4molB、4.7mol

C、10molD、2.7molCB（3）所選反應途徑最顯著的特點是A、簡單易行B、所得H2純度高C、所得H2產(chǎn)量高D、可獲得大量熱能C例2：如何用化學方法檢驗一瓶裂化汽油里是否含有甲苯、二甲苯等芳香烴？寫出實驗步驟。取約5ml汽油，滴加溴水至溴水不褪色為止，再加入適量NaOH溶液除去剩余Br2，分液。取油層液體，滴加酸性KMnO4稀溶液，振蕩。若KMnO4溶液褪色，則說明含有苯的同系物（甲苯、二甲苯）。例3：C8H18在一定條件下受熱裂化，可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五種混合氣體，此混合氣體的平均分子量為A、14B、57C、38D、無定值作業(yè)P458、9再見贈送精美圖標1、字體安裝與設置如果您對PPT模板中的字體風格不滿意，可進行批量替換，一次性更改各頁面字體。在“開始”選項卡中，點擊“替換”按鈕右側(cè)箭頭，選擇“替換字體”。（如下圖）在圖“替換”下拉列表中選擇要更改