1、课题 3 石油、煤和天然气的综合利用1了解石油、煤、天然气的组成和用途。2掌握石油的分馏、裂化及裂解的 产品和用途。3了解煤的干馏、气化和液化。4了解一碳化学的含义。墨西哥坎昆气候大会再次提出了全球减排的重要性。为实现 减排目标，全球每年需要投入巨资用于发展绿色能源。根据有关 报告， 绿色能源行业将涉及八大 领域，其中包括海上风能、太阳能、城市垃圾转化为 能源和地热能等。思考：上述信息对于学习本节课有什么启示？答案：化石燃料燃烧造成多种环境污染；综合利用化石燃料，提高利用价 值；积极开发新能源。一、石油和天然气1石油的炼制和石油化工(1)石油的分馏。石油分馏的原理：工业上通过_和_的方法，把石
2、油分成_。石油分馏的产品：分馏出来的各种成分叫做_。石油分馏的设备：_。自主思考：石油的各种馏分有无固定的沸点？为什么？(2)石油的裂化和裂解。石油的裂化。a裂化的目的：获得较多的_，特别是提高_的产量。b裂化的原理：采用催化的方法，在一定条件下，将_、_的烃分解为_、_的烃。石油的裂解。a裂解的目的：获得_、_、_等基本有机化工原料。b裂解的原理：裂解即_。自主思考：烷烃催化裂化或裂解的产物类别有什么规律？2天然气的利用(1)直接用作_。(2)作为化工生产的原料，可用来制_、_、_等。二、煤的综合利用1煤的干馏(1)煤的干馏原理：将煤_使其_的过程叫做煤的干馏，也叫_。(2)煤的干馏产品主要
3、有三类：_、_ 和_。2煤的气化和液化(1)煤的气化。含义：煤的气化是把煤中的有机物转化为_的过程。主要反应：_。(2)煤的液化。含义：煤的液化是把煤转化为_的过程。分类：煤的液化Error!自主思考：煤的干馏和石油的分馏都是化学变化，煤的液化和气化都是物理变化。对吗？三、煤化工和天然气化工的发展一碳化学1一碳化学一碳化学是以分子中只含_的化合物(如_、_、_等) 为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。2一碳化工(1)煤气化：主要反应有_、_、_ 。(2)天然气重整：反应方程式为_。3合成气化学合成气化学使用不同催化剂，从合成气制出不同的产物。(1)甲烷化学：由_通过催化反应直接生成新的化合
4、物。(2)甲醇化学：由_通过催化反应直接生成新的化合物。答案:一、1.(1) 常压分馏 减压分馏 不同沸点范围的蒸馏产物而分离出来 馏分 分馏塔自主思考提示：石油的各种馏分仍然是多种烃的混合物，所以没有固定的沸点。(2)轻质油 汽油 相对分子质量较大 沸点较高相对分子质量较小 沸点较低 乙烯 丙烯 丁烯 深度裂化自主思考提示：一般地，烷烃 烷烃 烯烃 2(1)燃料(2)氢气 乙烯 甲醇二、1.(1)隔绝空气加强热 分解 焦化(2)焦炉气 煤焦油 焦炭2(1)可燃性气体 CH 2O COH 2 (2)液体燃料 直接 间接自主思考提示：不对。煤的干馏、煤的液化和气化都是化学变化，石油的分馏是物理变
5、化。三、1.一个碳原子 CO CH4 CH3OH2(1)2CO 2 2CO CH 2O COH 2 COH 2O CO2H 2 (2)CH4H 2OCO3H 23(1)CH 4 (2)CH3OH一、石油1石油的成分组成石油的基本元素是碳、氢(两者的质量分数之和可达 97%98%)，同时还含有少量的硫、氧、氮等，它主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。石油的化学成分主要是各种液态的烃，其中还溶有气态和固态的烃。2石油炼制和加工的主要目的(1)将石油中烃的混合物进行一定程度的分离，使它们各尽其用，如石油的分馏。(2)将石油中含碳原子多的烃转变成含碳原子较少的烃，以提高石油的利用价值，如石油
6、的裂化和裂解。3石油的分馏(1)石油分馏的原理。分子中碳原子数不同，烃的沸点就不同。通常情况下，随着烃分子里碳原子数的增多，烃的沸点也相应升高。加热石油，沸点低的烃(分子中碳原子数较少) 先汽化，经冷凝液化后分离出来，随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝液化后又分离出来；这样，不断地加热汽化和冷凝液化，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，这一过程在石油工业中是在分馏塔内进行的，称为石油分馏。(2)石油分馏的装置。工业上对石油的分馏既有常压分馏又有减压分馏，往往是常压分馏、减压分馏在一起连续进行。(如下流程图)石油分馏工艺流程示意图(3)减压分馏的原因、原理及目的。减压分馏原因：随着
7、石油中烃分子里含碳原子数的增大，其沸点会逐渐升高；要把它们从混合物中分离出来，就必须再升高温度。但是，在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的还会出现炭化结焦，损坏设备、影响生产。为了解决这一问题，故采用减压分馏。减压分馏原理：利用外界压强对物质沸点的影响。因为外界压强越大，物质的沸点就越高；外界压强越小，物质的沸点就越低。通过降低分馏塔内的压强，使重油在较低温度沸腾，这种过程称为减压分馏。减压分馏目的：防止炭化结焦，从重油中分离出润滑油、石蜡等成分。减压分馏的原料是重油。4石油的裂化和裂解(1)直馏汽油和裂化汽油的比较。获得方法 主要化学成分 燃烧质量 鉴别方法直馏汽油 原油直接分馏，物理变化含
8、 C5C 11 的烷烃、环烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定差，爆震性强裂化汽油 重油裂化，化学变化含有较多的 C5C 11 的烷烃、烯烃、二烯烃等，性质活泼好，爆震性弱能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油(2)石油的各种炼制方法的比较。分馏 裂化石油的炼制方法 常压 减压 热裂化 催化裂化石油的裂解石油的催化重整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石油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主要原料 原油 重油
9、重油含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气)石油主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油等润滑油、凡士林、石蜡、沥青等抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯等苯或甲苯等二、煤的综合利用1煤的组成和种类(1)煤的组成。煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤除了主要含碳外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。(2)煤的种类。煤可以分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥煤，它们的含碳量不同(见下表) ，发热量也不同，一般含碳量高的，发热量也高。各种煤的含碳量范围煤的种类 无烟煤 烟煤 褐煤 泥煤碳的质量分数/% 8595 7085 5070 约 502煤干馏的主要产
10、品和用途干馏产品 主要成分 主要用途焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、 一氧化碳 气体燃料、化工原料粗氨水 氨、铵盐 氮肥出炉煤气粗苯 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料煤焦油沥青 筑路材料、制碳素电极焦炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料煤的干馏发生的条件有两个：一是隔绝空气以防止煤燃烧；二是加强热。煤的干馏发生了复杂的物理、化学 变化。碳、煤、炭三者是相互联系的都含碳元素，又是相互区别的：碳：化学元素 C 的名称。煤：远古时代的植物被埋于土中， 经长期复杂变化而形成的固体 矿物，叫煤或煤炭。炭：碳元素单质中的无定形体木炭、焦炭、炭黑
11、等。3煤的气化与液化煤的气化 煤的液化产品 低热值气 中热值气 高热值气 直接液化产 品 间接液化产 品原理煤在空气中燃烧：2CxHyxO 2 2xCO yH2煤在氧气中燃烧：2CxHyxO 22xCOyH 2将中热值气进行催化合成：3H2COCH4煤H 2液体燃料煤CO 和 H2液体燃料H2O主要成分 CO、H 2、N 2CO、H 2、CH4 CH4 芳香烃等甲醇(CH3OH)等目的 获得高效清洁燃料知识点 1 石油的炼制和石油化工【例题 1】 下图是石蜡进行催化裂化和检验裂化产物的装置，根据图示回答：(1)试管中盛的是_ 。(2)试管至上部导管的作用是_ 。(3)试管中盛的是_，现象是_
12、。解析：石蜡催化裂化的产物中有烯烃，烯烃能使高锰酸钾 酸性溶液褪色，或使溴水褪色。答案：(1)石蜡和催化剂(2)导气和冷凝(3)高锰酸钾酸性溶液(或溴水 ) 溶液颜色逐渐褪去点拨：烷烃 烷烃烯烃。石油裂化的原料是重油，也可以是重油减压分馏的产品，如石蜡、润滑油等。知识点 2 煤的综合利用【例题 2】 煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是( )。A加热的温度不同B得到的产品不同C前者要隔绝空气，后者不必D干馏是化学变化，分馏是物理变化解析：分馏是用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范 围的产物，无新物质生成，属于物理过程。煤的干馏是把煤隔绝空气加强热，使煤分解的过程，是化学变
13、化。答案：D点拨：学习过程中，要不断地将相似、易混的概念加以比较。如煤的干馏与石油的分馏、煤的气化与液化、石油的裂化与裂解、石油的常压分馏与减压分馏等。1 下列关于石油的炼制和石油化工的叙述正确的是( )。A石油干馏可得到汽油、煤油等B石油分馏可获得乙烯、丙烯和丁二烯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石油裂解和油脂皂化都是由高分子生成小分子的过程2 下列关于煤的说法不正确的是( )。A煤的干馏、煤的气化和液化都是化学变化B煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等污染物C煤是以单质碳为主的复杂混合物D以煤为主要原料，不仅可以合成甲醇，还可以加工成高级汽油3 随着
14、国家“西气东输”二线工程的贯通，以国外气源为主的天然气管道南达香港，东至上海。(1)天然气的主要成分是_。(2)在一碳化工中，天然气重整的化学方程式是_ 。(3)管道煤气的主要成分是 CO、H 2 和少量烃类。根据 CO、H 2、CH 4 燃烧的化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是_。因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是_进风口(填“增大”或“减小”) ，如不作改进可能产生的不良结果是_。答案:1C 石油分馏可获得汽油、煤油等，石油裂解可 获 得乙烯、丙烯和丁二烯，A、B错， C 正确；石油和油脂都不属于高分子，D 错。2C 煤由复杂的无机物和
15、有机物组成，除主要含 C 元素外，还含有 H、O、S、N 等元素，但不含碳单质和简单的有机物，因此 C 项不正确。3答案：(1)CH 4(或甲烷)(2)CH4 H2O 3H2CO(3)天然气 增大 氧气供给不足，甲烷燃烧不充分，生成有毒气体，如 CO。解析：(1)天然气的主要成分是甲烷。(2)甲烷的重整反应为 CH4H 2O 3H2CO。(3)燃烧的反应为 2COO 2 点燃,2CO 2，2H2O 2 点燃,2H 2O，CH42O 2 点燃,CO22H 2O。2 mol CO、H2 燃烧需要 1 mol O2，而 1 mol CH4 燃烧需要 2 mol O2。因此，燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是天然气。燃 烧 管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是增大进风口，如不作改 进，氧气供 给不足，甲烷燃烧不充分易生成有毒气体，如 CO。
