同步测控课件4-2-1煤、石油和天然气的综合利用

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学习要求学习要点1.认识煤、石油、天然气是人类能源的主要来源。能书写简单代表物燃烧的化学方程式。2.了解煤的成分;知道通过煤的干馏可得到多种化工产品及其用途;知道煤的气化和液化可减少燃烧所造成的环境污染。3.了解石油的成分;知道通过石油的分馏及裂化可得到多种化工产品及其用途。4.通过乙烯的聚合反应了解常见高分子材料的合成,了解聚合反应的原理。知道日常生活中的一些合成高分子材料的应用。1.认识化石燃料综合利用的意义。2.通过简单的实例了解常见高分子材料的合成反应,能举例说明高分子材料在生活等领域中的作用。1.煤(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,主要含碳元素,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。(2)煤的综合利用通过煤的干馏、煤的气化和煤的液化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。①煤的干馏a.概念:是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,工业上也叫煤的焦化。得到焦炭、煤焦油、焦炉气。b.煤干馏的主要产品焦炉气粗氨水出炉煤气粗苯煤焦油焦炭②煤的气化与液化a.煤的气化将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程,主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等。化学方程式:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。b.煤的液化煤可以直接液化,也可以间接液化。煤的直接液化是使煤与氢气作用生成液体燃料;煤的间接液化是先将煤转化为CO和H2,再在催化剂作用下合成甲醇等。预习交流1煤的综合利用有什么重要意义?答案:①减少了煤燃烧产生的大量SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。③提高了煤燃烧的热效率。煤的气化、液化就是使煤变成清洁能源的有效途径,煤的燃烧效率也得以提高。③提取了煤中的化学原料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中,对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用,做到既消除污染又保护环境。2.天然气(1)天然气的组成天然气的主要成分是气态烃,其中最主要的是甲烷。(2)天然气的综合利用①天然气是一种清洁的化石燃料,可以直接用作燃料。②天然气更是一种重要的化工原料,主要用于合成氨、生产甲醇以及合成分子内含两个或多个碳原子的其他有机化合物。3.石油(1)石油的组成石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,所含元素以C、H为主。(2)石油的综合利用①石油的分馏利用原油中各组分的沸点不同进行分离的过程叫做分馏。②石油的裂化和裂解通过催化裂化过程可以将重油裂化为汽油等,再进一步裂化可以获得很多重要的化工原料。C16H34C8H18+C8H16,C8H18C4H10+C4H8C4H10C2H6+C2H4,C4H10CH4+C3H6由上述反应可知,石油裂化、裂解的末端产品中含有乙烯、丙烯、甲烷等重要化工原料。裂解的目的是为了获得重要的化工原料乙烯等气态烯烃。裂解又叫深度裂化,是石油化工生产过程中,以采用比裂化更高的温度,使长链烃断裂成短链烃——乙烯、丙烯等的加工过程。③石油的催化重整石油在加热和催化剂的作用下,通过结构重新调整使链状烃转化为环状烃,如苯、甲苯等重要的基本化工原料,并提高汽油品质。预习交流2我们为什么常把石油称作工业的“血液”?答案:目前,石油作为燃料使用,成为工业上主要的能量来源。石油还是化工、医药等行业的基本化工原料的主要来源。也有部分石油被用作润滑油、沥青、石蜡等。因此,我们常把石油称为工业的“血液”。4.以煤、石油和天然气为原料生产合成材料塑料、合成橡胶、合成纤维三大合成材料,是以煤、石油和天然气为原料生产的。(1)加聚反应:在适当温度、压强和有催化剂存在的条件下,像乙烯那样可以发生自身加成反应,形成相对分子质量巨大的高分子化合物(聚乙烯)的反应。nCH2CH2􀰷CH2—CH2􀰷聚乙烯(2)单体:能合成高分子化合物的小分子物质,如聚乙烯的单体是CH2CH2。(3)链节:高分子化合物中重复出现的结构单元,如聚乙烯的结构单元是—CH2—CH2—。(4)聚合度:聚乙烯分子结构中的n值,表示高分子化合物中所含链节的数目。聚乙烯中,聚合度n有的相同,有的不同,所以它是混合物,没有固定的熔点和沸点,只是在一定温度范围内熔化和气化。预习交流3塑料制品的使用给我们生活带来方便的同时,也带来巨大的危害——“白色污染”问题,我们该如何解决这个问题?答案:(1)改进塑料的配方和生产工艺,研制可降解的塑料。如以乙烯和一氧化碳为原料制成聚乙烯光降解塑料,以纤维素和淀粉为原料制成微生物降解塑料等。(2)回收利用废旧合成材料①通过熔融再生重新做成多种有用的材料;②是采用热裂解或化学处理的方法使其分解,用于制备多种化工原料;③将废旧合成材料作为燃料使用。一、煤干馏的主要产物和用途下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置,试分析下列叙述的正误。①图示实验中发生了化学变化②实验后水溶液的pH7,溶液Y是黑色黏稠的煤焦油,上层X是粗苯等③气体Z易燃,可以还原氧化铜④液体Y是一种纯净物答案:煤的干馏是化学变化,①正确;所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗氨水(溶于水)、焦炭等,焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜,且易燃,③正确;氨水的pH7,煤焦油居于水层以下,粗苯密度小于水,在上层,故②正确;煤焦油中含有多种物质,属混合物,④错误。产品主要成分用途焦炉气H2、CH4、乙烯、CO气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐粗苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯化肥、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、电石、燃料要点提示:①煤的干馏过程中发生了很复杂的化学变化和物理变化,生成了许多新的物质,如苯、萘、蒽等。②煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等,苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物煤焦油中含有的。二、石油综合利用丁烷催化裂解,其碳链按两种方式断裂,生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂解率为90%,且裂解后两种烯烃的质量相等,则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合气体中的体积分数是多少?答案:丁烷裂解有两种方法分别生成CH4和CH2CHCH3、CH3CH3和CH2CH2,化学方程式如下:C4H10CH4+CH2CHCH3C4H10CH3CH3+CH2CH2CH2CHCH3与CH2CH2质量相等,其物质的量之比为2∶3。丁烷裂解的化学方程式可整合为:5C4H102CH2CHCH3+2CH4+3CH2CH2+3CH3CH3若丁烷完全裂解,质量最小的烃——甲烷在混合气体中所占体积分数为20%。实际丁烷的裂解率为90%,综合计算,甲烷在混合气体中所占体积分数为19%。石油直接使用的效益非常低,一般不能直接使用,而是加工成石油产品使用。石油加工的主要方法有石油的分馏、石油的裂化、石油的裂解、石油的催化重整等。1.石油的分馏产品特别提醒:①石油分馏过程属于物理变化过程。②每种石油的馏分都是混合物。③石油分馏,根据分馏时所选的压强,可以分为常压分馏和减压分馏。2.石油的裂化和裂解要点提示:①裂化:将重油通过催化过程使分子内含碳原子数较多、沸点较高的烃断裂为分子内含碳原子数较少、沸点较低的汽油,其目的是将重油转化为轻质油。②裂解:采用比石油裂化更高的条件,使某些石油加工产品转化为分子内含碳原子数更少、沸点更低的气态化工原料。裂解实际上就是深度裂化。③在石油裂化和裂解的过程中,烃发生了复杂的化学变化。④直馏汽油中不含烯烃,裂化汽油中含有烯烃。1.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转化为液体燃料C.煤变为煤饼作燃料D.将煤干馏制得甲苯和乙烯解析:煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。因此A、B、D三项都正确,不属于煤的综合利用的只有C项。答案:C2.下列叙述中不正确的是()。A.石油分馏的产物是一种具有恒定沸点的纯净物B.石油裂化的目的是提高汽油等轻质油产量C.石油裂解的原料石油分馏产物包括石油气D.石油炼制过程中发生一系列物理、化学变化解析:石油分馏得到的是不同沸点范围的产物,为混合物,故A项错误;B、C两项正确;石油炼制过程中分馏为物理变化,裂化、裂解为化学变化,故D项正确。答案:A3.有关煤的叙述中不正确的是()。A.煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源B.煤是由多种有机物组成的混合物,其中含煤焦油等成分C.煤除了含有碳元素外,还含有少量的N、H、S、O等元素D.煤等化石燃料的储量有限,节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键解析:该题主要考查煤的成分及利用,煤是有机物和少量无机物组成的混合物,煤焦油是煤干馏的产物之一,不属于煤本身的成分,故选B项。答案:B4.下列物质属于纯净物的是()。①酒精②天然气③煤焦油④甲醇⑤煤⑥石油⑦冰醋酸⑧工业酒精⑨焦炉气⑩汽车废气A.①③④⑨B.②⑤⑦⑧C.①②④⑦⑨D.①④⑦解析:煤、石油、天然气、煤焦油、焦炉气、汽车尾气及工业酒精都是混合物。答案:D5.关于石油的组成的叙述中正确的是()。A.石油是一些不饱和烃的混合物B.石油是各种烷烃和烯烃的混合物C.石油是各种饱和烃的混合物D.石油是各种烷烃、环烷烃和芳香烃的混合物解析:石油主要是由分子中含有不同数目碳原子的烃组成的复杂混合物,故选D项。答案:D6.天然气的主要成分——CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大。下面是有关天然气的几种叙述,其中正确的是()。①天然气与煤、柴油相比是比较清洁的能源②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一A.①②③B.①C.①②D.③解析:由甲烷的组成可判断天然气与煤、柴油相比是清洁能源;1molCH4的质量是16g,1molCO2的质量是44g,等质量的两种气体CH4的物质的量比CO2大,产生的温室效应甲烷大;酸雨的形成主要是含S、N的氧化物所致。答案:C本课结束谢谢观看