1、第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第2课时煤、石油和天然气的综合利用 一、煤的综合利用一、煤的综合利用1.1.煤的组成煤的组成2.2.煤的综合利用煤的综合利用【微思考微思考】若从煤焦油中分离出芳香烃若从煤焦油中分离出芳香烃, ,应采用什么方法应采用什么方法? ?提示提示: :煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根煤焦油是由各种芳香烃组成的液态混合物。可根据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。据各种芳香烃的沸点不同利用蒸馏法进行分离。【巧判断巧判断】(1)(1)煤俗称煤炭煤俗称煤炭, ,因此可看作碳元素形成的单质。因此可看作碳元素形成的单质。( () )提示提示: :。煤是由
2、无机化合物和有机化合物组成的复杂。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂的混合物。的混合物。(2)(2)煤里主要含碳及少量的其他元素煤里主要含碳及少量的其他元素, ,但绝大多数都含但绝大多数都含硫硫, ,工业上大量燃烧含硫燃料会形成工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨酸雨”。( () )提示提示: :。煤中的硫元素在燃烧时会生成。煤中的硫元素在燃烧时会生成SOSO2 2气体气体,SO,SO2 2气体是形成酸雨的主要污染物之一。气体是形成酸雨的主要污染物之一。二、天然气的综合利用二、天然气的综合利用【情境情境思考思考】我国在南海北部神狐海域进行的我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰可燃冰”试开采获
3、试开采获得成功得成功, ,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家冰试开采中获得连续稳定产量的国家, ,为可燃冰的开采为可燃冰的开采迈出了重要的一步。迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温可燃冰是一种由天然气与水在低温(0(010)10)、高压、高压(10(107 7Pa)Pa)条件下形成的类冰状结晶物质条件下形成的类冰状结晶物质, ,又名天然气水又名天然气水合物。合物。有人认为有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想梦想”, ,这种说法对吗这种说法对吗? ?提示提示
4、: :不对。因为可燃冰中含有不对。因为可燃冰中含有CHCH4 4和和H H2 2O,O,可燃冰中并可燃冰中并不是只有不是只有H H2 2O,O,是其中的可燃性成分是其中的可燃性成分CHCH4 4的作用。的作用。三、石油的综合利用三、石油的综合利用【巧判断巧判断】(1)(1)煤、石油和天然气是不可再生能源煤、石油和天然气是不可再生能源, ,也是新型清洁也是新型清洁能源。能源。( () )提示提示: :。煤、石油和天然气不是新型清洁能源。煤、石油和天然气不是新型清洁能源。(2)(2)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一。( () )提示提示: :
5、。二氧化碳不是大气污染物。二氧化碳不是大气污染物。(3)(3)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。不能用裂化汽油萃取溴水中的溴。( () )提示提示: :。裂化汽油含有不饱和烃。裂化汽油含有不饱和烃, ,会与溴反应。会与溴反应。四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料1.1.三大合成材料三大合成材料:_:_、_、_,_,这三这三大合成材料大合成材料, ,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。2.2.合成材料的大量生产和使用合成材料的大量生产和使用, ,急剧增加的废弃物对人急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。类社会
6、造成巨大的环境压力。塑料塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维知识点煤、石油、天然气的综合利用知识点煤、石油、天然气的综合利用【重点释疑重点释疑】1.1.化学化学“三馏三馏”的比较的比较名称名称原理原理特点特点干馏干馏隔绝空气、高温下使物质分解隔绝空气、高温下使物质分解的过程的过程属于化学变化属于化学变化, ,产物为混合产物为混合物物蒸馏蒸馏根据液态混合物中各组分沸点根据液态混合物中各组分沸点不同不同, ,加热使某一组分蒸发进加热使某一组分蒸发进行分离行分离属于物理变化属于物理变化, ,产物为单一产物为单一组分的馏出物组分的馏出物分馏分馏根据液态混合物中各组分沸点根据液态混合物中各组分沸点不同进
7、行分离不同进行分离属于物理变化属于物理变化, ,产物为沸点产物为沸点相近的各组分组成的混合相近的各组分组成的混合物物2.2.化学中化学中“两裂两裂”的比较的比较名称名称定义定义目的目的裂化裂化在一定条件下在一定条件下, ,把相对分子把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的相对分子质量小、沸点低的烃烃提高轻质油的产量提高轻质油的产量, ,特别是特别是提高汽油的产量提高汽油的产量裂解裂解在高温下在高温下, ,使具有长链分子使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃烃和少量液态烃获得短链不饱和烃获得短链不饱和烃3.3.化学化
8、学“六气六气”的主要成分的主要成分高炉高炉煤气煤气水煤气水煤气天然气天然气液化液化石油气石油气焦炉气焦炉气裂解气裂解气主主要要成成分分COCO、COCO2 2H H2 2、COCOCHCH4 4C C3 3H H8 8、C C4 4H H1010H H2 2、CHCH4 4、C C2 2H H4 4、COCOC C2 2H H4 4、C C3 3H H6 6、C C4 4H H8 8、CHCH4 4【思考思考讨论讨论】(1)(1)如何从石油中得到乙烯如何从石油中得到乙烯? ?提示提示: :乙烯是石油裂解得到的乙烯是石油裂解得到的, ,是石油深度裂化的产物是石油深度裂化的产物。(2)(2)裂化和
9、裂解有何区别和联系裂化和裂解有何区别和联系? ?提示提示: :二者均属于化学变化。裂化和裂解的目的不同二者均属于化学变化。裂化和裂解的目的不同, ,裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工裂解的目的主要是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。裂化的目的是提高优质、轻质油的产量基本原料。裂化的目的是提高优质、轻质油的产量, ,特特别是提高汽油的产量。别是提高汽油的产量。【案例示范案例示范】【典例典例】如图是实验室干馏煤的装置图如图是实验室干馏煤的装置图, ,根据图示回答根据图示回答下列问题。下列问题。(1)(1)指出图中仪器名称指出图中仪器名称: :b_;db_;d_。 (2)(2)装置
10、装置c c的作用是的作用是_,_, d d中的液体有中的液体有_和和_。煤焦油可以通过。煤焦油可以通过_的方法使其中的重要成分分离出来。的方法使其中的重要成分分离出来。 (3)e(3)e处点燃的气体是处点燃的气体是_,_,火焰的颜色是火焰的颜色是_色。色。 (4)(4)下列叙述错误的是下列叙述错误的是_。 A.A.煤发生了化学变化煤发生了化学变化B.dB.d中液体的中液体的pH7pH7C.dC.d中液体只有一层中液体只有一层D.eD.e处的气体可以还原氧化铜处的气体可以还原氧化铜, ,可以使溴水褪色可以使溴水褪色【解题指南解题指南】解答本题应该注意以下两点解答本题应该注意以下两点: :(1)(
11、1)煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。(2)(2)分离有机物液体混合物常用分馏的方法。分离有机物液体混合物常用分馏的方法。【解析解析】煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气, ,出炉出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等煤气包括焦炉气、粗氨水等, ,经经c c装置的降温和冷凝装置的降温和冷凝, ,粗粗氨水和煤焦油变为液体在氨水和煤焦油变为液体在d d中聚集中聚集, ,则液体显碱性则液体显碱性; ;焦炉焦炉气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性, ,可用于还原可用于还原氧化铜氧化铜, ,这些气体燃烧产
12、生蓝色火焰这些气体燃烧产生蓝色火焰; ;焦炉气中含有乙焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色烯可以使溴水褪色; ;煤焦油是有机物的液态混合物煤焦油是有机物的液态混合物, ,应应采用分馏的方法分离。采用分馏的方法分离。答案答案: :(1)(1)硬质玻璃管硬质玻璃管U U形管形管(2)(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝粗氨水煤焦将干馏生成的气体进行降温和冷凝粗氨水煤焦油油分馏分馏(3)(3)焦炉气蓝焦炉气蓝(4)C(4)C【母题追问母题追问】(1)b(1)b中剩余的固体是什么中剩余的固体是什么? ?提示提示: :焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。(2)(2)点燃点燃e e处
13、的气体之前处的气体之前, ,必须进行哪项操作必须进行哪项操作? ?提示提示: :检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯度度, ,防止爆炸。防止爆炸。【迁移迁移应用应用】1.1.下列关于化石燃料的加工说法正确的是下列关于化石燃料的加工说法正确的是( () )A.A.石油裂化主要得到乙烯石油裂化主要得到乙烯B.B.石油分馏是化学变化石油分馏是化学变化, ,可得到汽油、煤油可得到汽油、煤油C.C.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D.D.煤制煤气是物理变化煤制煤气是物理变化, ,是高效、清洁地利用煤的重要
14、是高效、清洁地利用煤的重要途径途径【解析解析】选选C C。石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质。石油裂化的目的主要是获得汽油等轻质燃料油燃料油, ,而石油裂解的目的才是获得乙烯而石油裂解的目的才是获得乙烯,A,A项错误项错误; ;石石油分馏是物理变化油分馏是物理变化,B,B项错误项错误; ;煤制煤气是化学变化煤制煤气是化学变化,D,D项项错误错误; ;煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和煤干馏的目的就是获得焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气焦炉气,C,C正确。正确。2.2.下列说法中错误的是下列说法中错误的是 ( () )A.A.石油中含有石油中含有C C5 5C C1111的烷烃的烷烃, ,可
15、以通过石油的分馏得到可以通过石油的分馏得到汽油汽油B.B.含含C C2020以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物D.D.煤中含有苯和甲苯煤中含有苯和甲苯, ,可以用先干馏后分馏的方法把它可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来们分离出来【解析解析】选选D D。石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤。石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料油和柴油等轻质液体燃料, ,但产量不高。通常采用裂化但产量不高。通常采用裂化的方法的方法, ,提高汽油的产量。煤是由有机物
16、和少量无机物提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物组成的复杂混合物, ,主要含碳元素主要含碳元素, ,还含有少量的氢、还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素氧、氮、硫等元素, ,并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭并不含苯和甲苯。煤干馏得到焦炭、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合、煤焦油、焦炉气等。煤焦油是含有多种芳香族化合物的混合物物的混合物, ,可以生产芳香族化合物苯和甲苯。可以生产芳香族化合物苯和甲苯。【素养提升素养提升】我国的煤炭资源相对比较丰富我国的煤炭资源相对比较丰富, ,加快加快“煤制油煤制油”的发展的发展, ,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是对我国
17、社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。煤间接液化的典型流程示意图。(1)(1)写出煤气化反应的化学方程式写出煤气化反应的化学方程式? ?思考说明煤气化的思考说明煤气化的意义。意义。提示提示: :C+HC+H2 2O(g) CO+HO(g) CO+H2 2。煤气化能够减少煤燃烧时。煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染的粉尘污染, ,提高煤燃烧的效率提高煤燃烧的效率, ,气化后的产品可以用气化后的产品可以用于化工生产于化工生产, ,提高煤的综合利用价值。提高煤的综合利用价值。(2)(2)如图中由石油获得相应产品的方法是什么如图中由石油获得相应产品的方法是什么? ?该方法该
18、方法是物理变化还是化学变化是物理变化还是化学变化? ?得到的各种分馏产品是纯净得到的各种分馏产品是纯净物吗物吗? ? 提示提示: :图中由石油获得相应产品的方法是分馏图中由石油获得相应产品的方法是分馏, ,属于物属于物理变化理变化, ,所得产品是混合物。所得产品是混合物。(3)(3)石油裂化是为了得到更多的汽油石油裂化是为了得到更多的汽油, ,裂化汽油可以使裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色溴的四氯化碳溶液褪色, ,其原因是什么其原因是什么? ?提示提示: :裂化汽油中含有烯烃裂化汽油中含有烯烃, ,能与能与BrBr2 2发生加成反应发生加成反应, ,可可以使溴的四氯化碳溶液褪色。以使溴的四氯化碳溶液褪色。
