1、第2节 资源综合利用 环境保护（课时1）第四章第四章 化学与自然资源的化学与自然资源的开发利用开发利用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方程式。2.了解煤的成分，知道煤的干馏、液化、气化的作用和意义。3.了解石油的成分，清楚石油的分馏、裂化、裂解醇的概念及分类。本课从当今的社会性问题能源和环境问题引入，直面介绍当今的三大主要化石能源煤、石油、天然气。首先从组成元素分析煤的成分，之后学习煤的综合利用的具体方法煤的干馏、煤的气化和液化。再让学生学习石油的综合利用，石油通过分馏的方法获得汽油、没有、柴油等轻质液体燃料，但产量不高。石油可以进一步通过裂化、裂解可以获得不
2、饱和烃。简要学习下天然气的工业用途。在介绍石油的综合利用时，对裂化汽油和直馏汽油进行比较，能更清楚的知道他们的异同。还对蒸馏、分馏、干馏进行比较，能更加清晰的理解他们的含义和区别。当前地球正面临的严重问题：当前地球正面临的严重问题：化石能源越来越少环境问题越来越严重保护环境已成为实现人类社会可持续发展的重要课题煤、石油和天然气煤、石油和天然气仍然是人类使用的主要能源，也是三种仍然是人类使用的主要能源，也是三种重要的化石燃料。重要的化石燃料。优点:提供能量、化工原料缺点:不可再生、环境污染三废:废气、废水、废渣一、煤的综合利用一、煤的综合利用1.煤的组成 组成元素:主要是碳元素；（还有少量的H、
3、O、N、P、S、卤素等）组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。煤的结构模型煤的结构模型无机物(少量)有机物C 元素大量H、O、N、S等元素 少量无机盐等 污染环境COx、NOx、SO2烟尘煤的组成煤的综合利用煤的干馏煤的气化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原料物尽其用，保护环境煤直接作燃料煤直接作燃料利用率低并污染环境利用率低并污染环境煤的干馏实验装置图实验装置1实验装置22.煤的综合利用(1)煤的干馏煤的干馏原理：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤干馏的产物有哪些？将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，叫做煤的干馏。焦炉煤气、煤焦油、焦炭表表4-2 4-2 煤干馏的主要产品和用途煤
4、干馏的主要产品和用途(2)煤的气化：将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)高温高温水水 煤煤 气气在一定条件下将煤转化液体燃料的过程。分为直接液化和间接液化。(3)煤的液化：C(sC(s)+H)+H2 2O O CO(gCO(g)+H)+H2 2(g(g)高温高温如：直接液化:间接液化:煤与氢气作用生成液体燃料先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇CO+2HCO+2H2 2 CHCH3 3OHOH催化剂催化剂答案：减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等污染物的排放。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
5、途径，煤的燃烧效率也得以提高。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。煤的综合利用有什么重要意义？阅读教材P96资料卡片甲烷水合物。用途：(1)化石燃料(2)化工原料：合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物(3)可燃冰CH4nH2OCH4H2O CO 3H2催化剂高温二二、天然气的综合利用天然气的综合利用天然气灶液化天然气公交车俄天然气管道通向中国德国天然气汽车三三、石油的综合利用石油的综合利用1.石油的组成元素:主要是碳、氢元素是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。（还有水分、盐分等
6、杂质）石油的主要成分：2.石油的炼制(除水脱盐后)结合P96图46思考：石油分馏的产品有哪些及其用途？石油分馏示意图石油分馏示意图(1)石油的分馏：利用原油中各组分沸点的不同，将复杂的混合物分离成较简单和更有用的混合物的过程。石油的常压蒸馏产品：重油的减压蒸馏产品：石油气C4以下汽油C5C8煤油C11C16柴油C15C18重油C20以上轻质油燃料油、柴油、润滑油、石蜡、沥青。你了解直馏汽油吗？蒸馏、分馏和干馏有什么区别和联系？答案:蒸馏：把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作。蒸馏可使混合物中沸点较低的组分挥发而达到使混合物分离或除杂质的目的。被蒸馏的混合物中至少要有一种组分为
7、液体。各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯。若不同组分之间沸点差别小，或不同组分互溶形成恒沸液体，馏分则不纯。分馏：对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏。分馏可使多组分混合物在一个完整的操作过程中分离为两种或多种馏分而达到混合物分离或除杂质的目的。干馏：把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程叫做干馏。蒸馏与分馏同属物理变化，干馏过程往往发生复杂的物理、化学变化。蒸馏 分馏干馏操作过程原理目的蒸馏、分馏和干馏加热和冷凝加热和冷凝隔绝空气加强热物理变化物理变化复杂的物理变化和化学变化分离精炼加工煤(2)石油的催化裂化在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的
8、烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等。C C1616H H3434 C C8 8H H1818+C+C8 8H H1616 催化剂催化剂加热、加压加热、加压催化剂催化剂加热、加压加热、加压 C C8 8H H1818C C4 4H H1010+C+C4 4H H8 8 裂化的目的：提高轻质液体燃料的产量。你了解裂化汽油吗？你了解裂化汽油吗？什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎样鉴别它们？什么叫裂化汽油和直馏汽油？怎样鉴别它们？答案：通过分馏得到的汽油叫直馏汽油，直馏汽油中没有不饱和烃。通过裂化得到的汽油叫裂化汽油，裂化汽油中含有不饱和烃。鉴别它们可以使用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不能使溴水褪色
9、的为直馏汽油。(3)石油的裂解（深度的裂化）用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子数较少的气态烃分子和少量的液态，获取有机化工原料，如乙烯等催化剂加热、加压CHCH4 4+C+C3 3H H6 6 C C4 4H H1010C C4 4H H1010催化剂加热、加压C C2 2H H4 4+C+C2 2H H6 6 裂解的目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。乙烯的产量是一个国家石化水平的标志(4)石油的催化重整：在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯过程过程原理原理原料原料产品及用途产品及用途脱水脱盐脱水脱盐分馏分馏催化裂化催化裂化裂解裂解催
10、化重整催化重整除去原油中的盐和水，减少能耗及对设备的腐蚀。利用加热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的产物。石油气，汽油，煤油，柴油，石蜡油、润滑油、重油等。轻质液体燃料（裂化汽油）在一定条件下使用催化剂并加热，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃。采用比裂化更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子乙烯、丙烯、丁二烯等（有机化工的原料）重油原油原油燃料油、润滑油石油炼制石油炼制在加热和催化剂作用下，对直链烷烃的结构进行重新调整，使其转化成带支链的烷烃或环状烃。燃料油、润滑油苯的同系物及其它芳香烃注：石油的分馏是物理变化，催化裂化、裂解、催化重整是化学变化。高分
11、子化合物及其特征相对分子质量很大相对分子质量很大,是混合物是混合物,无固定的熔沸点。无固定的熔沸点。(5)石油重要产品：催化剂聚乙烯的生成CHCH2 2=CH=CH2 2 +CHCH2 2=CH=CH2 2 +CHCH2 2=CH=CH2 2+CHCH2 2CHCH2 2 n nnCHnCH2 2=CH=CH2 2CHCH2 2CHCH2 2 n n聚乙烯聚乙烯催化剂(3)高分子化合物中的几个化学用语(以聚乙烯为例)单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如 _。链节：高分子化合物中的最小重复单元，如 _。聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。CH2=CH2 CH2CH2 聚合反应：
12、由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。此反应属于乙烯的加成反应，所以这种聚合反应又叫加成聚合反应，简称加聚反应。加聚反应加聚反应三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维。综合利用的意义：物尽其用、保护资源，创造出更多产品。聚丙烯聚丙烯单体单体：CHCH2 2CHCHCHCH3 3聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CHCH2 2CHCHC C6 6H H5 5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CHCH2 2C CCHCH3 3COOCHCOOCH3 3资资源源 煤煤天然气天然气 化石燃料化石燃料 石油石油 干馏干馏资源的综合利用资源的综合利用 气化气化 液化液化 化工原料化工原料 石油分馏石油分馏 裂化裂解裂化裂解 催化重整催化重整1.石油加工的主要目的是（）A.将石油按其成分的沸点不同加以分离B.将石油按饱和与不饱和烃加以分离C.得到碳原子数多的烃类D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开A AD D3.石油裂解的目的是（）A.提高轻质液体燃料的产量B.主要提高汽油的产量C.获得短链不饱和烃D.改善汽油的质量C C2.用重油制取丙烯的方法是（）A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解
