1、煤煤 、石油和天然气的综合利用、石油和天然气的综合利用第四章第四章 化学与自然资源的开发利用化学与自然资源的开发利用第第2 2节节 资源综合利用资源综合利用 环境保护环境保护（第一（第一课时）课时）情境导入情境导入1 1了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用2 2以聚乙烯为例，认识聚合反应、高分子化合以聚乙烯为例，认识聚合反应、高分子化合物并了解高分子材料在生活等领域中的应用及物并了解高分子材料在生活等领域中的应用及可能带来的环境问题。可能带来的环境问题。学习目标学习目标 从图中可以看出，煤、石油、天然气仍是人从图中可以看出，煤、石油、天然气仍是人类使用的
2、主要能源，同时它们也是重要的化工原类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，料。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。临的重大挑战。思考思考：化石燃料有哪些优点和缺点化石燃料有哪些优点和缺点?优点优点:提供提供能量、化工原料能量、化工原料缺点缺点:不可不可再生、环境污染再生、环境污染讨论讨论：如何解决化石燃料的这些缺点呢？如何解决化石燃料的这些缺点呢？1.1.节约能源，节约能源，提高燃料利用率提高燃料利用率2.2.利用新技术，尽量减低对环境的污染利用新
3、技术，尽量减低对环境的污染3.3.开发新能源开发新能源 （一）（一）煤的综合利用煤的综合利用 一、一、煤、石油和天然气的综合利用煤、石油和天然气的综合利用煤的结构模型煤的结构模型1 1.煤的组成煤的组成 组成组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。混合物。组成元素组成元素:主要是碳元素；还有少量的主要是碳元素；还有少量的H、O、N、P、S、卤素等、卤素等无机物无机物(少量少量)有机物有机物C C 元素（元素（大量）大量）H H、O O、N N、S S等等元素（元素（少量）少量）无机盐等无机盐等 污染环境污染环境COCOx x、NONOx x、SO
4、SO2 2烟尘烟尘煤的组成煤的组成煤的综合利用煤的综合利用煤的干馏煤的干馏煤的气化煤的气化煤的液化煤的液化获得洁净的燃料和多种化工原获得洁净的燃料和多种化工原料料物尽其用，保护环境物尽其用，保护环境煤的干馏实验装置图煤的干馏实验装置图2.煤煤的综合利用的综合利用(1)(1)煤煤的干馏的干馏定义：把定义：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。煤隔绝空气加强热使它分解的过程。表表4-2 煤干馏的主要产品和用途煤干馏的主要产品和用途 干馏产品干馏产品主要成分主要成分 主要用途主要用途出出炉炉煤煤气气焦炉气焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳一氧化碳气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨
5、水粗氨水氨、铵盐氨、铵盐 氮肥氮肥粗苯粗苯 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、炸药、染料、医药、农药、合成材料合成材料 煤焦油煤焦油 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘类酚类、萘类染料、医药、农药、染料、医药、农药、合成材料合成材料沥青沥青 筑路材料、制碳素电极筑路材料、制碳素电极焦炭焦炭炭炭冶金、合成氨造气、冶金、合成氨造气、电石、燃料电石、燃料(2)煤煤的气化的气化将将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。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 在在一定条件下将煤转化液体燃料的一定条件下将煤转
6、化液体燃料的过程。分为过程。分为直接液化和间接液化。直接液化和间接液化。(3)煤煤的液化：的液化：C(s)+H2O CO(g)+H2(g)高温高温如：如：直接液化直接液化:煤与氢气作用生成液体燃料煤与氢气作用生成液体燃料间接液化间接液化:先先转化为转化为CO和和H2，再在催化剂作用，再在催化剂作用下合下合 成成甲醇甲醇CO+2H2 CH3OH催化剂催化剂 (2)化工化工原料：可用于合成氨、生产甲醇、合成多原料：可用于合成氨、生产甲醇、合成多个碳原子的有机化合物个碳原子的有机化合物 CH4H2O CO 3H2催化剂催化剂高温高温(二二)天然气的综合利用天然气的综合利用(3)可可燃冰燃冰CH4nH
7、2O1.组成：主要成分是组成：主要成分是CH42.利用：利用：(1)是一种清洁的化石燃料是一种清洁的化石燃料1 1、下列有关煤的说法中不正确的是（、下列有关煤的说法中不正确的是（）A.A.煤含有焦炭及苯、甲苯、二甲苯等有机物和焦炉气煤含有焦炭及苯、甲苯、二甲苯等有机物和焦炉气B.B.煤的干馏、煤的气化和煤的液化都是化学变化煤的干馏、煤的气化和煤的液化都是化学变化C.C.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤经干馏可获得重要的经干馏可获得重要的化工原料化工原料D.D.煤主要含有碳元素，同时还含有少量的氢、硫、氧、煤主要含有碳元素，同时还含有少量的
8、氢、硫、氧、氮等元素氮等元素A迁移迁移应用应用天然气灶天然气灶液化天然气液化天然气公交车公交车俄天然气俄天然气管道通向管道通向中国中国德国天然德国天然气汽车气汽车(三三)石油的综合利用石油的综合利用 按物质：按物质：是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。组成的混合物。（还有水分、盐分等杂质）（还有水分、盐分等杂质）2.石油石油的炼制的炼制(除水脱盐后除水脱盐后)1.石油石油的组成的组成 按元素按元素:主要是碳、氢元素主要是碳、氢元素（1）石油的分馏：石油的分馏：利用原油中各组分的沸点不利用原油中各组分的沸点不同将复杂的混合物分离成简单混合物的过程。同将复杂的混合
9、物分离成简单混合物的过程。石油的分馏示意图石油的分馏示意图 石油分馏示意图石油分馏示意图看图思考：石油分馏的产品有哪些及其用途？看图思考：石油分馏的产品有哪些及其用途？蒸馏蒸馏 分馏分馏干馏干馏操作操作过程过程原理原理目的目的加热和加热和冷凝冷凝加热和加热和冷凝冷凝隔绝隔绝空气空气加强加强热热物理变化物理变化物理变化物理变化复杂的物理变复杂的物理变化和化学变化化和化学变化分离分离精炼精炼加工煤加工煤蒸馏、分馏、干馏的蒸馏、分馏、干馏的比较比较(2)石油石油的催化裂化的催化裂化 在在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油
10、等。的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等。C16H34 C8H18+C8H16 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 C8H18C4H10+C4H8 裂化的目的：裂化的目的：提高轻质液体燃料的产量。提高轻质液体燃料的产量。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？直馏汽油：直馏汽油：通过通过分馏得到的汽油，没有不饱和烃。分馏得到的汽油，没有不饱和烃。裂化汽油：裂化汽油：通过裂化得到的汽油，含有不饱和烃。通过裂化得到的汽油，含有不饱和烃。鉴别方法：用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，鉴别方法：用溴水，能使溴水褪色的为裂化汽油，不
11、能使溴水褪色的为直馏汽油不能使溴水褪色的为直馏汽油。(3)石油石油的裂解（深度的裂化）的裂解（深度的裂化）用用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成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，如乙烯等有机化工原料，如乙烯等催化剂催化剂 加热、加压加热、加压CH4+C3H6 C4H10C4H10催化催化 剂剂 加热、加压加热、加压C2H4+C2H6 目的是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本目的是获得乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料。原料。(4)石油石油的催化重整：的催化重整：在在加热和催化剂的作用下，可以通
12、过结构的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，如苯重新调整，使链状烃转化为环状烃，如苯2、下列说法中错误的是（、下列说法中错误的是（）A.石油中含有的烷烃，可以通过石油的分馏得到石油中含有的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油汽油B.含以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油含以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油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.煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来把它们分离出来D迁移迁移应用应用2 2合成高分子的反应合成高分子的反应加聚反应
13、加聚反应(1)概念：在适当温度、压强和催化剂存在的条件下，概念：在适当温度、压强和催化剂存在的条件下，不饱和化合物发生自身不饱和化合物发生自身_反应形成相对分反应形成相对分子质量巨大的高分子化合物的反应。子质量巨大的高分子化合物的反应。(四四)以煤、石油和天然气为原料生产合成材料以煤、石油和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：_、_、_。塑料塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维聚合加成聚合加成(2)相关的三个概念相关的三个概念(以聚乙烯为例以聚乙烯为例)单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如如 _ _。链节：高分子化合物中的最小
14、重复单元，链节：高分子化合物中的最小重复单元，如如 _ _。聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的的 。CH2=CH2 CH2CH2 n聚聚苯苯乙乙烯烯产产品品聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）CH2CCH3COOCH3 列问题：列问题：3 3聚苯乙烯的结构为聚苯乙烯的结构为 ，试回答下，试回答下(1)聚苯乙烯重复出现的结构单元是聚苯乙烯重复出现的结构单元是_，单体是单体是_。(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值平均值)为为52 00052 000，则该高聚物的结构单元重复出现的次，则该高聚物的结构单元重复出现的次数：数：n n_。迁移迁移应用应用（2 2）n52 000104500。答案：答案：（1 1）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资源源的的综综合合利利用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课堂小结课堂小结课后作业：课后作业：1.P1.P9999思考与交流思考与交流2.P2.P102-103102-1031,2,3,81,2,3,8
