人教版 (2019)必修第二冊(cè)第一節(jié) 自然資源的開(kāi)發(fā)利用學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

知識(shí)點(diǎn)一煤、天然氣的綜合利用
1．煤的組成
2．煤的綜合利用
3.天然氣的組成和利用
判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源。(×)
(2)煤的液化與一般物質(zhì)液化原理相同。(×)
(3)將煤在空氣中強(qiáng)熱分解的過(guò)程為煤的干餾。(×)
煤的干餾、氣化和液化屬于什么變化？
提示：化學(xué)變化。
知識(shí)點(diǎn)二石油的綜合利用
1．組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。
2．綜合利用
(1)分餾
①定義：利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過(guò)程叫做石油的分餾。
②石油經(jīng)分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油，但其產(chǎn)量難以滿足社會(huì)需求，而含碳原子多的重油卻供大于求。
(2)催化裂化
①目的：將重油裂化為汽油等物質(zhì)。
②例如：C16H34eq \(―――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))C8H18＋C8H16。
(3)裂解
①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如：C8H18eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))C4H10＋C4H8
C4H10eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))CH4＋C3H6
C4H10eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))C2H6＋C2H4。
(4)催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。
3．三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維，這三大合成材料，是以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)的。
判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。
(1)石油產(chǎn)品汽油、煤油、石蠟均為烴類物質(zhì)。(√)
(2)石油的分餾、裂化和裂解均為化學(xué)變化。(×)
(3)裂化的目的為了提高汽油的質(zhì)量與產(chǎn)量。(√)
(4)重油的裂化可以得到裂化汽油。(√)
1．煤的加工方法常有哪些？
提示：煤的干餾、煤的氣化和煤的液化。
2．石油的裂化和裂解有何區(qū)別與聯(lián)系？
提示：裂化是為了提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量，而裂解采用比裂化更高的溫度，是為了獲得大量的乙烯、丙烯等不飽和氣體產(chǎn)物；裂化溫度一般不超過(guò)500 ℃，而裂解溫度一般在700～1 000 ℃，因此裂解是深度裂化。
3．分餾汽油和裂化汽油有何區(qū)別？如何區(qū)分二者？
提示：分餾汽油是飽和烴的混合物，裂化汽油中含不飽和烴；可用溴的四氯化碳溶液區(qū)分它們。
4．我國(guó)在南海北部神狐海域進(jìn)行的“可燃冰”試開(kāi)采獲得成功，標(biāo)志著我國(guó)成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)了在海域可燃冰試開(kāi)采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)量的國(guó)家，為可燃冰的開(kāi)采邁出了重要的一步?？扇急且环N由天然氣與水在低溫(0～10 ℃)、高壓(>107Pa)條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，又名天然氣水合物。有人認(rèn)為“可燃冰的開(kāi)采和利用實(shí)現(xiàn)了由水變成油的夢(mèng)想”，這種說(shuō)法對(duì)嗎？
提示：不對(duì)。因?yàn)榭扇急泻蠧H4和H2O，可燃冰中并不是只有H2O，是其中的可燃性成分CH4的作用。
1．化學(xué)“三餾”的比較
注意：(1)石油常壓蒸餾時(shí)所得餾分的先后順序?yàn)槭蜌?C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)、重油(C20以上)等。
(2)減壓可以降低物質(zhì)的沸點(diǎn)，石油的減壓蒸餾可以在較低溫度下，使重油、柴油等常壓蒸餾產(chǎn)品繼續(xù)分離，可得到燃料油、潤(rùn)滑油、石蠟等石油產(chǎn)品。
2．化學(xué)中“兩裂”的比較
3．化學(xué)“六氣”的主要成分
1．煤是“工業(yè)的糧食”，石油是“工業(yè)的血液”，有關(guān)煤和石油加工的說(shuō)法正確的是( )
A．煤的干餾產(chǎn)物主要是各類有機(jī)物
B．石油的裂解、分餾和煤的干餾都屬于化學(xué)變化
C．煤焦油經(jīng)過(guò)分餾可得到苯、甲苯等，說(shuō)明煤中含有苯和甲苯
D．石油的裂化，說(shuō)明長(zhǎng)鏈烴在高溫條件下可以分解為短鏈烴
D [煤的干餾產(chǎn)物有粗氨水、煤焦油、焦?fàn)t氣和焦炭等物質(zhì)，其中焦炭居多，為無(wú)機(jī)物，故A錯(cuò)誤；石油的分餾屬于物理變化，故B錯(cuò)誤；煤通過(guò)干餾得到苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，但本身不含有苯等芳香烴，故C錯(cuò)誤；石油的裂化、裂解是在一定條件下將長(zhǎng)鏈的烴斷裂為短鏈的烴的過(guò)程，烴在加熱條件下是可以分解的，且碳鏈越長(zhǎng)越易分解，故D正確。]
2．下列說(shuō)法不正確的是( )
A．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉
B．煤可與水蒸氣反應(yīng)制成水煤氣，水煤氣的主要成分為CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳?xì)浠衔?br>D．以煤、石油和天然氣為原料，可生產(chǎn)塑料、合成橡膠和合成纖維
C [植物油是由C、H、O三種元素組成的有機(jī)物，不屬于碳?xì)浠衔?。]
3．天然氣的主要成分CH4是一種會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大。下列敘述：①天然氣與煤、石油相比是較潔凈的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一；④用甲烷可生成CCl4；⑤甲烷易完全燃燒，故燃燒甲烷時(shí)不必保持空氣流通。其中正確的是( )
A．只有①②③ B．只有③④⑤
C．只有①②④ D．①②③④⑤
C [天然氣燃燒主要產(chǎn)生CO2和H2O，對(duì)環(huán)境污染小，與煤、石油相比是比較清潔的能源；等質(zhì)量的CH4和CO2相比，前者的物質(zhì)的量大，由題給信息知產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大；燃燒天然氣不是酸雨的成因之一；甲烷和氯氣在光照條件下可以發(fā)生取代反應(yīng)；甲烷燃燒時(shí)若空氣不流通可能會(huì)發(fā)生爆炸。]
4．由于我國(guó)煤儲(chǔ)藏量相對(duì)比石油和天然氣豐富，能源消費(fèi)以煤為主。將原煤作為燃料燃燒，既嚴(yán)重污染環(huán)境，效率又不高，因而國(guó)家大力提倡煤的綜合利用。實(shí)施“煤變油”，其原理之一是先將煤與水蒸氣反應(yīng)制得水煤氣(CO和H2)，再催化合成甲醇或烴類等液態(tài)能源。
(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化學(xué)方程式是____________________
_______________________________________________________。
(2)用CO和H2合成烴(CnHm)的化學(xué)方程式是________________________
___________________________________________________________________。
(3)氣化和液化的優(yōu)點(diǎn)是_______________________。
[答案] (1)CO＋2H2eq \(―――→,\s\up10(催化劑))CH3OH
(2)nCO＋eq \f(m＋2n,2)H2eq \(―――→,\s\up10(催化劑))CnHm＋nH2O
(3)使煤變成清潔能源，提高煤的燃燒效率
1．下列關(guān)于化石燃料及其使用的一些說(shuō)法不正確的是( )
A．煤的氣化是指將固態(tài)煤粉碎后高溫下變?yōu)闅鈶B(tài)，以使煤燃燒時(shí)能與氧氣充分接觸而完全燃燒
B．天然氣除可用作清潔燃料外，還可用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等
C．石油通過(guò)催化裂化過(guò)程可將重油裂化為汽油
D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分別來(lái)自于石油和煤的基本化工原料
A [煤的氣化是將固態(tài)煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up10(高溫))CO＋H2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；天然氣是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等，選項(xiàng)B正確；含碳原子多的重油經(jīng)過(guò)催化裂化過(guò)程可得到汽油等物質(zhì)，選項(xiàng)C正確；天然氣、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干餾可以得到苯，選項(xiàng)D正確。]
2．下列轉(zhuǎn)化不屬于煤或石油的綜合利用的是( )
A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭
B．在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料
C．將煤變?yōu)槊猴炞魅剂?br>D．將石油裂解制得乙烯等化工原料
[答案] C
3．(素養(yǎng)題)(雙選)2020年3月18日據(jù)新華社報(bào)道，中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司在渤海萊州灣北部地區(qū)獲得大型發(fā)現(xiàn)——墾利6-1油田，是繼千億方大氣田渤中19-6之后，在渤海獲得的又一重要油氣發(fā)現(xiàn)。下列說(shuō)法中，正確的是( )
A．石油有固定的沸點(diǎn)，所以可進(jìn)行分餾
B．重油經(jīng)過(guò)催化裂化可以得到汽油
C．在石油加工過(guò)程中經(jīng)過(guò)減壓蒸餾可得到石蠟油
D．石油分餾所得的餾分是純凈物
BC [石油為混合物，沒(méi)有固定的沸點(diǎn)，A錯(cuò)誤；石油分餾的餾分為混合物，D錯(cuò)誤。]
4．含有6個(gè)碳原子的烷烴，經(jīng)催化裂化可生成的烷烴最多有( )
A．3種 B．4種 C．5種 D．6種
C [C6H14裂解的方式可能有下列四種：
C6H14eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))CH4＋C5H10、
C6H14eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))C2H6＋C4H8、
C6H14eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))C3H8＋C3H6、
C6H14eq \(――――→,\s\up10(催化劑),\s\d10(加熱、加壓))C4H10＋C2H4，
其中CH4、C2H6、C3H8分別為甲烷、乙烷、丙烷，沒(méi)有同分異構(gòu)體，而C4H10有2種同分異構(gòu)體CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考慮C4H10的同分異構(gòu)體，最終生成的烷烴最多有5種。]
5．(素養(yǎng)題)某市家用燃料的更新經(jīng)歷了如圖幾個(gè)過(guò)程：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)為了使煤充分燃燒，可采取的措施是__________________________________________________________。
(2)煤的氣化可產(chǎn)生管道煤氣，其主要反應(yīng)是碳與水蒸氣在高溫下生成兩種常見(jiàn)的可燃性氣體，這兩種氣體是_____________________________。
(3)液化石油氣的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃燒的化學(xué)方程式是_______________________________________________。
(4)天然氣作燃料比煤更清潔的原因是______________________(答一條即可)。
[解析] (1)為了使煤充分燃燒，可以通入足量的空氣或增大固體表面積(即將煤粉碎)。
(2)C＋H2O(g) eq \(=====,\s\up10(高溫))CO＋H2，即碳與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成CO和H2。
(3)丙烷完全燃燒生成二氧化碳和水，化學(xué)方程式：C3H8＋5O2eq \(――→,\s\up10(點(diǎn)燃))3CO2＋4H2O。
(4)天然氣燃燒生成二氧化碳和水，無(wú)粉塵污染。
[答案] (1)通入足量的空氣，將煤粉碎
(2)CO和H2
(3)C3H8＋5O2eq \(――→,\s\up10(點(diǎn)燃))3CO2＋4H2O
(4)減少了粉塵污染(答案合理即可)
學(xué) 習(xí) 任務(wù)
1．結(jié)合石油化工了解化學(xué)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，認(rèn)識(shí)化學(xué)工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位。培養(yǎng)“社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。
2．以煤、石油、天然氣的開(kāi)發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法。培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。
3．認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發(fā)揮的作用，體會(huì)化學(xué)對(duì)促進(jìn)人與自然和諧相處的意義。培養(yǎng)“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。
煤、石油和天然氣的綜合利用
名稱
原理
特點(diǎn)
干餾
隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解的過(guò)程
屬于化學(xué)變化，產(chǎn)物為混合物
蒸餾
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同，加熱使某一組分蒸發(fā)進(jìn)行分離
屬于物理變化，產(chǎn)物為單一組分的餾出物
分餾
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離
屬于物理變化，產(chǎn)物為沸點(diǎn)相近的各組分組成的混合物
名稱
定義
目的
裂化
在一定條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴
提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量
裂解
在高溫下，使具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴
獲得短鏈不飽和烴
高爐煤氣
水煤氣
天然氣
液化石油氣
焦?fàn)t氣
裂解氣
主要
成分
CO、CO2、N2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4

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