第八章 化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用 第三課時 煤、石油和天然氣的綜合利用
煤是混合物（煤不是單質(zhì)）
其他元素：H、O、N、S 等
結(jié)合實(shí)際和煤的組成你認(rèn)為煤作為燃料有什么缺點(diǎn)？
煤燃燒產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、廢氣（二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和煙塵等）、污染環(huán)境，燃燒效率低！
二、煤的綜合利用（均為化學(xué)變化）
將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程（工業(yè)上也叫煤的焦化）
出爐煤氣（焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯）、
H2、CH4、C2H4、CO
煤干餾的主要產(chǎn)品和用途
煤中不含有苯等芳香烴,在干餾時生成了芳香烴。將煤焦油蒸餾可得苯。
通過煤的干餾可以得到粗苯和煤焦油,煤焦油中也含有苯,那么煤中含有苯等芳香烴嗎? 如何從煤焦油中分離出苯?
將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程；
在一定條件下將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料
煤 CO和H2 甲醇等
氣化 催化劑
煤 + H2 液體燃料
① 減少煤燃燒產(chǎn)生的大量SO2、NOx等污染物的排放。
② 提高煤燃燒的效率。
③ 獲得大量的基本化工原料。
煤的氣化、液化是物質(zhì)三態(tài)(氣、液、固)之間的變化嗎？為什么？
不是，物質(zhì)三態(tài)之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學(xué)變化。
天然氣水合物是天然氣與水在高壓、低溫條件下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷水合物，其組成可表示為CH4?nH2O，甲烷分子處于多個水分子形成的籠中，天然氣水合物的外觀像冰，具有可燃性，故又被稱為：“可燃冰”。
天然氣的主要成分是甲烷
天然氣的綜合利用：A. 燃料——清潔能源B. 化工原料：合成氨、生產(chǎn)甲醇、合成兩碳或多碳有機(jī)物
我國的天然氣資源很豐富,但分布很不均勻,為了改善我國東部的能源結(jié)構(gòu),制定了什么計劃？
可燃冰實(shí)現(xiàn)了水變油，這種說法對嗎？
不對，可燃冰的可燃性主要來自于其中的CH4。
天然氣水合物—可燃冰(CH4·nH2O)
石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。
黑色或深棕色粘稠液體，有特殊氣味，不溶于水，比水稍輕，
主要含有C、H兩種元素，
沒有固定的熔、沸點(diǎn)，只能在一定溫度范圍內(nèi)熔化或汽化。
有機(jī)物的主要成分是各種烷烴：C1～C4氣態(tài)烷烴、 C5～C12的汽油、 C12～C16的煤油 C15～C18的柴油、 C18～C20的潤滑油、 C20以上的重油
含有1~50個碳原子的烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。
也含有N、O、S及微量金屬元素
【思考】請結(jié)合課本P103和P104，總結(jié)石油綜合利用的主要方式有哪些？
直接從礦井里開采出來的石油
分餾、裂化、裂解、催化重整
1、石油的分餾（物理加工）：
利用石油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過程（多次蒸餾）
常壓：石油氣、汽油 、煤油、柴油、重油
減壓：柴油、燃料油、石蠟、潤滑油、瀝青
獲得汽油 、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油
直餾汽油是含烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物，有機(jī)溶劑。
煤油(C11-C16)
柴油(C15-C18)
石油分餾塔從上到下的分餾產(chǎn)品
分餾時沸點(diǎn)低(相對分子質(zhì)量小)的烴類先汽化，
沸點(diǎn)高(相對分子質(zhì)量大)的烴類后汽化。
工業(yè)分離石油方法：分餾 fractinatin
實(shí)際生活生產(chǎn)中直餾汽油遠(yuǎn)不能滿足需求，怎樣提高汽油的產(chǎn)量？
石油的裂化 cracking
石油分餾出的輕質(zhì)油產(chǎn)量較少，重油供過于求，因此需要通過催化裂化將重油裂化為汽油等物質(zhì)，并進(jìn)一步裂解，得到化工原料。
2、石油的裂化（化學(xué)加工）：
將重油轉(zhuǎn)化為汽油等輕質(zhì)油，提高汽油的產(chǎn)量
C16以上長鏈烷烴
C5～C12短鏈烷烴和烯烴
裂化汽油是含烷烴、烯烴的混合物
1、直餾汽油與裂化汽油有什么區(qū)別？
2、如何區(qū)分直餾汽油和裂化汽油?
直餾汽油的主要成分為飽和烴,裂化汽油為飽和烴和不飽和烴的混合物,
故裂化汽油可以發(fā)生加成反應(yīng),可使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色。
石油分餾所得汽油為直餾汽油，多為飽和烴。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不飽和烴。
直餾汽油，沒有典型的碳碳雙鍵，不能使溴水加成褪色
裂化汽油，有碳碳雙鍵能使溴水加成褪色
石油的分餾和裂化及產(chǎn)品用途示意圖
3、石油的裂解（化學(xué)加工）：
乙烯的產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工水平的標(biāo)準(zhǔn)
采用比裂化更高的溫度將石油分餾產(chǎn)物再斷裂成乙烯、丙烯等小分子烴。
獲得甲烷、乙烯、丙烯、丁烯等小分子烴的氣態(tài)化工原料。
(石油裂解氣中乙烯含量較高)
長鏈烴 →→→ 氣態(tài)短鏈烴
4、石油的催化重整（化學(xué)加工）：
石油在加熱和催化劑的作用下，通過結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。
獲得苯、甲苯等重要的化工原料。
鏈狀烴 → → → 環(huán)狀烴（如：苯或甲苯）
(1)煤的干餾、氣化、液化均發(fā)生的是化學(xué)變化。
(2)石油的分餾是物理變化，石油的裂化、裂解、催化重整為化學(xué)變化。
隔絕空氣、高溫下使物質(zhì)分解
出爐煤氣、煤焦油、焦炭等混合物
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離
沸點(diǎn)相近的各組分組成的混合物
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
化學(xué)“六氣”的主要成分
【探究】根據(jù)課本P104，找出石油產(chǎn)品的應(yīng)用
燃料（大部分）化工原料紡織原料建材原料醫(yī)藥原料日用化學(xué)品原料
煤、石油、天然氣也可作為合成高分子的原料
如塑料、合成橡膠、合成纖維
相對分子質(zhì)量在一萬以上的分子。
相對分子質(zhì)量很大，性質(zhì)穩(wěn)定，
無固定熔、沸點(diǎn)，屬于混合物。
高分子化合物（又稱高聚物）
是由許多鏈節(jié)相同而聚合度不同的化合物所組成的混合物。
六、煤、石油、天然氣的綜合利用
以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料
隨著合成材料的大量生產(chǎn)和使用，急劇增加的 對人類社會造成巨大的環(huán)境壓力。
生物質(zhì)資源的利用 人類對生物質(zhì)資源的開發(fā)利用具有悠久的歷史。古代人類在長期實(shí)踐中學(xué)會了種植農(nóng)作物、用薪柴生火、釀酒、造醋、制作飴糖、植物藥用，等等?，F(xiàn)代科技的發(fā)展為開發(fā)利用生物質(zhì)資源奠定了更加堅實(shí)的基礎(chǔ)。人們利用物理、化學(xué)和生物方法將生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化為材料（如木材、紙張）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料（如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。目前，我國可供開發(fā)利用的生物質(zhì)資源主要有農(nóng)業(yè)、林業(yè)產(chǎn)品的廢棄物（如農(nóng)作物秸稈、林木加工余料），生產(chǎn)和生活的廢棄物（如廚余垃圾、畜禽糞便）等。隨著科技和社會的發(fā)展，以來自生物質(zhì)的纖維素、淀粉和油脂等為原料的化工生產(chǎn)路線，替代以煤、石油和天然氣為原料的路線，將是一條綠色的可持續(xù)發(fā)展途徑。
煤、天然氣、石油的綜合利用
烏克蘭戰(zhàn)爭以來，國際石油價格不斷攀升。6月，國內(nèi)95號汽油突破10元大關(guān)。下列有關(guān)石油和汽油說法正確的是①石油裂解得到的汽油可與溴水反應(yīng)②石油的分餾是化學(xué)變化③石油的分餾實(shí)驗(yàn)中,溫度計水銀球插入液面以下,因?yàn)樗鼫y的是混合液的溫度④石油分餾得到的汽油仍是混合物A.①③ B.②④C.①④ D.②③
答案 C解析 ②錯，石油的分餾為物理變化; ③錯，石油分餾實(shí)驗(yàn)中,溫度計水銀球應(yīng)放在蒸餾燒瓶支管口處,以測量餾出蒸氣的溫度。
1.我國提出爭取在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境、實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要?！疤贾泻汀笔侵窩O2的排放總量和減少總量相當(dāng)。下列措施中能促進(jìn)碳中和最直接有效的是（ ）A.將重質(zhì)油裂解為輕質(zhì)油作為燃料B.大規(guī)模開采可燃冰作為新措施C.通過清潔煤技術(shù)減少煤燃燒污染D.研發(fā)催化劑將CO2還原為甲醇
2.化學(xué)與生產(chǎn)生活、環(huán)境保護(hù)、資源利用、能源開發(fā)等密切相關(guān)。下列說法錯誤的是（ ）A.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B.開發(fā)太陽能、風(fēng)能和氫能等，有利于節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境C.加快高效潔凈能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的開發(fā)，緩解能源危機(jī)D.將廢舊電池進(jìn)行直接填埋,減少對環(huán)境的污染
3．煤的干餾實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。下列說法錯誤的是( )A．可用藍(lán)色石蕊試紙檢驗(yàn)a層液體中含有的NH3B．長導(dǎo)管的作用是導(dǎo)氣和冷凝C．從b層液體中分離出苯的操作是分餾D．c口導(dǎo)出的氣體可使新制氯水褪色
4.下列有關(guān)自然資源的開發(fā)利用的敘述正確的是（ ）A．通過催化裂化，可從石油中獲取沸點(diǎn)較低的烯烴B．金屬鋁的冶煉可采取電解熔融氯化鋁的方法C．石油的裂化和裂解屬于化學(xué)變化，而煤的液化、氣化屬于物理變化D．煤中含有的苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，可通過煤的干餾來獲得

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第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用

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