1.通過閱讀教材，運(yùn)用分析、推理的方法，結(jié)合圖片信息，認(rèn)識煤的干餾、氣化、液化原理和主要產(chǎn)品及用途，了解煤的綜合利用對可持續(xù)發(fā)展的重要性。 2.通過討論交流、圖示分析，了解石油的分餾和裂化產(chǎn)品的用途及石油化工產(chǎn)品的應(yīng)用及投產(chǎn)與產(chǎn)出，認(rèn)識合理開發(fā)和利用化石能源的重要性和必要性。 3.通過聯(lián)系實際，問題探究，能舉例說明重要資源和能源的主要類型、成分和作用，對資源的開發(fā)利用和能源的使用方案進(jìn)行評價，認(rèn)識合成高分子材料的重要性及石油化工廢棄物帶來的環(huán)境影響。
近年來，每年中國從俄羅斯進(jìn)口原油超過1200萬噸，大約占到了中國石油進(jìn)口總量的10%。隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速向前發(fā)展，所需要的能源消耗也越來越多，因此中國必須要正確制定能源戰(zhàn)略，積極與多個國家進(jìn)行能源合作。迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時也是重要的化工原料。如何實現(xiàn)化石燃料的綜合利用，提高利用率，減少化石燃料所造成的環(huán)境污染，是人類面臨的最大挑戰(zhàn)。
任務(wù)一、認(rèn)識煤的組成及綜合利用
學(xué)生活動1：閱讀教材P102頁第一、二自然段內(nèi)容，思考煤的組成和結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？對煤進(jìn)行綜合利用有何意義？
①煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素,還含有少量 H、O、N、S 等元素。
②煤根據(jù)組成成分中含碳量不同，由高到低可以將煤分為無煙煤、煙煤、褐煤、泥煤等。煤直接燃燒會產(chǎn)生大量的煤灰、煤渣、廢氣，污染環(huán)境、燃燒效率低等
③煤綜合利用的意義：一是減少煤燃燒產(chǎn)生的大量SO2、NOx、碳的氧化物和粉塵等污染物的排放；二是提高煤燃燒的效率—煤的氣化、液化都是使煤變成清潔能源的有效途徑，煤的燃燒效率也有很大的提高；三是生產(chǎn)基本化工原料—通過煤的干餾，獲得大量的基本化工原料。
【溫馨提示】迄今為止，煤、石油和天然氣仍是人類使用的主要能源，同時它們也是重要的化工原料。世界上多數(shù)國家利用的能量(如熱能、電能等)主要來自化石燃料的燃燒。例如：在我國，很大一部分電能是由煤燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化而來的。
學(xué)生活動2：閱讀教材P102頁低二、三自然段，結(jié)合表8-1，思考煤的綜合利用有哪些主要途徑？各途徑的原理及特點(diǎn)分別是什么？
①實現(xiàn)煤的綜合利用的主要途徑是干餾、氣化和液化，目的是獲得清潔的燃料和多種化工原料。
②煤的干餾是指將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過程,工業(yè)上也叫煤的焦化。
煤焦油（苯、甲苯、二甲苯、酚類、萘、瀝青）
焦?fàn)t氣（H2、CH4、CO等）、粗氨水、粗苯
燃料、化肥、炸藥、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料
炸藥、醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成材料、染料、筑路材料、制碳素電極
冶金、合成氨造氣、電石、燃料
【溫馨提示】煤的干餾、氣化、液化（產(chǎn)品為煤油、汽油等）均屬于化學(xué)變化。
【典例1】國內(nèi)能源供應(yīng)緊張形勢日益加劇，煤的漲價導(dǎo)致部分地區(qū)電荒， 煤在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位由此可見一斑。關(guān)于煤的說法正確的是(　　) A．煤屬于有機(jī)化合物 B．在物質(zhì)變化類型上，煤的干餾包含了物理變化和化學(xué)變化 C．煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烴，煤是芳香烴的主要來源 D．煤轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量不會增加，故煤的氣化并無意義
【解析】煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物。苯和甲苯是煤中的某些干餾產(chǎn)物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干餾過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的。煤氣化后變成清潔高效的燃料，再燃燒可提高其利用率，意義重大。
【典例2】有關(guān)煤的敘述中正確的是（ ） A．煤在空氣中加強(qiáng)熱可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦?fàn)t氣 B．煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，內(nèi)含煤焦油等成分 C．煤的氣化主要反應(yīng)是C(s)+H2O(g) ===CO(g)+H2(g) D．推廣使用煤液化和氣化技術(shù)，可減少二氧化碳等溫室氣體的排放
【解析】A. 將煤在隔絕空氣時加強(qiáng)熱，使它發(fā)生發(fā)生分解反應(yīng)，可得焦炭，煤焦油，粗苯，粗氨水和焦?fàn)t氣，A錯誤；B. 煤是由多種有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜的混合物，煤干餾后得到的煤焦油，原物質(zhì)中不含煤焦油，B錯誤；C. 煤的氣化主要是使煤與水蒸氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)，C(s)+H2O(g) == CO(g) + H2(g)，產(chǎn)生氫氣和CO氣體，C正確；D. 推廣使用煤液化和氣化技術(shù)，可減少二氧化硫等有害氣體的排放，D錯誤。故合理選項是C。
任務(wù)二、天然氣的組成及綜合利用
學(xué)生活動1：閱讀教材P102頁最后自然段，回答天然氣的主要成分及用途是什么？
①天然氣的主要成分是甲烷，能成為21世紀(jì)新型清潔能源是因為它的燃燒更充分且燃燒產(chǎn)物是水和二氧化碳不會污染環(huán)境。
②重要的化工原料，主要用于合成氨及生產(chǎn)甲醇等：
學(xué)生活動2：閱讀教材P103頁“資料卡片”欄目，思考天然氣水合物的組成、開發(fā)及應(yīng)用有何特點(diǎn)？
①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。
②天然氣水合物的外觀像冰，具有可燃性，故又被稱為“可燃冰”，它被認(rèn)為是21世紀(jì)的高效清潔能源。
③儲量巨大的天然氣水合物的分解和甲烷釋放,可能會誘發(fā)海底地質(zhì)災(zāi)害，加重溫室效應(yīng)。
④目前,開發(fā)利用天然氣水合物已經(jīng)成為人們關(guān)注的重要領(lǐng)域,我國的天然氣水合物開采技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。
【典例1】下列有關(guān)說法不正確的是（ ） A．天然氣、液化石油氣和汽油的主要成分都是碳?xì)浠衔?B．等物質(zhì)的量的氯氣與甲烷在光照條件下反應(yīng)能制得純凈的一氯甲烷 C．生產(chǎn)口罩的熔噴布以聚丙烯為主要原料，合成聚丙烯的原料主要來 自石油的裂解 D．煤焦油中可以獲取苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)化合物
【解析】A項，天然氣、液化石油氣和汽油都是烴，主要成分都是碳?xì)浠衔?，正確；B項，在光照條件下，等物質(zhì)的量的氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)，會生成多種產(chǎn)物，不能夠制得純凈的一氯甲烷，錯誤；C項，聚丙烯的原料為丙烯，主要來自石油的裂解，正確；D項，煤通過干餾得到的煤焦油中含有苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，通過分餾可以獲取苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物，正確。
【典例2】天然氣的主要成分CH4是一種會產(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。下列是有關(guān)天然氣的幾種 敘述，其中正確的是（ ） ①天然氣與煤、柴油相比是較清潔的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生 的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是形成酸雨的原因之一； ④CH4作為化工原料可用于合成氨、生產(chǎn)甲醇。 A．①②③ B．①②④ C．③④ D．②③
【解析】①天然氣與煤、柴油相比，氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，氫燃燒產(chǎn)物無污染，是相對清潔的能源；②CH4的摩爾質(zhì)量為16 g·ml－1，CO2的摩爾質(zhì)量為44 g·ml－1，則等質(zhì)量時，CH4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)大于CO2；③天然氣燃燒不產(chǎn)生硫、氮的氧化物，不會形成酸雨；由CH4的用途知④正確。
石油的綜合利用及合成材料
任務(wù)一、石油的組成及綜合利用
學(xué)生活動1：閱讀教材P103頁第二、三自然段，思考石油的組成有何特點(diǎn)？
①石油是由古代動植物遺體經(jīng)過非常復(fù)雜的變化而形成的一種化石能源，含有C、H、S等元素。
②石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，成分主要為各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。
③石油是一種黑褐色的粘稠狀物質(zhì)，有特殊氣味，比水輕，不溶于水，沒有固定的熔、沸點(diǎn)。
【溫馨提示】石油不可以直接用作燃料，石油需要經(jīng)過煉制，才能分離出能驅(qū)動汽車、飛機(jī)等的汽油、煤油等。
石油的綜合利用工藝流程圖
學(xué)生活動2：閱讀教材P103～104頁內(nèi)容，結(jié)合圖8-6、圖8-7，思考什么是石油的分餾、裂化、裂解和催化重整？
通過加熱和冷凝方法，把石油分離成不同沸點(diǎn)范圍內(nèi)的產(chǎn)物的過程。
汽油、煤油、柴油、重油
柴油、潤滑油、燃料油、瀝青、石蠟
煤油、汽油、柴油統(tǒng)稱輕質(zhì)油
提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量
一定條件下，把相對分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴的過程
碳原子數(shù)較多的烷烴、烯烴
③石油的裂解——深度裂化
生產(chǎn)乙烯 等氣態(tài)化工原料
采用比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)品中長鏈的烴分裂成乙烯、丙烯等小分子的過程
在加熱和催化劑的作用下，使鏈狀烴發(fā)生結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整而轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴的過程
環(huán)狀烴（苯、甲苯等芳香烴）
【溫馨提示】①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、潤滑油、石蠟等石油產(chǎn)品。②“三餾”比較
隔絕空氣加強(qiáng)熱使物質(zhì)分解
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點(diǎn)不同進(jìn)行分離
產(chǎn)物為沸點(diǎn)不同的各組分組成的混合物
產(chǎn)物為單一組分的純凈物
【溫馨提示】③化學(xué)“七氣”比較
H2、CH4、C2H4等
【典例1】下列關(guān)于石油及石油煉制的敘述中，錯誤的是（ ） A．通過石油的催化裂化和裂解可以得到較多的輕質(zhì)油和氣態(tài)稀烴 B．含C20以上烷烴的重油經(jīng)減壓分餾可以得到煤油和柴油 C．裂化汽油不能用于萃取溴水，催化重整可得芳香烴 D．石油分餾是物理變化，分餾得到的各餾分仍是多種烴的混合物
【解析】石油的催化裂化的目的是獲得輕質(zhì)油，提高輕質(zhì)油特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量；而裂解的目的是獲得氣態(tài)短鏈不飽和烴，提高烯烴特別是乙烯的產(chǎn)量，A正確；煤油和柴油是石油的常壓分餾產(chǎn)物，含C20以上烷烴的重油經(jīng)減壓分餾可以得到潤滑油、石蠟油等，B錯誤；裂化汽油中含烯烴，能和溴發(fā)生加成反應(yīng)，所以不能用于萃取溴水中的溴，催化重整可得芳香烴，C正確；石油分餾得到的餾分仍然是多種物質(zhì)的混合物，沒有固定的熔沸點(diǎn)，D正確；故選B。
【典例2】下列說法正確的是（ ） A．裂化汽油和直餾汽油都可以與溴水反應(yīng)使其褪色 B．煤通過干餾可獲得焦?fàn)t氣、煤焦油、焦炭等 C．石油通過分餾得到的汽油是純凈物 D．煤通過氣化、液化這樣的物理變化可獲得潔凈的燃料
【解析】A項，裂化汽油中含烯烴，可以與溴水反應(yīng)使其褪色，但直餾汽油不含碳碳不飽和鍵，不能使溴水發(fā)生加成反應(yīng)而使其褪色，錯誤；B項，將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程為煤的干餾，故煤的干餾是化學(xué)變化，能得到焦?fàn)t氣、煤焦油和焦炭等，正確；C項，石油的各種餾分均是一個溫度段內(nèi)分餾的產(chǎn)物，故仍然是混合物，錯誤；D項，煤的氣化是用煤生產(chǎn)水煤氣，煤的液化是用煤來生產(chǎn)甲醇，故均為化學(xué)變化，錯誤。
任務(wù)二、探究化石燃料與合成高分子
學(xué)生活動1：閱讀教材P105頁第一自然段內(nèi)容，思考以煤、石油和天然氣為原料可以生產(chǎn)哪些合成材料？
①以石油、煤和天然氣為原料生產(chǎn)可以生產(chǎn)三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。
②目前，多數(shù)石油產(chǎn)品仍作為燃料使用，只有一部分轉(zhuǎn)化為化工、紡織、建材、醫(yī)藥、日用化學(xué)品等行業(yè)的基本原料。
學(xué)生活動2：合成高分子化合物的常見反應(yīng)類型及特點(diǎn)是什么？
合成高分子化合物有加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩種反應(yīng)類型。
加聚反應(yīng)：由相對分子質(zhì)量小的化合物通過加成反應(yīng)相互結(jié)合成相對分子質(zhì)量很大的高分子化合物的反應(yīng)。
縮聚反應(yīng)：由相對分子質(zhì)量小的化合物通過縮合反應(yīng)結(jié)合成相對分子質(zhì)量很大的高分子化合物，同時有小分子(如H2O等)生成的反應(yīng)。如：
【溫馨提示】a. 縮聚反應(yīng)的單體至少含有兩個官能團(tuán)（如常見—NH2與—COOH或—OH與—COOH）; b. 縮聚反應(yīng)除了生成高分子外還生成小分子; c.由一種單體進(jìn)行縮聚所得的小分子為（n-1）ml.由兩種單體縮聚生成的小分子為（2n-1）ml; d.書寫縮聚物結(jié)構(gòu)式時，要在方括號外側(cè)寫出鏈節(jié)兩端的原子或原子團(tuán)
學(xué)生活動3：結(jié)合教材P105頁“科學(xué)·技術(shù)·社會”欄目思考生物質(zhì)資源的概念及特點(diǎn)分別是什么？
①定義：指來源于植物及其加工產(chǎn)品貯存的能量，生物質(zhì)資源是一種理想的可再生資源。
②特點(diǎn)：可再生性；低污染性 ；廣泛的分布性。
③來源：生物質(zhì)資源主要是農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物、動物糞便等。
【典例1】《后漢書·郡國志》中記載：“石出泉水……其水有肥，燃之極 明，不可食，縣人謂之石漆。”《酉陽雜俎》一書：“高奴縣石脂水，水 膩，浮上如漆，采以膏車及燃燈極明?！毕铝姓f法正確的是（ ） A．上述材料所說“石漆”“石脂水”是石油，在工業(yè)上通過石油分餾得到 苯和甲烷等 B．塑料聚乙烯（PE）的單體可以由石油裂解得到 C．聚乙烯可以使溴水褪色 D．三大合成材料分別是合金、合成橡膠和合成纖維
【解析】A、苯通過煤的干餾獲得，故A錯誤；B、乙烯是通過石油的裂解獲得，故B正確；C、聚乙烯中沒有不飽和鍵，不可以使溴水褪色，故C錯誤；D、三大合成材料是合成纖維、合成橡膠、塑料，故D錯誤；故選B。
【典例2】煤、石油、天然氣仍是人類使用的主要能源，同時也是重 要的化工原料，我們熟悉的塑料、合成纖維和合成橡膠都主要是以 石油、煤和天然氣為原料生產(chǎn)的。下列說法中不正確的是（ ） A．石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)重整，生成苯、甲 苯、苯甲酸等芳香烴 B．煤干餾的產(chǎn)品有出爐煤氣、煤焦油和焦炭 C．石油的分餾是物理變化，煤的氣化和液化均是化學(xué)變化 D．天然氣是一種清潔的化石燃料，作為化工原料它主要用于合成氨 和甲醇
【解析】A．烴的催化重整可以使鏈狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，石油中含有鏈狀烴，它們在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴，如苯或甲苯，但不能生成苯甲酸，故A錯誤；B．煤干餾是隔絕空氣加強(qiáng)熱發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)品主要為出爐煤氣、煤焦油和焦炭，故B正確；C．石油分餾是利用餾分的沸點(diǎn)不同來分離的方法，是物理變化；煤的氣化、液化有新物質(zhì)生成是化學(xué)變化，故C正確；D．天然氣廣泛用于民用及商業(yè)燃?xì)庠罹摺崴?，天然氣也可用作化工原料，以天然氣為原料的一次加工產(chǎn)品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近20個品種，故D正確；故選：A。
1．人類生產(chǎn)生活離不開能源，下列關(guān)于能源的描述正確的是（ ）A．天然氣是可再生能源B．電能、氫能是二次能源C．煤、石油、水能是人類使用最廣泛的傳統(tǒng)能源D．為滿足人類需要，可以無限制的開采化石燃料
【解析】人類使用最廣泛的能源：煤、石油、天然氣，天然氣是化石能源，不可再生能源，故A錯誤；二次能源是由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化以后得到的能源產(chǎn)品，電能、氫能是二次能源，故B正確；煤、石油是人類使用最廣泛的傳統(tǒng)能源，水能不是人類使用最廣泛的傳統(tǒng)能源，故C錯誤；化石能源是不可再生能源，不可以無限制的開采化石燃料，故D錯誤；故答案為：B。
2．下列轉(zhuǎn)化不屬于煤、石油、天然氣的綜合利用的是（ ）A．將煤制成蜂窩煤作燃料B．天然氣作化工原料可用于合成氨C．將煤轉(zhuǎn)化為CO和H2，然后在催化劑的作用下合成甲醇D．將石油分餾獲得汽油、柴油等
【解析】將煤制成蜂窩煤作燃料，只改變煤制品的形狀，沒有改變煤的組成，仍屬于原煤的直接使用，A合題意；天然氣作化工原料時，將其與水反應(yīng)制成水煤氣，再分離出氫氣，可用于合成氨，屬于天然氣的合利用，B不合題意；將煤與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO和H2，然后在催化劑的作用下合成甲醇，屬于煤的綜合利用，C不合題意；將石油進(jìn)行分餾，從而獲得汽油、柴油等，可提高石油的使用效率，D不合題意；故選A。
3．化石燃料是由古代生物的遺骸經(jīng)過一系列復(fù)雜變化而形成的，是不可再生資源。下列關(guān)于化石燃料的說法不正確的是（ ）A．甲烷是天然氣的主要成分，它是一種高效而潔凈的燃料B．石油的分餾是化學(xué)變化C．石油通過催化裂化過程可獲得汽油、煤油等輕質(zhì)油D．煤的氣化是把煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，該過程屬于化學(xué)變化
【解析】A項，天然氣的主要成分是甲烷，燃燒生成二氧化碳和水并放出大量的熱，無污染，故是高效、潔凈的能源，正確；B項，石油的分餾是物理變化，錯誤；C項，石油裂化的目的是為了提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量，正確；D項，煤的氣化是指煤與水蒸氣高溫下反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，一氧化碳和氫都是可燃性氣體，該過程為化學(xué)變化，正確
4．化學(xué)與生產(chǎn)和生活密切相關(guān)，下列說法正確的是（ ）A．味精俗名谷氨酸鈉，是一種常見的增味劑，最早發(fā)現(xiàn)于海帶中。B．煤經(jīng)過氣化和液化等物理變化可轉(zhuǎn)化為清潔燃料C．聚氯乙烯塑料袋可用于包裝食品D．葵花籽油、人造奶油、牛油均屬于高級脂肪酸高級酯
【解析】A． 味精俗名谷氨酸鈉，是一種常見的增味劑，最早發(fā)現(xiàn)于海帶中，故A正確；B． 煤的氣化和液化過程中有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，故B錯誤；C． 聚氯乙烯塑料在較高溫度分解產(chǎn)生氯化氫，對人體有害，不可用于包裝食品，故C錯誤；D． 葵花籽油、人造奶油、牛油均屬于高級脂肪酸甘油酯，故D錯誤；故選A。
干餾：隔絕空氣強(qiáng)熱，產(chǎn)品焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯
主要成分：CH4，清潔燃料，重要化工原料。
裂化：大、高→小、低，提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量
液化：直接液化煤+氫氣→液體燃料；間接液化煤→水煤氣→甲醇
分餾：獲得汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油及重油
裂解：深度裂化，獲得短鏈不飽和烴如乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等
催化重整：鏈狀烴→環(huán)狀烴

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高中化學(xué)人教版 (2019)必修 第二冊電子課本

第一節(jié) 自然資源的開發(fā)利用

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第二冊

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