江西省鹰潭市第一中学人教版高中化学选修2 化学与技术 第二章 第三节 石油、煤和天然气的综合利用

2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣1江西省教育信息技术研究“十二五”规划2012年度课题《基于网络的高中化学课件库的建设与应用研究》（课题编号：GDK-2012-G-72883）主持人：桂耀荣2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣2第二章化学与资源开发利用第三节石油、煤和天然气的综合利用第1课时新课标人教版高中化学课件系列选修2化学与技术2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣3教学目标知识与能力：1.掌握煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。2.通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。教学重点、难点：煤、石油和天然气等综合利用中基本的化学原理。探究建议：1.收集资料：海水、煤、石油和天然气等资源的综合利用。2.绘制图表：石油化工或其他化工的主要原料、过程和产品3.讨论：资源的循环利用、能源的优化应用、环境的源头治理对可持续发展的意义。4.调查当地固体废弃物（如粉煤灰）的回收和利用情况，讨论存在问题的解决途径。课时划分：一课时石油、煤和天然气的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣4必修2内容：石油主要是由各种烷烃、环烷烃和环烷烃所组成的混合物。石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有少量的气态烃和固态烃。石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。石油炼制目的是什么？一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离使它们物尽其用；另一方面。将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为化工原料，以提高石油的利用价值。石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣5石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣6汽油C5~C11煤油C11~C16柴油C15~C18常压蒸馏塔重油C20以上减压蒸馏塔燃料油沥青石蜡润滑油燃料油石蜡润滑油燃料油石蜡润滑油催化裂化石油气C4以下LiquidpetroleumgasLPG原油石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣7石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量比较低，仅占石油总产量的25％左右。但社会需求量大的正是这些轻质油，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可以采用裂化的方法从重油中获取轻质油。裂化就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯：裂化有热裂化和催化裂化。石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣8热裂化催化裂化目的:提高汽油的质量和产量目的:提高汽油的产量缺点：温度过高，发生结焦现象催化剂：硅酸铝，分子筛（铝硅酸盐）石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣9为获得有机化工的基本原料。在石油化工生产过程里，常用石油分馏产品（包括石油气）作原料，采用比裂化更高的温度（700～800℃，有时甚至高达1000℃以上），使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，以提供有机化工原料。工业上把这种方法叫做石油的裂解。所以说裂解就是深度裂化，以获得短链不饱和烃为主要成分的石油加工过程。石油裂解的化学过程是比较复杂的，生成的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不饱和烃外，还含有甲烷、乙烷、氢气、硫化氢等。裂解气里烯烃含量比较高。因此，常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。把裂解产物进行分离，就可以得到所需的多种原料。这些原料在合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等方面得到广泛应用。石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣10裂解定义：使具有长链分子的烃在700度以上高温时断裂成短链的烃的过程叫裂解目的：生产短链不饱和烃如工业“三烯”乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志用途：合成纤维，塑料，橡胶等石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣11裂化、催化裂化、裂解的对比石油的炼制方法分馏裂化石油的裂解常压减压热裂化催化裂化原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在加热或催化剂存在的条件下，把相对分子质量大，沸点高的烃断裂成相对分子质量小，沸点低的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂成为各种短链的气态烃或液态烃。主要原料原油重油重油含直链烷烃的石油分馏产品（含石油气）主要产品溶剂油汽油煤油柴油重油润滑油凡士林石蜡沥青石油焦抗震性能好的气油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣12结合在必修化学所学内容，与同学交流：以乙烯为原料合成那些产品：体会乙烯在工业合成中的价值。合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、聚乙烯等等学习第40页第一自然段回答：天然气的来源用途。2、天然气的利用合成氨所需的氢气、制乙烯、制甲醇、合成液体燃料、石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣13石油化工厂的景观石油和天然气2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣14无烟煤泥煤褐煤阅读课本40页第二段，说出煤的主要元素，目前煤的综合利用方法。煤除了主要含碳外还含有少量的S、P、N、H、O等元素以及无机矿物质（主要有硅、铝、钙、铁等元素）煤是有机物和无机物组成的复杂混合物煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣151、煤的干馏——（）的过程叫煤的干馏。是一个（）过程。把煤隔绝空气加强热使它分解石油的分馏是物理变化、煤的干馏是化学变化过程。化学变化石油的分馏和煤的干馏的区别：煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣16煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣17煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣18为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害，近二三十年来，世界各国大力开展了对煤利用新技术的研究，其中主要包括对煤的液化和汽化技术。煤的汽化和液化就是使煤变成清洁能源的有效途径，与此同时煤的燃烧效率等也得到提高2、煤的汽化与液化煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣19（1）汽化煤的汽化就是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤汽化的主要化反应是指碳和水蒸气的反应。C+H2O===CO＋H2这是一个吸热反应，所需热量一般都由同时进行的碳的燃烧反应来提供。C＋O2===CO2碳燃烧时可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气成分、热值及用途都不同，分别叫低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂的作用下，又可以转变成高热值气。即把中热值煤气里的CO和H2用催化剂合成甲烷。CO＋3H2→CH4＋H2O煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣20直接液化是把煤和适当的溶剂混合后，在高温、高压和有催化剂的条件下，使煤与氢气作用生成液体燃料。间接液化是先把煤转化成一氧化碳和氢气，然后再经过催化合成得到烃类燃料、醇类燃料及化学品等。(2)液化煤的液化是将煤转化为液体燃料的过程。煤的液化可以分为直接和间接两个途径。煤的综合利用把煤粉和煤液化过程中产生的油跟氢气混合，在高温下经催化剂催化，进行加氢解聚反应，同时脱去硫、氮、氧等原子，生成固-液混合物的油、液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固态物质。经过分离可以得到油，成为低氢、低硫的重质液体燃料。2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣21煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣22间接液化的气化-液化法首先把煤气化为H2、CO和CH4。用催化剂把气态物质转变为液态。nCO＋2nH2→(CH2)n＋nH2O2nCO＋nH2→(CH2)n＋nCO2煤的液化是否能得到发展，决定于石油是否能满足不断增长的需要、煤跟石油的比价以及煤的液化技术的成熟程度。从世界范围来看，由于石油价格的增长，液化技术的日臻成熟，煤液化工业的再度兴起是可能的。对我国来说，目前汽油和煤的比价比国外更有利于发展以合成高级汽油为主要目的的煤的液化。在有煤地区发展煤的液化还是可以探索的。煤的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣23碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等)为原料，用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化学。2C＋O===2COC+H2O===CO＋H2CO+H2O===CO2＋H2高温条件，天然气重整：CH4＋H2O=CO＋3H2煤汽化的主要反应：三、煤化工和天然气化工的发展—一碳化学煤化工和天然气化工的发展—一碳化学2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣24大量的化工产品可以以合成气作为起始原料。使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的有机化合物产物，这就组成了所谓的合成气化学。由CH4、CH3OH等含一个碳原子的分子，也可以通过催化反应直接生成新的化合物。这就形成了所谓的甲烷化学和甲醇化学，它们都是由一系列典型的化学合成反应所组成的。由CO加氢合成一系列化合物的化学称合成气化学由甲烷直接合成的称甲烷化学由甲醇为原料合成一系列下游产品的为甲醇化学煤化工和天然气化工的发展—一碳化学2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣25科学视野生物质资源P42石油、煤和天然气的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣26典型例题例1：工业上合成氨的原料气之一——H2有一种来源是取自石油气，如丙烷。（1）有人设计了以下反应途径（假设反应都能进行），你认为最合理的是（）A.B.C.D.（2）按照所选反应途径，理论上用1mol丙烷最多可制得氨()A.4molB.4.7molC.10molD.2.7mol28343HCHC极高温26383HHCHC高温脱氢2283733HCOOHHC催化剂22283433HCOOHCCB石油、煤和天然气的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣27（3）所选反应途径最显著的特点是（）A.简单易行B.所得H2纯度高C.所得H2产量高D.可获得大量热能C石油、煤和天然气的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣28例2：如何用化学方法检验一瓶裂化汽油里是否含有甲苯、二甲苯等芳香烃？写出实验步骤。取约5mL汽油，滴加溴水至溴水不褪色为止，再加入适量NaOH溶液除去剩余Br2，分液。取油层液体，滴加酸性KMnO4稀溶液，振荡。若KMnO4溶液褪色，则说明含有苯的同系物（甲苯、二甲苯）。石油、煤和天然气的综合利用2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣29例3：C8H18在一定条件下受热裂化，可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五种混合气体，此混合气体的平均分子量为（）A.14B.57C.38D.无定值石油、煤和天然气的综合利用解析C8H18裂化时可发生下列分解：C8H18=C4H10+C4H8①C4H10=C2H6+C2H4②C4H10=CH4+C3H6③设有1molC8H18发生上述分解反应。经过反应①生1molC4H10和1molC4H8；C4H10接着发生了②和③两个并列反应，设发生②反应的C4H10为xmol，则发生③反应的C4H10为(1-x)mol。②、③反应共生成气体：2x+2(1-x)=2mol。再加上①生成的1molC4H8，故1molC8H18分解共得3mol气体，混合气体，其总质量为1molC8H18的质量=C8H18/3=114/3=38C2020/3/7江西省鹰潭市第一中学桂耀荣30Thanks谢谢您的观看！