《高中化學(xué) 第二單元課題3 石油、煤和天然氣的綜合利用課件 新人教版選修2》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第二單元課題3 石油、煤和天然氣的綜合利用課件 新人教版選修2（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、高中化學(xué)新人教版選修2系列課件化學(xué)與技術(shù) 2.3石油、煤和天然氣的綜合利用教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與能力知識(shí)與能力 1.掌握煤、石油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。 2.通過(guò)調(diào)查討論煤、石油和天然氣等綜合利用的最新進(jìn)展。3.了解我國(guó)基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展概況。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 煤、石油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。 探究建議：探究建議： 1.收集資料：海水、煤、石油和天然氣等資源的綜合利用。2.繪制圖表：石油化工或其他化工的主要原料、過(guò)程和產(chǎn)品3.討論：資源的循環(huán)利用、能源的優(yōu)化應(yīng)用、環(huán)境的源頭治理對(duì)可持續(xù)發(fā)展的意 義。 4.調(diào)查當(dāng)?shù)毓腆w廢棄

2、物（如粉煤灰）的回收和利用情況，討論存在問(wèn)題的解決途徑。 課時(shí)劃分課時(shí)劃分：一課時(shí) 必修必修2 2內(nèi)容：內(nèi)容： 石油主要是由各種石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴烷烴、環(huán)烷烴和和環(huán)烷烴環(huán)烷烴所組成的混合物。石油的大部分是液態(tài)烴，同時(shí)在液態(tài)烴所組成的混合物。石油的大部分是液態(tài)烴，同時(shí)在液態(tài)烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。石油主要含有碳和氫兩種里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。石油主要含有碳和氫兩種元素，同時(shí)還含有少量的硫、氧、氮等元素元素，同時(shí)還含有少量的硫、氧、氮等元素。 石油煉制目的是什么？石油煉制目的是什么？ 一方面是將石油中的混合物進(jìn)行一定程度的分離使一方面是將石油中的混合物進(jìn)行一定程度的分離使它們物

3、盡其用；另一方面。它們物盡其用；另一方面。將含碳原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)將含碳原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)較少的烴作為化工原料，以提高石油變?yōu)楹荚訑?shù)較少的烴作為化工原料，以提高石油的利用價(jià)值。的利用價(jià)值。汽油汽油 C5C11煤油煤油 C11C16柴油柴油 C15C18常壓蒸餾塔常壓蒸餾塔重油重油 C20以上以上減壓蒸餾塔減壓蒸餾塔燃料油燃料油瀝青瀝青石蠟石蠟潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油燃料油燃料油石蠟石蠟潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油燃料油燃料油石蠟石蠟潤(rùn)滑油潤(rùn)滑油催化裂化催化裂化石油氣石油氣 C4以下以下Liquid petroleum gasLPG原油原油 石油通過(guò)分餾獲得的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量比較石油通過(guò)分餾獲得

4、的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量比較低，僅占石油總產(chǎn)量的低，僅占石油總產(chǎn)量的2525左右。但社會(huì)需求量大的正是這些輕左右。但社會(huì)需求量大的正是這些輕質(zhì)油，為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，還可以質(zhì)油，為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，還可以采用裂化的方法從重油中獲取輕質(zhì)油采用裂化的方法從重油中獲取輕質(zhì)油。 裂化就是在一定的條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的裂化就是在一定的條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。例如，在加熱、例如，在加熱、加壓和催化劑存在的條件下，十六烷裂化為辛烷和

5、辛烯：加壓和催化劑存在的條件下，十六烷裂化為辛烷和辛烯：裂化有裂化有熱裂化熱裂化和和催化裂化催化裂化。熱裂化熱裂化催化裂化催化裂化目的目的:提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量目的目的:提高汽油的產(chǎn)量提高汽油的產(chǎn)量缺點(diǎn)：溫度過(guò)高，發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象缺點(diǎn)：溫度過(guò)高，發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象催化劑：硅酸鋁，分子篩催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）（鋁硅酸鹽）實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 為獲得有機(jī)化工的基本原料。在石油化工生產(chǎn)過(guò)程里，常用石為獲得有機(jī)化工的基本原料。在石油化工生產(chǎn)過(guò)程里，常用石油分餾產(chǎn)品（包括石油氣）作原料，油分餾產(chǎn)品（包括石油氣）作原料，采用比裂化更高的溫度采用比裂化更高的溫度（700800，有時(shí)甚至高達(dá)，有時(shí)甚

6、至高達(dá)1000以上），使具有長(zhǎng)鏈分子的烴以上），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，以提供有機(jī)化工原料。工斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以提供有機(jī)化工原料。工業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。業(yè)上把這種方法叫做石油的裂解。所以說(shuō)裂解就是深度裂化，以獲所以說(shuō)裂解就是深度裂化，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過(guò)程。石油裂解的化學(xué)過(guò)程得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過(guò)程。石油裂解的化學(xué)過(guò)程是比較復(fù)雜的，生成的裂解氣是一種復(fù)雜的混合氣體，它除了主要是比較復(fù)雜的，生成的裂解氣是一種復(fù)雜的混合氣體，它除了主要含有乙烯、丙烯、丁二烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、氫氣、含有乙烯、

7、丙烯、丁二烯等不飽和烴外，還含有甲烷、乙烷、氫氣、硫化氫等。裂解氣里烯烴含量比較高。因此，常把乙烯的產(chǎn)量作為硫化氫等。裂解氣里烯烴含量比較高。因此，常把乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。把裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離，就可以得到衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志。把裂解產(chǎn)物進(jìn)行分離，就可以得到所需的多種原料。這些原料在合成纖維工業(yè)、塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)所需的多種原料。這些原料在合成纖維工業(yè)、塑料工業(yè)、橡膠工業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。等方面得到廣泛應(yīng)用。裂解裂解定義：定義：使具有長(zhǎng)鏈分子的烴在使具有長(zhǎng)鏈分子的烴在700度以度以上高溫時(shí)斷裂成短鏈的烴的過(guò)程叫裂解上高溫時(shí)斷裂成短鏈的烴的過(guò)程叫裂解目的：目的：生產(chǎn)短鏈

8、不飽和烴如工業(yè)生產(chǎn)短鏈不飽和烴如工業(yè)“三烯三烯”乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志平的標(biāo)志用途：用途：合成纖維，塑料，橡膠等合成纖維，塑料，橡膠等裂化、催化裂化、裂解的對(duì)比裂化、催化裂化、裂解的對(duì)比石油的煉石油的煉 制制方法方法分餾分餾裂化裂化石油的裂解石油的裂解常壓常壓 減壓減壓熱裂熱裂化化催化催化裂化裂化原理原理用蒸發(fā)冷凝的方法把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物在加熱或催化劑存在的條件下，把相對(duì)分子質(zhì)量大，沸點(diǎn)高的烴斷裂成相對(duì)分子質(zhì)量小，沸點(diǎn)低的烴在高溫下，把石油產(chǎn)品中具有長(zhǎng)鏈分子的烴斷裂 成為各種短鏈的氣態(tài)烴或液態(tài)烴。主要原料主要原料原油重油重油含直鏈

9、烷烴的石油 分餾產(chǎn)品（含石油氣）主要產(chǎn)品主要產(chǎn)品溶劑油汽油煤油柴油重油潤(rùn)滑油凡士林石蠟瀝青石油焦抗震性能好的氣油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯 結(jié)合在必修化學(xué)所學(xué)內(nèi)容，與同學(xué)交流：以乙結(jié)合在必修化學(xué)所學(xué)內(nèi)容，與同學(xué)交流：以乙烯為原料合成那些產(chǎn)品：體會(huì)乙烯在工業(yè)合成中烯為原料合成那些產(chǎn)品：體會(huì)乙烯在工業(yè)合成中的價(jià)值。的價(jià)值。合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、聚乙烯等等合成：乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯、氯乙烷、聚乙烯等等學(xué)習(xí)第學(xué)習(xí)第40頁(yè)第一自然段回答：天然氣的來(lái)源用途。頁(yè)第一自然段回答：天然氣的來(lái)源用途。2 2、天然氣的利用、天然氣的利用合成氨所需的氫氣、制乙烯

10、合成氨所需的氫氣、制乙烯、制甲醇、合成液體燃料、制甲醇、合成液體燃料、石油化工廠的景觀無(wú)無(wú)煙煙煤煤泥煤泥煤褐褐煤煤 閱讀課本閱讀課本4040頁(yè)第二段，說(shuō)頁(yè)第二段，說(shuō)出煤的主要元素，目前煤的出煤的主要元素，目前煤的綜合利用方法。綜合利用方法。 煤除了主要含碳外還含有少量的煤除了主要含碳外還含有少量的S、P、N、H、O等元素以及無(wú)機(jī)等元素以及無(wú)機(jī)礦物質(zhì)（主要有硅、鋁、鈣、鐵等礦物質(zhì)（主要有硅、鋁、鈣、鐵等元素）煤是有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的元素）煤是有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物復(fù)雜混合物 1 、煤的干餾、煤的干餾（ ） 的過(guò)程的過(guò)程叫煤的干餾。是一個(gè)（叫煤的干餾。是一個(gè)（ ）過(guò)程）過(guò)程 。把煤隔絕空氣

11、加強(qiáng)熱使它分解把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使它分解 石油的分餾是物理變化、煤的干餾是化石油的分餾是物理變化、煤的干餾是化學(xué)變化過(guò)程學(xué)變化過(guò)程。化學(xué)變化化學(xué)變化石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別：石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別： 為了預(yù)防或減少煤燃料對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)為了預(yù)防或減少煤燃料對(duì)環(huán)境和人體健康帶來(lái)的危害，近二三十年來(lái)，世界各國(guó)大力開(kāi)展了對(duì)煤的危害，近二三十年來(lái)，世界各國(guó)大力開(kāi)展了對(duì)煤利用新技術(shù)的研究，其中主要包括對(duì)煤的液化和汽利用新技術(shù)的研究，其中主要包括對(duì)煤的液化和汽化技術(shù)。煤的汽化和液化就是使煤變成清潔能源的化技術(shù)。煤的汽化和液化就是使煤變成清潔能源的有效途徑，與此同時(shí)煤的燃燒效率等也得到提高有效途徑

12、，與此同時(shí)煤的燃燒效率等也得到提高 2 2、煤的汽化與液化、煤的汽化與液化（1 1）汽化）汽化 煤的汽化就是將煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。煤的汽化就是將煤中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。煤汽化的主要化反應(yīng)是指碳和水蒸氣的反應(yīng)。煤汽化的主要化反應(yīng)是指碳和水蒸氣的反應(yīng)。 C+HC+H2 2O = COO = COH H2 2 這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，所需熱量一般都由同時(shí)進(jìn)行的碳的這是一個(gè)吸熱反應(yīng)，所需熱量一般都由同時(shí)進(jìn)行的碳的燃燒反應(yīng)來(lái)提供。燃燒反應(yīng)來(lái)提供。 C CO O2 2 =CO =CO2 2 碳燃燒時(shí)可以使用空氣，也可以使用氧氣，但得到的煤碳燃燒時(shí)可以使用空氣，也可以使用氧氣，但得到的

13、煤氣成分、熱值及用途都不同，分別叫低熱值氣和中熱值氣。氣成分、熱值及用途都不同，分別叫低熱值氣和中熱值氣。中熱值氣在適當(dāng)催化劑的作用下，又可以轉(zhuǎn)變成高熱值氣。中熱值氣在適當(dāng)催化劑的作用下，又可以轉(zhuǎn)變成高熱值氣。即把中熱值煤氣里的即把中熱值煤氣里的COCO和和H H2 2用催化劑合成甲烷。用催化劑合成甲烷。 COCO3H3H2 2 CH CH4 4H H2 2O O 把煤粉和煤液化過(guò)程中產(chǎn)生的油跟氫氣混合，在高把煤粉和煤液化過(guò)程中產(chǎn)生的油跟氫氣混合，在高溫下經(jīng)催化劑催化，進(jìn)行加氫解聚反應(yīng)，同時(shí)脫去硫、溫下經(jīng)催化劑催化，進(jìn)行加氫解聚反應(yīng)，同時(shí)脫去硫、氮、氧等原子，生成固氮、氧等原子，生成固- -液

14、混合物的油、液化的煤以及液混合物的油、液化的煤以及含有未液化的煤和炭等固態(tài)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)分離可以得到油，含有未液化的煤和炭等固態(tài)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)分離可以得到油，成為低氫、低硫的重質(zhì)液體燃料。成為低氫、低硫的重質(zhì)液體燃料。 (2)(2)液化液化 煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過(guò)程。煤的煤的液化是將煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過(guò)程。煤的液化可以分為直接和間接兩個(gè)途徑。液化可以分為直接和間接兩個(gè)途徑。 間接液化的氣化間接液化的氣化- -液化法液化法 首先把煤氣化為首先把煤氣化為H2H2、COCO和和CH4CH4。用催化劑把氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。用催化劑把氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。 nCOnCO2nH2nH2 2(CH(CH2

15、2)n)nnHnH2 2O O 2nCO 2nCOnHnH2 2(CH(CH2 2)n)nnCOnCO2 2 煤的液化是否能得到發(fā)展，決定于石油是否能煤的液化是否能得到發(fā)展，決定于石油是否能滿足不斷增長(zhǎng)的需要、煤跟石油的比價(jià)以及煤的滿足不斷增長(zhǎng)的需要、煤跟石油的比價(jià)以及煤的液化技術(shù)的成熟程度。從世界范圍來(lái)看，由于石液化技術(shù)的成熟程度。從世界范圍來(lái)看，由于石油價(jià)格的增長(zhǎng)，液化技術(shù)的日臻成熟，煤液化工油價(jià)格的增長(zhǎng)，液化技術(shù)的日臻成熟，煤液化工業(yè)的再度興起是可能的。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前汽油業(yè)的再度興起是可能的。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前汽油和煤的比價(jià)比國(guó)外更有利于發(fā)展以合成高級(jí)汽油和煤的比價(jià)比國(guó)外更有利于發(fā)展以合

16、成高級(jí)汽油為主要目的的煤的液化。在有煤地區(qū)發(fā)展煤的液為主要目的的煤的液化。在有煤地區(qū)發(fā)展煤的液化還是可以探索的?；€是可以探索的。碳化學(xué)是指以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物如碳化學(xué)是指以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等一氧化碳、二氧化碳、甲烷、甲醇等) )為原料，為原料，用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化學(xué)。用化工的方法制造一系列化工原料和燃料的化學(xué)。 2 CO =2COC+H2O = COH2 CO+H2O = CO2H2 高溫條件，天然氣重整： CH4H2O = CO3H2煤汽化的主要反應(yīng)：三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展三、煤化工和天然氣化工的發(fā)展碳化學(xué)碳化

17、學(xué) 大量的化工產(chǎn)品可以以合成氣作為起始原料。使用不大量的化工產(chǎn)品可以以合成氣作為起始原料。使用不同的催化劑，可以從合成氣制出不同的有機(jī)化合物產(chǎn)物，同的催化劑，可以從合成氣制出不同的有機(jī)化合物產(chǎn)物，這就組成了所謂的合成氣化學(xué)。由這就組成了所謂的合成氣化學(xué)。由CH4CH4、CH3OHCH3OH等含一個(gè)碳等含一個(gè)碳原子的分子，也可以通過(guò)催化反應(yīng)直接生成新的化合物。原子的分子，也可以通過(guò)催化反應(yīng)直接生成新的化合物。這就形成了所謂的甲烷化學(xué)和甲醇化學(xué)，它們都是由一系這就形成了所謂的甲烷化學(xué)和甲醇化學(xué)，它們都是由一系列典型的化學(xué)合成反應(yīng)所組成的。列典型的化學(xué)合成反應(yīng)所組成的。由CO加氫合成一系列化合物的化

18、學(xué)稱合成氣化學(xué) 由甲烷直接合成的稱甲烷化學(xué) 由甲醇為原料合成一系列下游產(chǎn)品的為甲醇化學(xué) 典型例題 例1：工業(yè)上合成氨的原料氣之一H2有一種來(lái)源是取自石油氣，如丙烷。 （1）有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑（假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行），你認(rèn)為最合理的是 A、 D、 B、 C、 （2）按照所選反應(yīng)途徑，理論上用1mol丙烷最多可制得氨 A、4mol B、4.7mol C、10mol D、2.7mol283HCHC 極高溫26383HHCHC高溫脫氫2283HCOOHHC催化劑22283HCOOHCCB （3）所選反應(yīng)途徑最顯著的特點(diǎn)是 A、簡(jiǎn)單易行 B、所得H2純度高 C、所得H2產(chǎn)量高 D、可獲得大量熱能C例2：如何用化學(xué)方法檢驗(yàn)一瓶裂化汽油里是否含有甲苯、二甲苯等芳香烴？寫出實(shí)驗(yàn)步驟。取約5ml汽油，滴加溴水至溴水不褪色為止，再加入適量NaOH溶液除去剩余Br2，分液。取油層液體，滴加酸性KMnO4稀溶液，振蕩。若KMnO4溶液褪色，則說(shuō)明含有苯的同系物（甲苯、二甲苯）。 例3： C8H18在一定條件下受熱裂化，可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五種混合氣體，此混合氣體的平均分子量為 A、14 B、57 C、38 D、無(wú)定值 作業(yè)作業(yè) P45 8P45 8、9 9