2021学年第二单元 化学与资源开发利用课题3 石油、煤和天然气的综合利用教学演示课件ppt

这是一份2021学年第二单元 化学与资源开发利用课题3 石油、煤和天然气的综合利用教学演示课件ppt，共56页。PPT课件主要包含了zxxkw，催化裂化，有机物，无机物，隔绝空气，H2CH4，催化剂，催化反应，要点归纳石油化工，要点归纳煤的综合利用等内容，欢迎下载使用。
课程标准导航1.了解石油的分馏及其产品和用途，了解石油的裂化和裂解。2．了解煤的干馏和综合利用。3．了解煤化工和天然气化工的发展。
自主学习一、石油和天然气1.石油的炼制和石油化工石油是烃的混合物，加工前称为_______，石油要炼制，其目的是将混合物进行一定程度的分离，使之物尽其用。
2.工业上常用_______分馏和_________分馏的方法把不同沸点的产品分离出来。为了提高汽油产量，还可采用__________的方法。如十六烷分解反应方程式为C16H34―→C8H18＋C8H16。3.石油不仅是燃料资源，还是有机化工原料的重要来源。
4.乙烯的生产主要靠石油______，________的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。5.天然气的主要用途：①直接作燃料；②___________________；③合成甲醇及其他化工原料。
合成氨原料气(制H2)
二、煤的综合利用1.煤与炭的关系木炭、焦炭等是碳的不纯单质，而煤是_________和________组成的复杂混合物。煤除了主要含碳元素外还含有少量的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)。
2.煤的干馏(1)将煤_____________加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏，也叫煤的焦化。(2)工业上炼焦的原理是将煤粉放在________的炼焦炉中加热。
3.煤的气化和液化(1)煤的气化是指煤在特定的设备内，在一定温度及压强下使煤中有机物与气化剂(如蒸气/空气或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有________________等气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
②间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气等，然后合成气通过催化合成生成性能优良的液态醇类、烃类及化学品等。三、煤化工和天然气化工的发展——一碳化学1.一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4、CH3OH等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。
3.使用不同的催化剂，可以从合成气制出不同的产物，这就是合成气化学，由CH4、CH3OH等含一个碳原子的分子，通过________________直接生成新的化合物，叫__________化学和__________化学。
自主体验1.节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是(　　)A．利用太阳能制氢B．关停小火电企业C．举行“地球一小时”熄灯活动D．推广使用煤液化技术
解析：选D。A项利用太阳能制氢一是节省电能，减少煤的燃烧，二是氢可代替一部分化石燃料，减少CO2的排放，B项关停小火电企业减少煤的燃烧，C项举行熄灯活动，节省了煤电，减少了CO2的排放，D项煤液化成水煤气，燃烧后，CO2的排放没减少。
2.下列变化，属于物理变化的是(　　)A．炭化　　　　　　　　B．裂化C．分馏 D．干馏解析：选C。分馏只是利用混合物中各物质沸点不同将它们分离开，并没有新物质生成，属于物理变化。其他变化都有新物质生成，属于化学变化。
3.为了更好地解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃煤的燃烧效率，另一方面寻找能源,以下做法不能提高燃烧效率的是(　　)A．煤的气化与液化 B．液体燃料呈雾状喷出C．通入大量的空气 D．将煤粉碎
解析：选C。A、B、D都是通过改变燃料的状态，来增大反应物的接触面积，使其充分燃烧；C通入大量空气，也能使燃料充分燃烧，但大量气体逸出时会带走热量。
探究导引1　通过石油分馏就可以得到汽油、煤油、柴油等轻质油，为什么石油还要进行裂化制得汽油等轻质油？
提示：通过分馏得到的汽油、煤油、柴油等轻质油仅占石油产量的25%左右，还不能满足社会的要求。为了获得更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，采用催化裂化的方法，在一定条件下，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。
即时应用1.下列关于石油及石油炼制的叙述中错误的是(　　)A．石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物B．石油分馏所得的馏分是纯净物C．为了防止重油进一步分馏时炭化结焦，常采用减压分馏D．石油裂化的原料是重油、石蜡等
解析：选B。石油分馏所得到的是由沸点相近的多种烃的混合物而非纯净物；减压分馏防止了重油的炭化结焦；重油、石蜡等含碳原子数较多的高沸点的烃，通过裂化可以得到沸点低的烃。
探究导引 2煤的干馏与石油的分馏本质上有何差别？提示：分馏：用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的产物，里面无新物质生成，属于物理过程。煤的干馏是指把煤隔绝空气加强热，使煤分解的过程，是化学变化。
即时应用2. (2012·中山高二检测)下列说法正确的是(　　)A．把煤加强热使之分解的过程叫干馏B．煤的干馏属于化学变化C．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源，主要存在于煤干馏所得的焦炉气中D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
解析：选B。煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，选项A中没有强调“隔绝空气”这个重要条件，因此是错误的；煤干馏时发生了复杂的反应，是化学变化，故选项B正确;煤高温干馏的产物主要是焦炭，同时得到焦炉气、煤焦油、粗氨水等。焦炉气的主要成分是H2和CO等气体，芳香烃主要存在于煤焦油中，故选项C不正确；
煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质，煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，煤焦油在170 ℃以下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以不能说煤中含有苯和甲苯，故选项D不正确。
如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料1：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料2：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图所示。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。
(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为__________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是__________，装置中较长导管的作用是________________；
(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了________________________________________________________________________；(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了________________________________________________________________________；
(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式
________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)石油裂化的重要意义是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了碳原子数大于5的烃，因为常温常压下，5个碳原子数以上的烃大都呈液体，试管Ⅲ中KMnO4溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要意义是可提高轻质燃油特别是汽油的产量和质量。
【答案】　(1)从下往上，从左往右　检验装置的气密性　导气、冷凝气体(2)裂化生成了碳原子数大于5的烃(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应
其中，D易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构体，F分子中的碳原子数是D中的3倍，H经催化氧化可得到G。请回答下列问题：(1)写出下列物质的结构简式：A______________，H______________；指出A和H的关系：______________。
(2)利用合成气(H2＋CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可合成醛、酸、酯等多种产物，下列表述正确的是______。①以合成气为原料的反应都是化合反应②改变合成气中CO与H2的体积比，可得到不同的产物③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成
④从合成气出发生成气态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水A．①②④　　　　　　　　B．②③④C．②④⑤ D．③④⑤(3)写出下列反应的化学方程式：
①CH3COOH＋E―→F：_______________________________； ②D与新制氢氧化铜加热：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】　本题以能源为载体考查烃的衍生物的性质，命题着眼点在于煤的气化和液化，同时它又结合有机化学反应类型，要求整合新信息得出结论。(1)由题图知，A经两次催化氧化得到C，则A为CH3OH，B为HCHO，C为HCOOH，且H应为CH3CH2CH2CH2OH，G为CH3CH2CH2CHO，D的分子式为C2H4O2，
易溶于水，说明不是酯，则D为HOCH2CHO，E为HOCH2CH2OH，F为CH3COOCH2CH2OOCCH3。(2)依题意，CO和H2可合成汽油，汽油是烃类，所以必然生成水，不是化合反应，①和⑤都不正确。
[经典案例]　下图为实验室干馏煤的装置图，请回答下列问题：
(1)指出图中各仪器的名称：a：_______；b：______；c：________；d：________。(2)装置c的作用是__________，d中的液体有__________和________。其中的无机物里溶有______，可用________检验出来；有机化合物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。在170～230 ℃时可得到________，加热到230 ℃以上可以得到______________。
(3)e处点燃的气体主要是______，火焰的颜色是______色。【解析】　煤干馏是将煤隔绝空气加强热使其发生分解的过程，煤干馏后得到焦炭、煤焦油、焦炉气和出炉煤气。