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人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用第2课时导学案
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用第2课时导学案，共8页。学案主要包含了煤的组成及其综合利用，天然气的组成和利用，石油的组成和综合利用，以煤等内容，欢迎下载使用。
一、煤的组成及其综合利用
1．煤的组成
2．煤的综合利用
煤的干馏、气化和液化属于什么变化？
提示：化学变化。
二、天然气的组成和利用
三、石油的组成和综合利用
1．组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
2．综合利用
(1)分馏
①定义：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做石油的分馏。
②石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。
(2)催化裂化
①目的：将重油裂化为汽油等物质。
②例如：C16H34eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C8H18＋C8H16
(3)裂解
①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如：C8H18eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C4H10＋C4H8
C4H10eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))CH4＋C3H6
C4H10eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C2H6＋C2H4。
(4)催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使链状烃转化为环状烃。
微点拨：石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化。
四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1．三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，是以煤、石油和天然气为原料生产的。
2．随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
生活中的白色污染，主要指什么？
提示：废弃塑料制品。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( )
(2)煤的干馏是指在空气中加强热使之分解的过程。( )
(3)重油的裂化和裂解可以得到烯烃。( )
(4)重油裂化的目的是为了获得气态烃。( )
(5)石油分馏得到的汽油或煤均为纯净物。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．下列关于化石燃料的加工说法正确的是( )
A．石油裂化主要得到乙烯
B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油
C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径
[答案] C
3．由于我国煤储藏量相对比石油和天然气丰富，能源消费以煤为主。将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率又不高，因而国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气(CO和H2)，再催化合成甲醇或烃类等液态能源。
(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化学方程式是____________________
________________________________________________________________。
(2)用CO和H2合成烃(CnHm)的化学方程式是_________________________
________________________________________________________________。
(3)气化和液化的优点是_________________________________。
[答案] (1)CO＋2H2eq \(――→,\s\up9(催化剂))CH3OH
(2)nCO＋eq \f(m＋2n,2)H2eq \(――→,\s\up9(催化剂))CnHm＋nH2O
(3)使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率
煤、石油的综合利用原理
1．“三馏”比较
微点拨：减压可以降低物质的沸点，石油的减压蒸馏可以在较低温度下，使重油、柴油等常压蒸馏产品继续分离，可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。
2．化学中“两裂”的比较
3.化学“六气”的主要成分
1．煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是( )
A.加热的温度不同
B．得到的产品不同
C．前者要隔绝空气，后者不用隔绝空气
D．干馏是化学变化，分馏是物理变化
D [石油的分馏是物理变化，煤的干馏是化学变化。]
2．关于石油的说法中，不正确的是( )
A．石油是混合物，除含烷烃外，还可能含有环烷烃和芳香烃
B.常压分馏得到的汽油是混合物，没有固定的沸点
C．裂化是化学变化，裂解不是化学变化
D．裂化的目的是得到轻质油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料
C [石油是混合物，除含烷烃外，还可能含有环烷烃和芳香烃，故A正确；常压分馏得到的汽油是混合物，混合物没有固定的沸点，故B正确；裂化是在一定条件下，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、沸点较低的烃的过程，裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度，使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程，裂化和裂解过程中都有新物质生成，属于化学变化，故C错误；石油裂化的目的是提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料，故D正确。]
3．下列说法不正确的是( )
A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
B.煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D．以煤、石油和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
C [植物油是由C、H、O三种元素组成的有机物，不属于碳氢化合物。]
1．有关煤的说法正确的是( )
A．煤中含有碳的单质、苯、二甲苯、焦炉气
B．煤的干馏是物理变化
C．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤的干馏是化学变化
D．煤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
C [煤主要含有碳元素，同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素；煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物；煤干馏可获得焦炭、苯、二甲苯、焦炉气等，属于化学变化，C项正确。]
2．下列关于石油的说法不正确的是( )
A．石油主要含C、H两种元素
B．石油通过催化重整可得到环状烃
C．石油裂化是物理变化
D．石油分馏得到的汽油是混合物
[答案] C
3．含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有( )
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
C [C6H14裂解的方式可能有下列四种：
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))CH4＋C5H10
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C2H6＋C4H8
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C3H8＋C3H6
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C4H10＋C2H4
其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分异构体CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考虑C4H10的同分异构体，最终生成的烷烃最多有5种。]
4．下列关于化石燃料及其使用的一些说法不正确的是( )
A．煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧
B．天然气除可用作清洁燃料外，还可用于合成氨和生产甲醇等
C．石油通过催化裂化过程可将重油裂化为汽油
D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料
A [煤的气化是将固态煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))CO＋H2，选项A错误；天然气是一种清洁的化石燃料，它作为化工原料则主要用于合成氨和生产甲醇等，选项B正确；含碳原子多的重油经过催化裂化过程可得到汽油等物质，选项C正确；天然气、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干馏可以得到苯，选项D正确。]
5．下图是实验室干馏煤的装置图：
(1)指出图中仪器名称：a.________，d.________。
(2)仪器d的作用是________________________________________________
________________________________________________________________，
c中液体有________和________，其中无机物里溶有______，可用________检验出来。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体主要成分有______________________(填化学式)，火焰的颜色是________。
[解析] 本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。
[答案] (1)酒精喷灯 烧杯
(2)盛装冷水对蒸气进行冷却 粗氨水 煤焦油 氨 酚酞溶液 分馏
(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO 淡蓝色
发展目标
体系构建
1.结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。培养“社会责任”的核心素养。
2.以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。培养“科学态度与科学探究”的核心素养。
3.认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。培养“科学精神与社会责任”的核心素养。
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，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
获得短链不饱和烃
高炉煤气
水煤气
天然气
液化石油气
焦炉气
裂解气
主要成分
CO、CO2、N2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
一、煤的组成及其综合利用
1．煤的组成
2．煤的综合利用
煤的干馏、气化和液化属于什么变化？
提示：化学变化。
二、天然气的组成和利用
三、石油的组成和综合利用
1．组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
2．综合利用
(1)分馏
①定义：利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程叫做石油的分馏。
②石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油，但其产量难以满足社会需求，而含碳原子多的重油却供大于求。
(2)催化裂化
①目的：将重油裂化为汽油等物质。
②例如：C16H34eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C8H18＋C8H16
(3)裂解
①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如：C8H18eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C4H10＋C4H8
C4H10eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))CH4＋C3H6
C4H10eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C2H6＋C2H4。
(4)催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使链状烃转化为环状烃。
微点拨：石油的分馏为物理变化，石油的裂化、裂解、催化重整均为化学变化。
四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
1．三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，是以煤、石油和天然气为原料生产的。
2．随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
生活中的白色污染，主要指什么？
提示：废弃塑料制品。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)煤、石油和天然气是不可再生能源，也是新型清洁能源。( )
(2)煤的干馏是指在空气中加强热使之分解的过程。( )
(3)重油的裂化和裂解可以得到烯烃。( )
(4)重油裂化的目的是为了获得气态烃。( )
(5)石油分馏得到的汽油或煤均为纯净物。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．下列关于化石燃料的加工说法正确的是( )
A．石油裂化主要得到乙烯
B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油
C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径
[答案] C
3．由于我国煤储藏量相对比石油和天然气丰富，能源消费以煤为主。将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率又不高，因而国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气(CO和H2)，再催化合成甲醇或烃类等液态能源。
(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化学方程式是____________________
________________________________________________________________。
(2)用CO和H2合成烃(CnHm)的化学方程式是_________________________
________________________________________________________________。
(3)气化和液化的优点是_________________________________。
[答案] (1)CO＋2H2eq \(――→,\s\up9(催化剂))CH3OH
(2)nCO＋eq \f(m＋2n,2)H2eq \(――→,\s\up9(催化剂))CnHm＋nH2O
(3)使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率
煤、石油的综合利用原理
1．“三馏”比较
微点拨：减压可以降低物质的沸点，石油的减压蒸馏可以在较低温度下，使重油、柴油等常压蒸馏产品继续分离，可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。
2．化学中“两裂”的比较
3.化学“六气”的主要成分
1．煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是( )
A.加热的温度不同
B．得到的产品不同
C．前者要隔绝空气，后者不用隔绝空气
D．干馏是化学变化，分馏是物理变化
D [石油的分馏是物理变化，煤的干馏是化学变化。]
2．关于石油的说法中，不正确的是( )
A．石油是混合物，除含烷烃外，还可能含有环烷烃和芳香烃
B.常压分馏得到的汽油是混合物，没有固定的沸点
C．裂化是化学变化，裂解不是化学变化
D．裂化的目的是得到轻质油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料
C [石油是混合物，除含烷烃外，还可能含有环烷烃和芳香烃，故A正确；常压分馏得到的汽油是混合物，混合物没有固定的沸点，故B正确；裂化是在一定条件下，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、沸点较低的烃的过程，裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度，使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程，裂化和裂解过程中都有新物质生成，属于化学变化，故C错误；石油裂化的目的是提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料，故D正确。]
3．下列说法不正确的是( )
A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠
B.煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D．以煤、石油和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
C [植物油是由C、H、O三种元素组成的有机物，不属于碳氢化合物。]
1．有关煤的说法正确的是( )
A．煤中含有碳的单质、苯、二甲苯、焦炉气
B．煤的干馏是物理变化
C．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤的干馏是化学变化
D．煤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
C [煤主要含有碳元素，同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素；煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物；煤干馏可获得焦炭、苯、二甲苯、焦炉气等，属于化学变化，C项正确。]
2．下列关于石油的说法不正确的是( )
A．石油主要含C、H两种元素
B．石油通过催化重整可得到环状烃
C．石油裂化是物理变化
D．石油分馏得到的汽油是混合物
[答案] C
3．含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有( )
A．3种 B．4种
C．5种 D．6种
C [C6H14裂解的方式可能有下列四种：
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))CH4＋C5H10
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C2H6＋C4H8
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C3H8＋C3H6
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化剂),\s\d9(加热、加压))C4H10＋C2H4
其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分异构体CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考虑C4H10的同分异构体，最终生成的烷烃最多有5种。]
4．下列关于化石燃料及其使用的一些说法不正确的是( )
A．煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧
B．天然气除可用作清洁燃料外，还可用于合成氨和生产甲醇等
C．石油通过催化裂化过程可将重油裂化为汽油
D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料
A [煤的气化是将固态煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高温))CO＋H2，选项A错误；天然气是一种清洁的化石燃料，它作为化工原料则主要用于合成氨和生产甲醇等，选项B正确；含碳原子多的重油经过催化裂化过程可得到汽油等物质，选项C正确；天然气、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干馏可以得到苯，选项D正确。]
5．下图是实验室干馏煤的装置图：
(1)指出图中仪器名称：a.________，d.________。
(2)仪器d的作用是________________________________________________
________________________________________________________________，
c中液体有________和________，其中无机物里溶有______，可用________检验出来。有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体主要成分有______________________(填化学式)，火焰的颜色是________。
[解析] 本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，b中得到的应是焦炭，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨，呈碱性，可用酚酞溶液等检验；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，应用分馏的方法分离；焦炉气的主要成分有CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃烧时呈淡蓝色火焰。
[答案] (1)酒精喷灯 烧杯
(2)盛装冷水对蒸气进行冷却 粗氨水 煤焦油 氨 酚酞溶液 分馏
(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO 淡蓝色
发展目标
体系构建
1.结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。培养“社会责任”的核心素养。
2.以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。培养“科学态度与科学探究”的核心素养。
3.认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义。培养“科学精神与社会责任”的核心素养。
干馏
蒸馏
分馏
原理
隔绝空气加强热使物质分解
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
与蒸馏原理相同
产物
产物为混合物
产物为单一组分的纯净物
产物为沸点不同的各组分组成的混合物
反应类型
化学变化
物理变化
物理变化
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，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
获得短链不饱和烃
高炉煤气
水煤气
天然气
液化石油气
焦炉气
裂解气
主要成分
CO、CO2、N2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4
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