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化学必修 第二册第一节 自然资源的开发利用教课课件ppt
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这是一份化学必修 第二册第一节 自然资源的开发利用教课课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，煤的综合利用，石油的综合利用，合成橡胶，合成纤维，关键能力·合作学习，课堂小结，出炉煤气，煤焦油，可燃性气体等内容，欢迎下载使用。
一、煤的综合利用1.煤的组成
【自主探索】(1)煤的气化和液化是物理变化还是化学变化? 提示:煤的气化和液化是化学变化。(2)通过煤的干馏可以得到粗苯和煤焦油,煤焦油中也含有苯,那么煤中含有苯等芳香烃吗? 如何从煤焦油中分离出苯?提示:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,煤中不含有苯等芳香烃,而是在干馏时生成了芳香烃。将煤焦油蒸馏可得苯。
(3)(情境思考)《卖炭翁》是唐代诗人白居易创作的《新乐府》组诗中的一篇。此诗以个别事例来表现普遍状况,描写了一个烧木炭的老人谋生的困苦。
木炭是木材在隔绝空气的条件下,经过不完全燃烧后形成的。这与煤的干馏相似,木炭的形成及煤的干馏是物理变化还是化学变化? 提示:木材和煤的成分复杂,木炭的形成及煤的干馏过程发生了复杂的物理变化和化学变化。
(4)(教材二次开发)根据教材的描述,写出煤的间接液化的化学方程式。提示:C(s)+H2O(g) CO+H2,CO+2H2 CH3OH。
二、天然气、石油的综合利用1.天然气的综合利用
【自主探索】(1)石油的分馏、裂化、裂解是物理变化还是化学变化? 提示:石油的分馏是利用沸点不同,将石油分离成不同沸点范围产物的过程,所以是物理变化。而石油的裂化和裂解中烃发生了化学反应,所以是化学变化。(2)石油的裂化和裂解有何区别和联系?提示:裂化和裂解的原理相同,只是裂解选用的温度比裂化温度更高,因此裂解又称为深度裂化。
(3)(情境思考)我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采获得成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温(0～10℃)、高压(>107Pa)条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水合物。
有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”,这种说法对吗?提示:不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,是其中的可燃性成分CH4的作用。
三、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料1.三大合成材料:_____、__________、_________,这三大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。2.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。
知识点 煤、石油、天然气的利用 1.化学“三馏”的比较
2.化学中“两裂”的比较
3.化学“六气”的主要成分
【易错提醒】 (1)通过煤的干馏、石油的结构调整都可得到苯等芳香烃。(2)乙醇汽油是由普通汽油(占90%)和燃料乙醇(占10%)调和而成,是一种清洁能源。(3)生物柴油是酯类物质的混合物,是一种绿色能源。(4)石油常压蒸馏时所得馏分的先后顺序为石油气(C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)、重油(C20以上)等。
【合作探究】(1)(思维升华)石油是混合物,分馏得到的汽油是纯净物吗? (宏观辨识与微观探析)提示:石油分馏得到的产物是沸点接近的烃的混合物。
(2)(情境应用)汽油是由石油炼制得到的直馏汽油组分、催化裂化汽油组分、催化重整汽油组分等不同汽油组分经精制后与高辛烷值组分经调和制得,主要用作汽车点燃式内燃机的燃料。
直馏汽油和裂化汽油有什么区别?提示:直馏汽油和裂化汽油的成分不同,性质有明显的区别,直馏汽油的成分为饱和烃,裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物,故裂化汽油可以发生加成反应,可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。
【典例示范】【典例】如图是实验室干馏煤的装置图,根据图示回答下列问题。
(1)指出图中仪器名称:b________;d________。 (2)装置c的作用是____ ____, d中的液体有____ __和__ ____。煤焦油可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。 (3)e处点燃的气体是________,火焰的颜色是________色。 (4)下列叙述错误的是________。 A.煤发生了化学变化B.d中液体的pH>7C.d中液体只有一层D.e处的气体可以还原氧化铜,可以使溴水褪色
【解题指南】解答本题应该注意以下两点:(1)煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。(2)分离有机物液体混合物常用分馏的方法。
【解析】煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气,出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等,经c装置的降温和冷凝,粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集,则液体显碱性;焦炉气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性,可用于还原氧化铜,这些气体燃烧产生蓝色火焰;焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色;煤焦油是有机物的液态混合物,应采用分馏的方法分离。答案:(1)硬质玻璃管 U形管(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝 粗氨水 煤焦油分馏(3)焦炉气 蓝 (4)C
【母题追问】(1)b中剩余的固体是什么?提示:焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。(2)点燃e处的气体之前,必须进行哪项操作?提示:检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯度,防止爆炸。
【素养训练】我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。
(1)写出煤气化反应的化学方程式?思考说明煤气化的意义。提示:C+H2O(g) CO+H2。煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染,提高煤燃烧的效率,气化后的产品可以用于化工生产,提高煤的综合利用价值。(2)如图中由石油获得相应产品的方法是什么?该方法是物理变化还是化学变化?得到的各种分馏产品是纯净物吗? 提示:图中由石油获得相应产品的方法是分馏,属于物理变化,所得产品是混合物。
(3)石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么?提示:裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
【加固训练】1.(2020·济宁高一检测)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,后者不必D.干馏是化学变化,分馏是物理变化【解析】选D。分馏是用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围产物的过程,无新物质生成,属于物理变化。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。
2.煤、石油、天然气是人类使用的主要能源,同时也是重要的化工原料,下列不属于以煤、石油和天然气为主要原料生产的合成材料是( )A.塑料 B.合成橡胶C.淀粉 D.合成纤维【解析】选C。淀粉是天然高分子化合物,其他都是以煤、石油、天然气为主要原料通过人工合成的。
三言两语话重点 1.煤的干馏、气化和液化,石油的裂化和裂解均为化学变化,石油的分馏属于物理变化。2.水煤气的主要成分是CO和H2;焦炉气的主要成分是H2、CH4、CH2＝CH2、CO。3.石油裂化的目的是提高轻质油的产量,石油裂解的目的是获得气态短链不饱和烃作化工原料。
1.(双选)(2020·哈尔滨高一检测)2020年3月18日据新华社报道,中国海洋石油集团有限公司在渤海莱州湾北部地区获得大型发现——垦利6-1油田,是继千亿方大气田渤中19-6之后,在渤海获得的又一重要油气发现。下列说法中,正确的是( )A.石油有固定的沸点,所以可进行分馏B.重油经过催化裂化可以得到汽油C.在石油加工过程中经过减压蒸馏可得到石蜡油D.石油分馏所得的馏分是纯净物
【解析】选B、C。石油是混合物,没有固定的沸点A错误;重油经过催化裂化目的是得到汽油,B正确;减压蒸馏可得到石蜡油和机油等,C正确;石油分馏所得的馏分是沸点相近的物质的混合物,D错误。
2.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C.将煤变为煤饼作燃料D.将石油裂解制得乙烯等化工原料【解析】选C。A项煤的干馏和B项煤的液化属于煤的综合利用,而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率,不属于综合利用,D项石油裂解属于石油的综合利用。
3.气体产品作为现代工业重要的基础原料,应用范围十分广泛,例如冶金、钢铁、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材等行业。以下气体不是从煤炭或石油工业获得的是( )A.水煤气 B.裂解气 C.焦炉气 D.氧气【解析】选D。水煤气是煤气化得到的,焦炉气是煤干馏得到的,裂解气是石油裂解得到的。
4.煤是“工业的粮食”,石油是“工业的血液”,有关煤和石油加工的说法正确的是( )A.煤的干馏产物主要是各类有机物B.石油的裂解、分馏和煤的干馏都属于化学变化C.煤焦油经过分馏可得到苯、甲苯等,说明煤中含有苯和甲苯D.石油的裂化,说明长链烃在高温条件下可以分解为短链烃
【解析】选D。煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气和焦炭等物质,其中焦炭居多,为无机物,故A错误;石油的分馏属于物理变化,故B错误;煤通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物,但本身不含有苯等芳香烃,故C错误;石油的裂化、裂解是在一定条件下将长链的烃断裂为短链的烃的过程,烃在加热条件下是可以分解的,且碳链越长越易分解,故D正确。
5.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
【解析】选C。C6H14裂解的方式可能有下列四种:C6H14 CH4+C5H10C6H14 C2H6+C4H8C6H14 C3H8+C3H6C6H14 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。
素养新思维 6.北宋的沈括记载了在陕西榆林地区,有老百姓用石油点灯,同一时期西方也用石油制作成了一种燃烧的武器,叫“希腊火”。“石油”这个中文名称是由北宋科学家沈括第一次命名的。如图是石油分馏塔的示意图。
(1)图中a、b、c三处的馏分的沸点最低的是哪一处?(2)图中a、b、c三处的馏分的平均相对分子质量最大的是哪一处?(3)采用什么方法可以综合利用重油?【解析】(1)馏分含碳数:a
一、煤的综合利用1.煤的组成
【自主探索】(1)煤的气化和液化是物理变化还是化学变化? 提示:煤的气化和液化是化学变化。(2)通过煤的干馏可以得到粗苯和煤焦油,煤焦油中也含有苯,那么煤中含有苯等芳香烃吗? 如何从煤焦油中分离出苯?提示:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,煤中不含有苯等芳香烃,而是在干馏时生成了芳香烃。将煤焦油蒸馏可得苯。
(3)(情境思考)《卖炭翁》是唐代诗人白居易创作的《新乐府》组诗中的一篇。此诗以个别事例来表现普遍状况,描写了一个烧木炭的老人谋生的困苦。
木炭是木材在隔绝空气的条件下,经过不完全燃烧后形成的。这与煤的干馏相似,木炭的形成及煤的干馏是物理变化还是化学变化? 提示:木材和煤的成分复杂,木炭的形成及煤的干馏过程发生了复杂的物理变化和化学变化。
(4)(教材二次开发)根据教材的描述,写出煤的间接液化的化学方程式。提示:C(s)+H2O(g) CO+H2,CO+2H2 CH3OH。
二、天然气、石油的综合利用1.天然气的综合利用
【自主探索】(1)石油的分馏、裂化、裂解是物理变化还是化学变化? 提示:石油的分馏是利用沸点不同,将石油分离成不同沸点范围产物的过程,所以是物理变化。而石油的裂化和裂解中烃发生了化学反应,所以是化学变化。(2)石油的裂化和裂解有何区别和联系?提示:裂化和裂解的原理相同,只是裂解选用的温度比裂化温度更高,因此裂解又称为深度裂化。
(3)(情境思考)我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采获得成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温(0～10℃)、高压(>107Pa)条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水合物。
有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”,这种说法对吗?提示:不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,是其中的可燃性成分CH4的作用。
三、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料1.三大合成材料:_____、__________、_________,这三大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。2.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。
知识点 煤、石油、天然气的利用 1.化学“三馏”的比较
2.化学中“两裂”的比较
3.化学“六气”的主要成分
【易错提醒】 (1)通过煤的干馏、石油的结构调整都可得到苯等芳香烃。(2)乙醇汽油是由普通汽油(占90%)和燃料乙醇(占10%)调和而成,是一种清洁能源。(3)生物柴油是酯类物质的混合物,是一种绿色能源。(4)石油常压蒸馏时所得馏分的先后顺序为石油气(C4以下)、汽油(C5～C11)、煤油(C11～C16)、柴油(C15～C18)、重油(C20以上)等。
【合作探究】(1)(思维升华)石油是混合物,分馏得到的汽油是纯净物吗? (宏观辨识与微观探析)提示:石油分馏得到的产物是沸点接近的烃的混合物。
(2)(情境应用)汽油是由石油炼制得到的直馏汽油组分、催化裂化汽油组分、催化重整汽油组分等不同汽油组分经精制后与高辛烷值组分经调和制得,主要用作汽车点燃式内燃机的燃料。
直馏汽油和裂化汽油有什么区别?提示:直馏汽油和裂化汽油的成分不同,性质有明显的区别,直馏汽油的成分为饱和烃,裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物,故裂化汽油可以发生加成反应,可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。
【典例示范】【典例】如图是实验室干馏煤的装置图,根据图示回答下列问题。
(1)指出图中仪器名称:b________;d________。 (2)装置c的作用是____ ____, d中的液体有____ __和__ ____。煤焦油可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。 (3)e处点燃的气体是________,火焰的颜色是________色。 (4)下列叙述错误的是________。 A.煤发生了化学变化B.d中液体的pH>7C.d中液体只有一层D.e处的气体可以还原氧化铜,可以使溴水褪色
【解题指南】解答本题应该注意以下两点:(1)煤干馏的产物有焦炭、煤焦油和出炉煤气。(2)分离有机物液体混合物常用分馏的方法。
【解析】煤的干馏生成焦炭、煤焦油和出炉煤气,出炉煤气包括焦炉气、粗氨水等,经c装置的降温和冷凝,粗氨水和煤焦油变为液体在d中聚集,则液体显碱性;焦炉气中氢气、一氧化碳、甲烷都具有还原性,可用于还原氧化铜,这些气体燃烧产生蓝色火焰;焦炉气中含有乙烯可以使溴水褪色;煤焦油是有机物的液态混合物,应采用分馏的方法分离。答案:(1)硬质玻璃管 U形管(2)将干馏生成的气体进行降温和冷凝 粗氨水 煤焦油分馏(3)焦炉气 蓝 (4)C
【母题追问】(1)b中剩余的固体是什么?提示:焦炭。煤干馏后剩余的固体是焦炭。(2)点燃e处的气体之前,必须进行哪项操作?提示:检验气体的纯度。点燃气体之前应检验气体的纯度,防止爆炸。
【素养训练】我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。
(1)写出煤气化反应的化学方程式?思考说明煤气化的意义。提示:C+H2O(g) CO+H2。煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染,提高煤燃烧的效率,气化后的产品可以用于化工生产,提高煤的综合利用价值。(2)如图中由石油获得相应产品的方法是什么?该方法是物理变化还是化学变化?得到的各种分馏产品是纯净物吗? 提示:图中由石油获得相应产品的方法是分馏,属于物理变化,所得产品是混合物。
(3)石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么?提示:裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
【加固训练】1.(2020·济宁高一检测)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,后者不必D.干馏是化学变化,分馏是物理变化【解析】选D。分馏是用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围产物的过程,无新物质生成,属于物理变化。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。
2.煤、石油、天然气是人类使用的主要能源,同时也是重要的化工原料,下列不属于以煤、石油和天然气为主要原料生产的合成材料是( )A.塑料 B.合成橡胶C.淀粉 D.合成纤维【解析】选C。淀粉是天然高分子化合物,其他都是以煤、石油、天然气为主要原料通过人工合成的。
三言两语话重点 1.煤的干馏、气化和液化,石油的裂化和裂解均为化学变化,石油的分馏属于物理变化。2.水煤气的主要成分是CO和H2;焦炉气的主要成分是H2、CH4、CH2＝CH2、CO。3.石油裂化的目的是提高轻质油的产量,石油裂解的目的是获得气态短链不饱和烃作化工原料。
1.(双选)(2020·哈尔滨高一检测)2020年3月18日据新华社报道,中国海洋石油集团有限公司在渤海莱州湾北部地区获得大型发现——垦利6-1油田,是继千亿方大气田渤中19-6之后,在渤海获得的又一重要油气发现。下列说法中,正确的是( )A.石油有固定的沸点,所以可进行分馏B.重油经过催化裂化可以得到汽油C.在石油加工过程中经过减压蒸馏可得到石蜡油D.石油分馏所得的馏分是纯净物
【解析】选B、C。石油是混合物,没有固定的沸点A错误;重油经过催化裂化目的是得到汽油,B正确;减压蒸馏可得到石蜡油和机油等,C正确;石油分馏所得的馏分是沸点相近的物质的混合物,D错误。
2.下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C.将煤变为煤饼作燃料D.将石油裂解制得乙烯等化工原料【解析】选C。A项煤的干馏和B项煤的液化属于煤的综合利用,而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率,不属于综合利用,D项石油裂解属于石油的综合利用。
3.气体产品作为现代工业重要的基础原料,应用范围十分广泛,例如冶金、钢铁、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材等行业。以下气体不是从煤炭或石油工业获得的是( )A.水煤气 B.裂解气 C.焦炉气 D.氧气【解析】选D。水煤气是煤气化得到的,焦炉气是煤干馏得到的,裂解气是石油裂解得到的。
4.煤是“工业的粮食”,石油是“工业的血液”,有关煤和石油加工的说法正确的是( )A.煤的干馏产物主要是各类有机物B.石油的裂解、分馏和煤的干馏都属于化学变化C.煤焦油经过分馏可得到苯、甲苯等,说明煤中含有苯和甲苯D.石油的裂化,说明长链烃在高温条件下可以分解为短链烃
【解析】选D。煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气和焦炭等物质,其中焦炭居多,为无机物,故A错误;石油的分馏属于物理变化,故B错误;煤通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物,但本身不含有苯等芳香烃,故C错误;石油的裂化、裂解是在一定条件下将长链的烃断裂为短链的烃的过程,烃在加热条件下是可以分解的,且碳链越长越易分解,故D正确。
5.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
【解析】选C。C6H14裂解的方式可能有下列四种:C6H14 CH4+C5H10C6H14 C2H6+C4H8C6H14 C3H8+C3H6C6H14 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。
素养新思维 6.北宋的沈括记载了在陕西榆林地区,有老百姓用石油点灯,同一时期西方也用石油制作成了一种燃烧的武器,叫“希腊火”。“石油”这个中文名称是由北宋科学家沈括第一次命名的。如图是石油分馏塔的示意图。
(1)图中a、b、c三处的馏分的沸点最低的是哪一处?(2)图中a、b、c三处的馏分的平均相对分子质量最大的是哪一处?(3)采用什么方法可以综合利用重油?【解析】(1)馏分含碳数:a
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