421煤石油和天然氣的綜合利用人教版

1、第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護(hù)第1課時(shí)煤、石油和天然氣的綜合利用三維目標(biāo)知識(shí)與技能1了解煤、石油和天然氣的綜合利用，特別是石油的利用2了解石油的裂化和裂解，了解加聚反應(yīng)化學(xué)方程式的書寫(重點(diǎn))過(guò)程與方法通過(guò)化工案例的分析，了解石油化工對(duì)人類生活的重要性 情感、態(tài)度與價(jià)值觀了解我國(guó)石油化工、煤化工的發(fā)展?fàn)顩r，感受有機(jī)化工與現(xiàn)實(shí)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的密切聯(lián)系思維激活石油是工業(yè)的血液，石油化工是化學(xué)工業(yè)的主體，可以說(shuō)，沒(méi)有石油化工，就沒(méi)有我們今天的現(xiàn)代化生活。你知道石油煉制的基本原理、產(chǎn)品及其用途嗎？自學(xué)導(dǎo)引一、煤的組成及其綜合利用1煤、石油、天然氣是目前人類使用的主要能源(化石燃料)。2煤的組成：煤是由有

2、機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的混合物，主要含有碳元素，還含有少量的氫、氧、氮、硫等元素。3煤的綜合利用：煤的綜合利用的主要途徑是煤的干餾、煤的氣化和液化，目的是獲得潔凈的燃料和多種化工原料。(1)煤的干餾：是指將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過(guò)程，可獲得燃料及多種重要的化工原料。煤干餾的主要產(chǎn)品有焦?fàn)t煤氣(焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭。(2)煤的氣化：煤的氣化是將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過(guò)程。主要反應(yīng)是煤與水蒸氣反應(yīng)生成水煤氣等，化學(xué)方程式為C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。(3)煤的液化：煤的液化可分為直接液化和間接液化。煤的直接液化就是使煤與氫氣作用生成液體燃料；煤的間接液化是先把煤轉(zhuǎn)化為

3、一氧化碳和氫氣，再在催化劑的作用下合成甲醇等液體燃料，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2H2CH3OH。二、天然氣的組成及其綜合利用1天然氣的組成：天然氣的主要成分是甲烷。2天然氣的綜合利用：天然氣是一種清潔的化石燃料。天然氣更是一種重要的化工原料，主要用于合成氨、生產(chǎn)甲醇等。思考題1我國(guó)三峽工程所提供的清潔、廉價(jià)、強(qiáng)勁的可再生能源水電，相當(dāng)于每年燃燒3000萬(wàn)噸原煤的火力發(fā)電廠產(chǎn)生的電能，因此三峽工程有助于控制()溫室效應(yīng)形成酸雨空氣中的固體顆粒濃度白色污染A只有B只有CD答案C 三、石油的組成及其綜合利用1石油的組成：石油主要是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。2石油的綜合利用： (1)石油的分餾是利

4、用原油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過(guò)程。石油通過(guò)分餾可以獲得汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油。(2)石油的催化裂化：石油的催化裂化是指在催化劑的存在下將大分子的烴進(jìn)行分解得到小分子的烴，從而提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量的過(guò)程。裂化所用的原料是重油。裂化過(guò)程中一分子的烷烴分解為一分子的烷烴和一分子的烯烴，得到的汽油稱為裂化汽油。(3)石油裂化的產(chǎn)品再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的裂解，可以獲得很多重要的化工原料。如以C16H34為例，寫出裂化反應(yīng)的化學(xué)方程式(以分子中碳原子平均斷裂為例)：C16H34C8H18C8H16C8H18C4H10C4H8C4H10C2H6C2H4或 C4H10CH4C3H6乙烯、丙烯、甲烷等都是通過(guò)

5、石油裂化和裂解得到的重要化工原料。思考題2石油的分餾、裂化、裂解都是化學(xué)變化嗎？答案石油的分餾是物理變化，石油的裂化、裂解是化學(xué)變化。四、聚合反應(yīng)和高分子化合物1nCH2CH2CH2CH2，該反應(yīng)稱為加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)。在CH2CH2中，CH2CH2稱為單體；CH2CH2稱為鏈節(jié)；n稱為聚合度，表示高分子化合物中所含鏈節(jié)的數(shù)目。高分子化合物有天然的，如蛋白質(zhì)、纖維素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等；塑料、合成橡膠和合成纖維是三大人工合成的高分子材料。思考題3如果要合成84 kg相對(duì)分子質(zhì)量為28000的聚乙烯，理論上需要乙烯多少千克？答案84 kg 2nHOCH2CH2OH(2n1

6、)H2O，該反應(yīng)簡(jiǎn)稱縮聚反應(yīng)，也是合成高分子化合物的一類重要反應(yīng)。名師解惑一、蒸餾、分餾和干餾有何區(qū)別1蒸餾：把液體加熱到沸騰變?yōu)檎魵猓偈拐魵饫鋮s凝結(jié)成液體的操作。蒸餾可使混合物中沸點(diǎn)較低的組分揮發(fā)而達(dá)到混合物分離或除雜的目的。被蒸餾的混合物中至少有一種組分為液體。各組分沸點(diǎn)相差越大，揮發(fā)出的物質(zhì)越純。若不同組分之間沸點(diǎn)相差小，或不同組分互溶形成恒沸液體，則餾分不純。常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)有蒸餾水的制取。2分餾：對(duì)多組分的混合物在不同溫度下先后、連續(xù)進(jìn)行兩次或多次蒸餾。分餾可使多組分混合物在一個(gè)完整的操作過(guò)程中分離為兩種或多種餾分而達(dá)到混合物分離或除雜的目的。常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)有石油的分餾，要注意的是石油分餾的

7、產(chǎn)品都是混合物。3干餾：把固體混合物(如煤、木材)隔絕空氣加強(qiáng)熱使之分解的過(guò)程叫做干餾。(1)在煤的干餾過(guò)程中所發(fā)生的是很復(fù)雜的化學(xué)變化和物理變化。(2)將煤干餾的條件有兩個(gè)：一是要隔絕空氣，目的是防止煤在空氣中燃燒；二是要加強(qiáng)熱。(3)煤在干餾過(guò)程中生成了許多新的物質(zhì)，如苯、萘等，發(fā)生的是復(fù)雜的化學(xué)變化。(4)煤是由有機(jī)物和少量無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，煤中并不含小分子有機(jī)物苯、萘等。苯、萘等物質(zhì)是煤的分解產(chǎn)物煤焦油中所含有的，這一點(diǎn)要注意。特別提醒蒸餾和分餾都是物理變化，而干餾是化學(xué)變化。二、直餾汽油和裂化汽油1直餾汽油：石油經(jīng)常壓分餾獲得的，主要成分為介于5個(gè)碳到11個(gè)碳之間的烷烴、環(huán)烷烴

8、等。由于它的成分中不含烯烴，所以它不能與溴發(fā)生加成反應(yīng)，因而不能使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，可作為從鹵素單質(zhì)的水溶液中萃取出鹵素單質(zhì)的萃取劑。2裂化汽油：是重油經(jīng)催化裂化制得的，主要成分為介于5個(gè)碳到11個(gè)碳之間的烷烴、烯烴等。由于它的成分中含有烯烴，所以能與溴發(fā)生加成反應(yīng)，因而可使溴水(或溴的CCl4溶液)褪色，不能用做提取鹵素單質(zhì)的萃取劑。三、聚合反應(yīng)1加聚反應(yīng)：由許多小分子經(jīng)過(guò)加成反應(yīng)合成高分子化合物的反應(yīng)稱為加成聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱加聚反應(yīng)。如nCH2CHCH3。2縮聚反應(yīng)：由許多小分子經(jīng)過(guò)縮合反應(yīng)合成高分子化合物的同時(shí)生成許多小分子的反應(yīng)稱為縮合聚合反應(yīng)，簡(jiǎn)稱縮聚反應(yīng)。例如獲得聚對(duì)苯

9、二甲酸乙二酯：nHOCH2CH2OH(2n1)H2O特別提醒一般可從以下兩個(gè)方面區(qū)別加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)：高分子的鏈節(jié)中鏈上不全是碳原子，一般是縮聚反應(yīng)生成的；如果鏈上全是碳原子，一般是加聚反應(yīng)生成的。從反應(yīng)的形式來(lái)看，在反應(yīng)中只得到高分子的反應(yīng)是加聚反應(yīng)，而得到高分子的同時(shí)又生成了小分子的反應(yīng)則是縮聚反應(yīng)。3有機(jī)加聚產(chǎn)物單體的確定(1)鏈節(jié)的主鏈中只存在碳碳單鍵時(shí)，以兩個(gè)碳原子為單元分段斷鍵，可得到“乙烯型”單體。如的單體為CH2CH2、CH2CHCl。(2)鏈節(jié)的主鏈中存在的高聚物，則以四個(gè)碳原子為單元(在中間)分段進(jìn)行斷鍵，然后單鍵變雙鍵，雙鍵變單鍵，即可得到單體。如的單體為。典例導(dǎo)析知識(shí)

10、點(diǎn)1：煤的干餾實(shí)驗(yàn)及產(chǎn)品分析例1觀察下圖，判斷下列敘述中錯(cuò)誤的是()A圖示實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了化學(xué)變化B液體X的pH7，液體Y是一種黑色黏稠狀液體C氣體Z易燃，可還原CuO D液體Y是一種純凈物解析煤在隔絕空氣加強(qiáng)熱條件下，可分解得到多種物質(zhì)，這個(gè)過(guò)程叫煤的干餾，屬于化學(xué)變化，A項(xiàng)正確；所得產(chǎn)物中有氣體(焦?fàn)t氣)、液體(煤焦油)和固體(焦炭)，此外，還有粗氨水，B項(xiàng)正確；焦?fàn)t氣的主要成分有氫氣、甲烷，另有少量的CO、C2H4等氣體，C項(xiàng)正確；煤焦油是含有許多芳香族化合物的復(fù)雜混合物，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案D跟蹤練習(xí)1下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A煤是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物B為使煤變成清潔能源，可將煤進(jìn)行

11、氣化和液化C煤的組成以碳元素為主，還含有少量的H、N、S、O等元素D煤中主要含苯和甲苯，可以用先干餾后分餾的方法把苯和甲苯從煤中分離出來(lái)答案D知識(shí)點(diǎn)2：石油的裂化和裂解例2丁烷裂解時(shí)有兩種斷裂方式，生成兩種烷烴和兩種烯烴。如果丁烷完全裂解，且裂解生成的兩種烯烴的質(zhì)量相等，那么裂解后所得到的混合氣體中，相對(duì)分子質(zhì)量最小的氣體所占的體積分?jǐn)?shù)為()A20%B25%C36%D40%解析丁烷的兩種裂解方式為： C4H10 CH4C3H6(丙烯)；C4H10C2H6C2H4(乙烯)。設(shè)丁烷為1 mol，則反應(yīng)后混合氣體的總物質(zhì)的量為2 mol。其中相對(duì)分子質(zhì)量最小的烴為CH4，求其物質(zhì)的量是本題的關(guān)鍵。可

12、設(shè)CH4為a mol，C2H6為b mol，則由n(C3H6)n(CH4)，n(C2H6)n(C2H4)，得，則CH4所占體積分?jǐn)?shù)(即物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))為×100%20%。答案A跟蹤練習(xí)2含有4個(gè)C原子的烷烴，裂解可生成的烯烴有()A1種B2種C3種D4種答案B知識(shí)點(diǎn)3：加聚產(chǎn)物單體的判斷例3某工程塑料ABS的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，它的單體為_(kāi)。解析解法一該高聚物主鏈全是碳，依照規(guī)律“見(jiàn)雙鍵，四個(gè)碳，無(wú)雙鍵，兩個(gè)碳”劃線斷開(kāi)，故斷鍵方式為：，再將單雙鍵互換得單體、CH2CHCHCH2和。解法二由ABS的結(jié)構(gòu)可知，應(yīng)為加聚反應(yīng)形成的高聚物，由加聚反應(yīng)的特點(diǎn)，可用“彎箭頭”法判斷其單體。依次從后向前，

13、以主鏈上兩個(gè)碳原子為單位“彎箭頭”，“箭尾”處減一鍵，“箭頭”處加一鍵。如上圖所示，處鍵斷開(kāi)，處雙鍵變單鍵，處單鍵變雙鍵，即得各單體。答案、CH2CHCHCH2和跟蹤練習(xí)3高分子化合物的單體是()ABCH2CHCH3CDCH2CH2與答案D同步測(cè)控小試牛刀1.2008年6月5日是第37個(gè)世界環(huán)境日，保護(hù)環(huán)境、建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)再次成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在相同條件下，下列燃料燃燒時(shí)對(duì)環(huán)境污染最小的是()A天然氣B秸稈C煤D木柴答案A2我國(guó)很多城市已經(jīng)推廣使用清潔燃料，如壓縮天然氣(CNG)類，液化石油氣(LPG)類。這兩類燃料的主要成分都屬于()A醇類BCOCH2D烴類答案D3近年來(lái)，我國(guó)部分地區(qū)

14、陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了“毒油”。所謂“毒油”是指混有汽油的食用油，不能食用。下列說(shuō)法中正確的是()A汽油是純凈物，有固定的沸點(diǎn)B汽油只能由石油分餾得到C可用靜置后看是否分層來(lái)判斷食用油中是否混有汽油D汽油是含碳原子數(shù)為511的多種烴的混合物答案D4石油催化裂化和裂解的目的是()A使長(zhǎng)鏈烴分子斷裂為短鏈烴分子B使直鏈烴轉(zhuǎn)化為芳香烴C除去石油中的各種雜質(zhì)D前者是提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量，后者是得到短鏈的不飽和氣態(tài)烴，提供有機(jī)化工原料答案D5.2008年8月26日，廣西宜州廣維化工股份有限公司的有機(jī)車間發(fā)生爆炸。據(jù)了解，該廠生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是乙烯、甲醇和聚乙烯醇等。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A乙烯可由石油分餾獲得B甲

15、醇不可用來(lái)兌制白酒C聚乙烯醇是由縮聚反應(yīng)制得D乙烯、甲醇均屬于烴類物質(zhì)答案B6下列變化中屬于化學(xué)變化，且產(chǎn)物中兼有氣體、液體、固體的是 ()A石油分餾B石油裂解C煤的干餾D煤的氣化答案C7煤是人類使用的傳統(tǒng)能源之一，下列有關(guān)煤和煤的綜合利用的說(shuō)法中正確的是()A煤是由各種芳香烴組成的混合物B煤干餾是工業(yè)上獲得芳香烴的一種重要手段，其主要存在于干餾時(shí)產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣中C煤的干餾是復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，石油的分餾是物理變化D煤的氣化是指將煤加強(qiáng)熱使其升華的過(guò)程答案C8下列高分子化合物不能通過(guò)加聚反應(yīng)合成的是()答案C9聚丙烯酸酯類涂料是目前市場(chǎng)上流行的墻面涂料之一，它具有彈性好、不易老化、耐擦洗、色

16、澤亮麗等優(yōu)點(diǎn)。聚丙烯酸酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可表示為，是由丙烯酸酯加聚得到的。下列關(guān)于聚丙烯酸酯的說(shuō)法中不正確的是()A屬于高分子化合物B鏈節(jié)為CH2CHC單體為CH2CHCOORD一定條件下能發(fā)生水解反應(yīng)答案B10把下列各物質(zhì)的制取方法或反應(yīng)類型填寫在各題后的橫線上(填字母)：a分餾b裂化c干餾d加聚反應(yīng)e取代反應(yīng)(1)煤焦炭_。(2)石油柴油_。(3)石蠟汽油_。(4)乙烯聚乙烯_。(5)甲烷四氯化碳_。答案(1)c(2)a(3)b(4)d(5)e11.2007年1月3日凌晨，一輛20 t大型液化氣罐車行至鄭州市距某居民區(qū)50米遠(yuǎn)的路段時(shí)發(fā)生側(cè)翻，液化氣發(fā)生泄漏。事發(fā)后，鄭州警方對(duì)附近的近萬(wàn)名市民進(jìn)

17、行了疏散，請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：(1)液化石油氣的主要成分為丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10)，寫出C4H10可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：_。(2)用石油得到液化氣的主要方法有_(填字母)。a分餾b裂化、裂解c分液d過(guò)濾(3)事故發(fā)生后，供電部門切斷了現(xiàn)場(chǎng)周邊的路燈及居民住宅電源，出入警戒線的人員均被嚴(yán)格要求禁止抽煙和使用明火，并且要全部關(guān)閉手機(jī)、照相機(jī)、攝像機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)搶險(xiǎn)和報(bào)道都是在遠(yuǎn)距離探照燈的照射下進(jìn)行的，這樣做的主要原因是_。(上圖為遠(yuǎn)距離拍攝)答案(1)CH3CH2CH2CH3、(2)ab(3)液化石油氣是易燃、易爆氣體，應(yīng)避免現(xiàn)場(chǎng)存在火源而引發(fā)危險(xiǎn)12從煤中可以得到苯及苯的同系物，它們是重要的有

18、機(jī)化工原料。(1)從煤中得到煤焦油的方法是_。(2)下圖為從煤焦油中分離出苯及苯的同系物的裝置圖，其中儀器A的名稱為_(kāi)，還需要的玻璃儀器有_，儀器A的進(jìn)水口為_(kāi)(填“a”或“b”)。(3)用甲苯可以制造一種烈性炸藥TNT，反應(yīng)如下：3HONO23H2O，該反應(yīng)的反應(yīng)類型為_(kāi)。答案(1)干餾(2)冷凝器；酒精燈、溫度計(jì)；b(3)取代反應(yīng)更上一層13北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕式在李寧點(diǎn)燃鳥(niǎo)巢主火炬(如圖所示)時(shí)達(dá)到高潮。奧運(yùn)火炬采用的是環(huán)保型燃料丙烷，其燃燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為C3H85O23CO24H2O。下列說(shuō)法中不正確的是()A火炬燃燒時(shí)化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為熱能B所有的燃燒反應(yīng)都會(huì)釋放熱量C1 mol C3H8和5 mol O2所具有的總能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所具有的總能量D丙烷完全燃燒的產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無(wú)污染，故丙烷為環(huán)保型燃料答案A14丁烷裂解時(shí)有兩種斷裂方式，生成兩種烷烴和兩種烯烴。如果丁烷的裂解率為90%，且裂解生成的兩種烯烴的質(zhì)量相等，那么裂解后所得到的混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為()A16B20C30.5D56.5答案C