煤、石油天然氣說(shuō)課

選修2化學(xué)與技術(shù)

第三節(jié)石油、煤和天然氣的綜合利用新課標(biāo)人教版高中化學(xué)一.教材分析

1、教材地位與作用本節(jié)課為高中化學(xué)選修2重要的一節(jié)，化石燃料的應(yīng)用，通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)使同學(xué)們更好的了解石油的加工和用途，煤的干餾和綜合利用以及知識(shí)與技能1、了解紹石油的分餾及其產(chǎn)品和用途，了解石油的裂化和裂解。2、了解煤的干餾和綜合利用3、了解煤化工和天然氣化工的發(fā)展過(guò)程與方法

1、通過(guò)探究活動(dòng)，初步認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義和基本過(guò)程。2、能主動(dòng)與他人進(jìn)行交流和討論，清楚的表達(dá)自己的觀點(diǎn)，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀1、增強(qiáng)學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。2、逐步認(rèn)識(shí)到化學(xué)知識(shí)對(duì)我們的生產(chǎn)生活知識(shí)密切相關(guān)，培養(yǎng)化學(xué)知識(shí)與生活知識(shí)的相互結(jié)合。2、教學(xué)目標(biāo)3、教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：煤、石油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。難點(diǎn)：煤、石油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。二.學(xué)情分析

煤、石油和天然氣是同學(xué)們常見(jiàn)的不可再生能源，它們?cè)诘氐紫陆?jīng)過(guò)數(shù)億年的演變形成。那么三.教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)1導(dǎo)入新課環(huán)節(jié)4課后練習(xí)

環(huán)節(jié)2活動(dòng)探究

環(huán)節(jié)3

歸納總結(jié)環(huán)節(jié)1創(chuàng)設(shè)情景引入新課環(huán)節(jié)2探究活動(dòng)1、石油和天然氣石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和環(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。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它們物盡其用；另一方面。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的利用價(jià)值。汽油C5~C11煤油C11~C16柴油C15~C18常壓蒸餾塔重油C20以上減壓蒸餾塔燃料油瀝青石蠟潤(rùn)滑油燃料油石蠟潤(rùn)滑油燃料油石蠟潤(rùn)滑油催化裂化石油氣C4以下LiquidpetroleumgasLPG原油石油和天然氣石油通過(guò)分餾獲得的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量比較低，僅占石油總產(chǎn)量的25％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，還可以采用裂化的方法從重油中獲取輕質(zhì)油。石油和天然氣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。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辛烯：

裂化有熱裂化和催化裂化。熱裂化目的:提高汽油的產(chǎn)量缺點(diǎn)：溫度過(guò)高，發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象催化裂化目的:提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量催化劑：硅酸鋁，分子篩（鋁硅酸鹽）石油和天然氣石油和天然氣閱讀：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，采用比裂化更高的溫度（700～800℃，有時(shí)甚至高達(dá)1000℃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，以獲得短鏈不飽和烴為主要成分的石油加工過(guò)程。石油和天然氣總結(jié)：裂解定義：使具有長(zhǎng)鏈分子的烴在700度以上高溫時(shí)斷裂成短鏈的烴的過(guò)程叫裂解目的：生產(chǎn)短鏈不飽和烴如工業(yè)“三烯”乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志用途：合成纖維，塑料，橡膠等裂化、催化裂化、裂解的對(duì)比歸納石油和天然氣石油的煉制方法分餾裂化石油的裂解常壓減壓熱裂化催化裂化原理用蒸發(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。主要原料原油重油重油含直鏈烷烴的石油分餾產(chǎn)品（含石油氣）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、丁二烯石油和天然氣結(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)合成中的價(jià)值。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40頁(yè)第一自然段回答：天然氣的來(lái)源用途2、天然氣的利用合成氨所需的氫氣、制乙烯、制甲醇、合成液體燃料、環(huán)節(jié)2探究活動(dòng)二、煤的綜合利用思考與交流：閱讀課本40頁(yè)第二段，說(shuō)出煤的主要元素，目前煤的綜合利用方法。無(wú)煙煤泥煤褐煤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)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)物組成的復(fù)雜混合物煤的綜合利用

1、煤的干餾把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程叫煤的干餾。是一個(gè)化學(xué)變化過(guò)程。石油的分餾和煤的干餾的區(qū)別：石油的分餾是物理變化、煤的干餾是化學(xué)變化過(guò)程。煤的綜合利用煤的綜合利用——?dú)w納2、煤的汽化與液化煤的綜合利用為了預(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有效途徑，與此同時(shí)煤的燃燒效率等也得到提高

（1）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。煤汽化的主要化反應(yīng)是指碳和水蒸氣的反應(yīng)。

C+H2O===CO＋H2

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。

C＋O2===CO2

碳燃燒時(shí)可以使用空氣，也可以使用氧氣，但得到的煤氣成分、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。即把中熱值煤氣里的CO和H2用催化劑合成甲烷。

CO＋3H2→CH4＋H2O煤的綜合利用煤的綜合利用(2)液化

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。直接液化是把煤和適當(dāng)?shù)娜軇┗旌虾?，在高溫、高壓和有催化劑的條件下，使煤與氫氣作用生成液體燃料。間接液化是先把煤轉(zhuǎn)化成一氧化碳和氫氣，然后再經(jīng)過(guò)催化合成得到烴類燃料、醇類燃料及化學(xué)品等。煤的綜合利用把煤粉和煤液化過(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、氮、氧等原子，生成固-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，成為低氫、低硫的重質(zhì)液體燃料。煤的綜合利用

間接液化的氣化-液化法首先把煤氣化為H2、CO和CH4。用催化劑把氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。

nCO＋2nH2→(CH2)n＋nH2O

2nCO＋nH2→(CH2)n＋nCO2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。環(huán)節(jié)4課后練習(xí)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.B.C.D(2)按照所選反應(yīng)途徑，理論上用1mol丙烷最多可制得氨()A.4molB.4.7molC.10molD.2.7mol(3)所選反應(yīng)途徑最顯著的特點(diǎn)是（C）A.簡(jiǎn)單易行B.所得H2純度高C.所得H2產(chǎn)量高D.可獲得大量熱能四、板書設(shè)計(jì)煤、石油和天然氣的綜合利用一、石油和天然氣1.石油的煉制和石油化工（1）認(rèn)識(shí)石油（2）原油（3）石油的分餾（4）石油的裂化和裂解2、天然氣的利用（1）天然氣的來(lái)源（2）天然氣的主要用途（3）天然氣化工二、煤的綜合利用1、煤的干餾⑴定義：煤的干餾，也叫煤的焦化，是指將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程。⑵煤