【新教材】煤、石油和天然气的综合利用

【新教材】煤、石油和天然气的综合利用【学习目标】1、认识三大化石原料及其组成2、掌握石油的分馏、裂化和裂解的含义及煤的干馏、气化和液化的含义 【主干知识梳理】 一、煤的综合利用 1、煤的组成(1)物质组成：有机物和少量无机物组成的复杂混合物(2)元素组成：主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素 2、煤的综合利用 (1)煤的干馏①概念：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化②发生的变化：煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 ③煤干馏的产品及用途——煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 氨、铵盐 ①煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧②煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料 ③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化 ④化学“三馏”的比较(2)①概念：将煤转化为可燃性气体②主要反应：C(s)＋H 2O(g)=====高温CO(g)＋H 2(g)③发生的变化：化学变化 (3)煤的液化①概念：把煤转化成液体燃料的过程 ②发生的变化：化学变化 ③分类：直接液化和间接液化a.直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物 即：煤＋H 2―→液体燃料b.间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO 、H 2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等即：煤−−→−气化CO ＋H 2−−→−催化剂甲醇 【对点训练1】1、下图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是( )A ．图示实验中发生了化学变化B ．实验后水溶液的pH>7，溶液Y 是黑色黏稠的煤焦油，上层X 是粗苯等C ．气体Z 易燃，可以还原氧化铜D ．液体Y 是一种纯净物 2、下列属于物理变化的是( )①石油的分馏 ②煤的干馏 ③石油的裂化 ④铝热反应 ⑤由乙烯制备聚乙烯 ⑥将氧气转化为臭氧 ⑦乙烯催熟果实 ⑧将苯加入溴水中 ⑨海水蒸馏制取淡水 A ．①②③④ B ．①②⑤⑦ C ．①⑧⑨ D ．①②⑥⑨ 二、石油的综合利用 1、石油的形成及成分(1)形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的 (2)元素组成：碳、氢、硫、氧、氮等(3)物质组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃(4)物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点 2、石油的炼制石油炼制的意义从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。

原油含盐类、含水多，在炼制时要浪费燃料，含水、含盐多会腐蚀设备。

所以，原油必须先经脱水、脱盐等处理过程才能进行炼制，其(1)①概念：利用原油中各种烃的沸点不同，逐步升温使烃气化，再经冷凝将烃分离成不同沸点范围的产物的过程，石油分馏得到的各种馏分是混合物，分馏可得到汽油、煤油、柴油等轻质油，此时得到的汽油叫直馏汽油 ②设备：加热炉和分馏塔 ③分类还会炭化结焦，损坏设备，影响正常生产。

由于同一种物质，在不同的压强下，沸点不同。

因为外界压强越大，物质沸点就越高；外界压强越小，物质沸点就越低。

因此要将重油进行减压分馏 (2)石油的裂化①概念：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、沸点低的烃的过程 ②原料：重油③目的：提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，此时得到的汽油叫裂化汽油④原理：C 12H 26加热、加压催化剂−−→−C 6H 14＋C 6H 12 ⑤方法：热裂化和催化裂化a.热裂化的目的是提高汽油的产量；缺点是温度过高，发生结焦现象b.催化裂化的目的是提高汽油的产量；使用的催化剂是硅酸铝、分子筛(铝硅酸盐) (3)石油的裂解①概念：即深度裂化，在高温下，使具有长链分子的烃断裂成乙烯、丙烯、丁烯等各种短链的气态烃和少量液态烃的过程②原料：含直链烷烃的石油分馏产品 ③目的：获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃④裂解反应：C 16H 34加热、加压催化剂−−→−C 8H 18＋C 8H 16 C 8H 18加热、加压催化剂−−→−C 4H 10＋C 4H 8 C 4H 10加热、加压催化剂−−→−CH 4＋C 3H 6 C 4H 10加热、加压催化剂−−→−C 2H 6＋C 2H 4(4)石油的催化重整①概念：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，使链状烃转化为环状烃②目的：使链状烃转化为环状烃，获得芳香烃③产品：苯或甲苯等化工原料【微点拨】①由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物②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③分馏是物理变化，裂化、裂解和催化重整均为化学变化【对点训练2】1、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2、石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是()A．常压分馏B．减压分馏 C．裂解 D．催化裂化3、石油裂解的目的主要是()A．提高轻质液体燃料的产量 B．提高汽油的产量C．改善汽油的质量 D．获得短链不饱和烃4、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种三、天然气的综合利用1、天然气的组成：主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等2、天然气的加工及利用①天然气是一种清洁的化石燃料，日常生活用作燃料②化工生产主要用于合成氨和生产甲醇等3、化学“六气”的主要成分①煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大化石燃料，它们也是脂肪烃的来源②石油的分馏与蒸馏原理相同，发生的是物理变化；石油的裂化、裂解和催化重整发生的是化学变化③煤的液化、气化和干馏是化学变化【对点训练3】1、最近，新华社的一条消息中披露：我国南海海底发现巨大的“可燃冰”带，能源总量估计相当于中国石油总量的一半；而我国东海“可燃冰”的蕴藏量也很可观……“可燃冰”的主要成分是一水合甲烷晶体(CH4·nH2O)。

下列说法中正确的是()A．CH4·nH2O晶体中水是溶剂 B．CH4·nH2O的组成元素有3种C．CH4·nH2O中CH4和H2O的质量比为1：n D．可燃冰能燃烧，说明水具有可燃性2、某混合气体依次通过溴水(使其褪色)，通过灼热的氧化铜(使其黑色变红色)，通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色)，通过澄清石灰水(石灰水由清变浑再变清)，最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈淡蓝色，该混合气体是()A．水煤气 B．焦炉煤气 C．石油液化气 D．高炉煤气3、为了减少大气污染，许多城市推广清洁燃料，目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气，另一类是液化石油气，这两类燃料的主要成分是()A．碳水化合物 B．碳氢化合物 C．氢气 D．醇类【课后作业】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)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏()(3)化石燃料燃烧时产生的二氧化碳是大气污染物之一()(4)天然气的主要用途就是作燃料()(5)不能用裂化汽油萃取溴水中的溴()(6)石油分馏和煤干馏均为化学变化()(7)裂化汽油可以使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色()2、石油分馏的主要目的是( )A．将石油按其成分沸点的不同加以分离 B．将石油按饱和烃与不饱和烃加以分离C．得到碳原子数更多的烃 D．将石油中的烷烃、环烷烃和芳香烃分开3、关于石油炼制的说法正确的是()A．石油的炼制过程是将相对分子质量较大分子变成相对分子质量较小分子的过程B．石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先汽化，经冷凝而分离出来C．石油经过分馏、裂化等工序后得到大量乙烯、苯等不饱和烃D．石油经分馏得到的各馏分仍然是多种烃的混合物4、丁烷裂解时可有两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃。

如果丁烷裂解率为90%，又知裂解生成的两种烯烃的质量相等，那么裂解后所得到的混合气体中，分子量最小的气体占有的体积为分数为（）A．19% B．25% C．36% D．40%5、石油催化裂化和裂解的目的是()A．使长链烃分子断裂为短链烃分子B．使直链烃转化为芳香烃C．除去石油中的杂质D．前者是提高汽油的产量和质量，后者是得到短链的不饱和气态烃，提供有机化工原料6、下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是()A．煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程B．煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等液态物质的过程C．煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程D．石油通过催化裂化，可以获得碳原子数较少的轻质油7、C8H18在一定条件下受热可完全裂解生成CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C4H8五种气体的混合气，此混合气对相同条件下氢气的相对密度为 ()A．38 B．57 C．19 D．无定值8、近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。

下列有关说法正确的是()①石油裂解得到的汽油可与溴水反应②石油的分馏是化学变化③石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度④石油分馏得到的汽油仍是混合物A．①③ B．②④ C．①④ D．②③9、下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A．煤的气化和液化过程只发生物理变化B．天然气作为化工原料可用于合成氨和生产甲醇C．石油分馏的目的是生产乙烯、丙烯、甲烷等化工原料D．天然气和液化石油气的主要成分是甲烷10、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11、国内能源供应紧张形势日益加剧，煤的涨价导致部分地区电荒，煤在国民经济中的重要地位由此可见一斑。

下列关于煤的说法正确的是()A．煤属于有机化合物B．在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化C．煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源D．煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义12、下列关于煤、石油、天然气等能源的说法正确的是()A．石油裂解得到的汽油是纯净物 B．石油产品都可用于聚合反应C．天然气是一种清洁的化石燃料 D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料13、下列变化不属于化学变化的是()①煤的干馏②煤与氢气作用液化③煤的气化④石油的分馏⑤石油的催化裂化⑥石油的裂解⑦煤的开采⑧海水蒸馏A．①②③④⑧B．②④⑤⑥⑦ C．④⑦⑧ D．⑥⑧14、下列说法中正确的是()A．煤属于有机化合物B．在物质变化类型上，煤的干馏过程只包含了物理变化C．煤中含有大量的苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源D．煤的气化和液化属于煤的综合利用15、下列变化属于化学变化，且产物中有气体、液体、固体的是()A．石油分馏 B．石油裂解 C．煤的干馏 D．煤的气化16、下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A．石油裂解得到的汽油是纯净物 B．石油产品都可用于加成反应C．天然气是一种清洁的化石燃料 D．煤就是碳，属于单质17、下列说法中错误的是()A．煤中含量最大的元素是碳B．煤、煤焦油都是复杂的混合物C．煤是芳香烃的一种重要来源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18、下列说法错误的是()A．石油中含有C5～C11的烷烃，通过石油的分馏得到汽油B．含C20以上的重油经催化裂化可以得到汽油C．开采天然气(主要成分是甲烷)应做到安全规范的操作D．煤中含有苯和甲苯，可用分馏的方法把它们分离出来19、下列说法中错误的是()A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C．焦炭是煤干馏的一种重要产品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20、煤和石油等化石燃料对促进经济社会发展起到了重要的作用，这些燃料合理的综合利用是当前节能减排的要求。