人教版高中化学必修2 第四章第三节资源综合利用与环境保护(原创)

煤的气化产品:
低热值气：CO 、H2 （作为燃料气） 中热值气：CO 、H2、 CH4 （煤气、合成氨、甲醇） 高热值气：CH4
4.煤的液化：
将煤转化液体燃料的过程。
注意：煤的液化并不是把煤溶解，而是把固体煤炭通 过化学反应，使其转化成为液体燃料、化工原料和产 品的先进洁净煤技术。根据不同的加工路线，煤炭液 化可分为直接液化和间接液化两大类。
煤的干馏实验装置图
实验装置1
实验装置2
②煤干馏的主要产品和用途
阅读教材 P95 表4-2
3.煤的气化：
将煤中的有机物及碳转化为可燃性气体的过程。
作用：使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率 。
主要化学反应： C(s) + H2O(g) 高温 CO(g) + H2(g)
催化剂
CO +3H2
CH4+ H2O
树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界 中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫 胶等。合成树脂是人工合成的高分子聚合物或其预聚体。合 成树脂是塑料的主要成分。
你知道吗，我们的石油化工产品大家族中，还有一个独特的群体——高分子材料。
中国古代建造长城，当时没有水泥、混凝土等，古人是如何将城墙砖粘结在一起的？ 经检测，人们用的是糯米浆，实际上就是糯米中淀粉水解后生成的天然高分子物质， 这是人类早期使用天然高分子材料的例子。还有棉麻、丝绸、羊毛都是天然高分子 材料。所谓高分子，就是天然的或人造的相对分子质量很大、由多个重复单元结合 而成的有机化合物。
（四）三大合成材料
合成树脂（或塑料）、合成橡胶、合成纤维
1.原料：煤、石油、天然气
2.合成材料基本特征： 相对分子质量很大，是混合物,无固定的熔沸点，属 于高分子化合物。
3.合成材料的合成反应原理：加聚反应、缩聚反应
①加聚反应单体：含有不饱和键。如CH2=CH2、 CHCl=CH2、C6H5-CH=CH2等。 ②缩聚反应单体：含有2个官能团。如 CH2OHCH2OH、对苯二甲酸等。
大家知道蚕吐丝得到天然纤维——丝，那么石油化工合成的化纤材料是如何纺成 丝的呢？高分子树脂通过加热熔融，得到纺丝时所需的粘液，然后让粘液从一个 像蚕小嘴一样的喷丝头小孔中成细流喷出，并在空气或水中冷却凝固成丝。再通 过一系列加工处理，就得到了合成纤维产品。
我们买的服装，标签上注明50% 的棉、50%的涤纶，这其中 就有聚酯纤维的功劳；我们的内衣极其富有弹性，这是氨纶 的功劳；编制袋是高分子材料聚丙烯织成的；尼龙绳是生活 必须的??合成纤维在我们生活中应用十分广泛啊!
煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程．把煤与适当的溶剂混合后，在高温 高压下(有时还使用催化剂)，使煤与氢气作用生成液体燃料．这是把煤直接液化 的一种方法．煤还可以经过间接作用生成液体燃料．就是先将煤气化成一种混 合气体(成分跟水煤气相同)，然后用来合成甲醇．甲醇可以直接用作液体燃料， 也是重要的化工原料。下图是一种合成路线的流程图，其中：C是B在少量 H2SO4及50～60℃条件下生成的三聚物；E是一种极易与血红蛋白结合使人中 毒的气体；F是D的钠盐；G是两分子F脱去一分子氢的缩合产物．
合成纤维在民用上,既可以纯纺, 也可以与天然纤维 或人造纤维混纺、交织. 用它做衣料比棉、毛和人造 纤维都结实耐穿；用它做被服,冬装又轻又暖。锦纶的 耐磨性优异,有某些天然纤维的特色,如腈纶与羊毛相 似,俗称人造羊毛；维纶的吸水性能与棉花相似；锦纶 经特种加工,制品与蚕丝相似等.在工业上,合成纤维常 用做轮胎帘子线、渔网、绳索、运输带、工业用织物 （帆布、滤布等）、隔音、隔热、电气绝缘材料等.在 医学上,合成纤维常用作医疗用布、外科缝合线、止血 棉、人造器官等. 在国防建设上, 合成纤维可用于降落 伞、军服、军被, 一些特种合成纤维还用于原子能工 业的特殊防护材料、飞机、火箭等地结构材料.
A. 提高轻质液体燃料的产量
B.主要提高汽油的产量
C.获得短链不饱和烃 D.改善汽油的质量
4.塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料， 都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。下列
有关说法正确的是 A
A．天然气作为化工原料可用于合成氨和生产甲醇 B．煤液化，就是将煤降温或加压 C．乙烯、丙烯、甲烷等化工基本原料主要都由石 油分馏得到 D．聚乙烯塑料的主要成分聚乙烯，聚乙烯能使酸 性KMnO4溶液褪色。
（一）煤的综合利用
1.煤的组成
组成元素:主要是碳元素（还有少量的H、O、N、P、S、 卤素以及无机矿物质(Si、Al、Ca、Fe等) 组成成分：是由多种有机物、无机物组成的复杂混合物。 煤的种类：
无烟煤(85％～95％)、烟煤(70％～85％) 褐 煤(50％～70％、 泥煤(约50％)
煤 无机物(少量)
①直接液化：使煤与氢气作用生成液体燃料。
②间接液化：先把煤气化成CO和H2，然后再经过 催化合成，得到液体燃料，如甲醇等。
C(s) + H2O 高温 CO(g) + H2(g) CO + 2H2一定条件 CH3OH（甲醇）
练习：煤炭液化技术是将固体的煤炭转化为液体燃 料、化工原料和产品的先进洁净煤技术。该工艺是把 煤先磨成粉，再和自身产生的液化重油(循环溶剂)配 成煤浆，在高温(450℃)和高压(20～30 MPa)下直 接加氢，将煤转化成汽油、柴油等石油产品，1t无水 无灰煤可产500～600 kg油，加上制氢用煤，约3～ 4t原煤产1t成品油。下列关于煤炭液化的说法不正确 的是 B A.煤炭液化技术可以减轻全球石油短缺带来的压力 B.煤炭液化技术是将固态的煤转化成液态的煤，属于 物理变化 C.煤炭液化技术不能改变化石燃料被消耗减少的命运 D.开发新能源是解决能源紧张的最终出路
答案
ห้องสมุดไป่ตู้ （二）石油的综合利用
是一种暗绿色或暗褐色的粘稠的油状液体，不溶于水， 有特殊气味，密度小于水，没有一定的熔点和沸点。 1.石油的组成元素:主要是C、H元素。
石油的主要成分：是由烷烃、环烷烃和芳香烃组成的 混合物。（还有水分、盐分等杂质）
石油气 (含C4以下烃)
原油
石 （常压分馏） 油 的
再看看老二橡胶的业绩。提起橡胶，人们自然想到我们生活中的胶鞋、胶管、气球、橡皮、 橡胶玩具，这些都是由橡胶制作的；在工业生产领域，汽车的轮胎、橡胶传送带、轴承上的 密封圈等也都是橡胶制品。
合成橡胶是工农业与国防工业的重要原料，大致分为通用合成橡胶和特种合成橡胶两大类。 一般通用橡胶产量较大，主要用来生产各种轮胎、工业用品和生活用品及医疗卫生用品。特 种橡胶用于生产在特殊条件下使用的橡胶制品。
树脂与塑料的区别
树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外 力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以 是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加工原 料的任何聚合物都称为树脂。塑料是指以树脂(或在加工过 程中用单体直接聚合)为主要成分，以增塑剂、填充剂、润 滑剂，着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成 型的材料。 由此可见，树脂是塑料的原材料之一，塑料是 树脂的成品。或者说，未成型的是树脂，成型后为塑料。
人教版高中化学必修2
一、煤、石油和天然气的综合应用
煤、石油和天然气是人类使用的主要能源，也是三 种重要的化石燃料. 优点: 提供能量大、使用方便。 缺点１：不可再生。 解决方法：１．提高燃料使用率达到节约的目的； ２．开发新能源 。
缺点２：污染环境。 解决方法：１．利用新技术，尽量减低对环境的污 染；２．积极开发洁净的新能源。
★合成纤维的名称常用“纶”：如锦纶（俗称尼龙， 由二元酸和二元胺合成），与涤纶、腈纶、丙纶、 维纶和殷纶，被称为合成纤维的“六大纶”。
例如：苯乙烯合成聚苯乙烯 ，
对苯二甲酸和乙二醇缩聚成聚酯纤维（涤纶） 。
聚丙烯：
单体： CH2＝CHCH3
聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）
单体： CH2＝C COOCH3
的压强，使重油在低温下能充分分馏，防止重油在
高温下炭化结焦。
（２）石油的催化裂化
目的：提高轻质液体燃料的产量。
原理：在催化剂作用下，将含碳原子较多、沸点 较高的烃断裂为含碳原子较少、沸点较低的汽油等。
例如：
C16H34
催化剂 加热、加压
C8H18+C8H16
催化剂
C8H18 加热、加压 C4H10+ C4H8
的
H、O、N、S等--少量 污
组 成
有机物
C 元素------大量
染 环 境
COx、NOx、 SO2 、烟尘
煤的结构模型
煤直接作燃料——利用率低并污染环境
煤 煤的干馏 的 综 煤的气化 合 利 用 煤的液化
获得洁净的燃料和 多种化工原料——
物尽其用，保护环境
2.煤的干馏 ①原理： 把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。
注意：裂化汽油中含有不饱和烃烯烃。
（３）石油的裂解
石油的深度的裂化叫裂解。
用比裂化更高的温度使长链的烃分子断裂成碳原子 数较少的气态烃分子和少量的液态，获取有机化工原 料，如乙烯、丙烯、甲烷等。
催化剂
C４H１０ 加热、加压
CH４+ C３H６
催化剂
C４H１０
加热、加压
C２H４+ C２H６
（４）石油的催化重整：
高分子家族的“三剑客”——塑料、橡胶、合成纤维，在合成材料领域“打遍天下 无敌手”，是最耀眼的明星。
让我们先看看老大塑料的业绩。
农田里的地膜，家庭里的塑料盆碗杯勺，家用电器的外壳，汽车的仪表盘， 电线电缆的包皮，塑料玩具，林林种种，都是高分子家族“三剑客”中老大创造的奇迹。塑
料的密度只有钢铁的八分之一到四分之一、铝的一半左右，但增强塑料的比强度（抗拉强度 与密度之比）可以接近甚至超过钢材。目前塑料在很多领域替代了钢材，在机电、化工、建 筑、交通、能源、农业、纺织等国民经济各个部门得到广泛的应用。
汽油 (含C5～C11的烃) 煤油(含C11～C16 的烃)
柴油(含C15～C18的烃) 重油(含C20以上的烃)
炼
润滑油 (含C15～C20的烃)
制 重油
凡士林 液态烃和固态烃的混合物；
（减压分馏） 石 蜡 (含C20～C30的烃)
沥 青 (含C30～C40的烃)
注意：外压越小，物质的沸点越低，降低分馏塔里
(1)写出下列物质(或其主要成分)的化学式：混合气体________；E________。 (2)写出下列物质的结构简式：A________，D________，F________。 (3)写出下列反应的化学方程式(有机物用结构式表示)并指明反应类型： B→C：________，属于________反应。 A＋H：________，属于________反应。 (4)C的一种同分异构体X既能发生银镜反应，又能跟金属钠反应，则X的结构简 式为________或________。
说起高分子家族的老三那也是大名鼎鼎，我们穿的服装就有老三——合成纤维的 用武之地。
一说起合成纤维，我们就想起了大名鼎鼎的尼龙，下面给大家讲讲“尼龙传奇”。 1940年美国杜邦公司建立了世界上第一套尼龙生产线，开始试生产尼龙-66纤维， 人们盛赞此纤维“像蛛丝一样细，像钢丝一样强，像绢丝一样美”。1942年12月 末，大雪纷飞，两千多名妇女冒雪纷拥在美国纽约“沃玛特”超市门前，混乱拥 挤的场面使得市政府当局出动300多名巡警维持秩序，造成混乱的原因是超市宣 称将销售600双妇女尼龙丝袜。当1945年美国大兵系着尼龙降落伞空降登陆巴黎 后，尼龙丝袜又一次成为法国美女的时髦宠物。
塑料：做凉鞋、脸盆、笔杆、饮料瓶、周转箱、 下水道、电器壳、门窗框、小零件、大棚膜等等；
合成纤维：做服装、鞋帽、蚊帐、降落伞、绳索、 地毯、壁挂、纱布、口罩、背包等等；
橡胶：做轮胎、橡皮、运动鞋、密封垫、运输 皮带、乳胶手套、安全套、粘接剂、胶管、电线电 缆等等。
★树酯的含义：指含指未加工处理的聚合物。
在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调 整，使链状烃转化为芳香烃，如苯、甲苯等。
（三）天然气的综合利用 天然气既是一种清洁的化石燃料，更是一
种重要的化工原料。作为化工原料，它主要 用于合成 氨 和生产 甲醇 等。
天然气化工以含一个碳原子的甲烷为原料， 通过化学变化形成含2个或多个碳原子的其他 有机化合物。实现天然气的有效转化是一项 具有挑战性的课题。
CH3
聚四氟乙烯
单体：
CF2＝CF2
【知识反馈】
1.石油加工的主要目的是（A ）
A. 将石油按其成分的沸点不同加以分离
B. 将石油按饱和与不饱和烃加以分离
C. 得到碳原子数多的烃类
D. 将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开
2.用重油制取丙烯的方法是（D）
A.减压分馏 B.干馏 C.裂化 D.裂解
3.石油裂解的目的是（C ）