2018高中化學(xué) 第二單元 化學(xué)與資源開發(fā)利用 2.3 石油、煤和天然氣的綜合利用課件 新人教版選修2.ppt

課題3石油 煤和天然氣的綜合利用 1 能說出石油 煤 天然氣的組成和用途 2 了解石油的分餾 裂化及裂解等化工原理 3 了解煤的干餾 氣化和液化 4 了解一碳化學(xué)的含義 一 二 三 一 石油和天然氣1 石油的煉制和石油化工 1 石油的成分 石油是由各種烷烴 環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物 元素組成主要含有碳和氫元素 還有少量硫 氧 氮元素 2 煉制目的 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 將含碳原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)較少的烴作為基本有機(jī)化工原料 以提高石油的利用價(jià)值 一 二 三 3 石油的分餾 石油分餾的原理 工業(yè)上通過常壓分餾和減壓分餾的方法 把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物而分離出來 石油分餾的產(chǎn)品 分餾出來的各種成分叫做餾分 石油分餾的設(shè)備 分餾塔 石油的各種餾分有無固定的沸點(diǎn) 為什么 提示沒有 石油的各種餾分仍然是多種烴的混合物 所以沒有固定的沸點(diǎn) 一 二 三 4 石油的裂化和裂解 石油的裂化 a 裂化的目的 獲得較多的輕質(zhì)油 特別是提高汽油的產(chǎn)量 b 裂化的原理 采用催化的方法 在一定條件下 將相對(duì)分子質(zhì)量較大 沸點(diǎn)較高的烴分解為相對(duì)分子質(zhì)量較小 沸點(diǎn)較低的烴 石油的裂解 a 裂解的目的 獲得乙烯 丙烯 丁烯等基本有機(jī)化工原料 b 裂解的原理 裂解即深度裂化 一 二 三 直餾汽油和裂化汽油的成分有哪些 如何鑒別 提示直餾汽油是石油通過直接分餾的方法獲得的汽油 因而其主要成分是烷烴 環(huán)烷烴等 裂化汽油主要是長鏈烷烴裂化后得到的飽和烷烴和不飽和烯烴的液態(tài)混合物 可見直餾汽油與裂化汽油的成分主要差異在于有無烯烴存在 因此 可用溴水鑒別直餾汽油和裂化汽油 2 天然氣的利用 1 直接用作燃料 2 作為化工生產(chǎn)的原料 可用來制氫氣 乙烯 甲醇等 一 二 三 二 煤的綜合利用1 煤綜合利用的必要性 一 二 三 2 煤綜合應(yīng)用的三種主要方法 一 二 三 一 二 三 煤的干餾和石油的分餾都是化學(xué)變化 煤的液化和氣化都是物理變化 對(duì)嗎 提示不對(duì) 煤的干餾 液化和氣化都是化學(xué)變化 石油的分餾是物理變化 一 二 三 三 煤化工和天然氣化工的發(fā)展 一碳化學(xué)1 一碳化學(xué)一碳化學(xué)是以分子中只含一個(gè)碳原子的化合物 如CO CH4 CH3OH等 為原料來合成一系列化工原料和燃料的化學(xué) 2 一碳化工 1 煤氣化 主要反應(yīng)有 3 合成氣化學(xué)合成氣化學(xué)使用不同催化劑 從合成氣制出不同的產(chǎn)物 1 甲烷化學(xué) 由CH4通過催化反應(yīng)直接生成新的化合物 2 甲醇化學(xué) 由CH3OH通過催化反應(yīng)直接生成新的化合物 一 二 一 石油化工常用煉制和加工方法1 石油的成分組成石油的基本元素是碳 氫 兩者的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和可達(dá)97 98 同時(shí)還含有少量的硫 氧 氮等 它主要是由各種烷烴 環(huán)烷烴和芳香烴組成的混合物 石油的化學(xué)成分主要是各種液態(tài)的烴 其中還溶有氣態(tài)和固態(tài)的烴 2 石油煉制和加工的主要目的 1 將石油中烴的混合物進(jìn)行一定程度的分離 使它們各盡其用 如石油的分餾 2 將石油中含碳原子數(shù)多的烴轉(zhuǎn)變成含碳原子數(shù)較少的烴 以提高石油的利用價(jià)值 如石油的裂化和裂解 一 二 3 石油的分餾 1 石油分餾的原理 分子中碳原子數(shù)不同 烴的沸點(diǎn)就不同 通常情況下 隨著烴分子里碳原子數(shù)的增多 烴的沸點(diǎn)也相應(yīng)升高 加熱石油 沸點(diǎn)低的烴 分子中碳原子數(shù)較少 先汽化 經(jīng)冷凝液化后分離出來 隨著溫度的升高 較高沸點(diǎn)的烴再汽化 經(jīng)過冷凝液化后又分離出來 這樣 不斷地加熱汽化和冷凝液化 就可以把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物 這一過程在石油工業(yè)中是在分餾塔內(nèi)進(jìn)行的 稱為石油分餾 一 二 2 石油分餾的裝置 工業(yè)上對(duì)石油的分餾既有常壓分餾又有減壓分餾 往往是常壓分餾 減壓分餾在一起連續(xù)進(jìn)行 如下流程圖 一 二 3 減壓分餾的原因 原理及目的 減壓分餾原因 隨著石油中烴分子里含碳原子數(shù)的增大 其沸點(diǎn)會(huì)逐漸升高 要把它們從混合物中分離出來 就必須再升高溫度 但是 在高溫下 高沸點(diǎn)的烴會(huì)分解 更嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)炭化結(jié)焦 損壞設(shè)備 影響生產(chǎn) 為了解決這一問題 故采用減壓分餾 減壓分餾原理 利用外界壓強(qiáng)對(duì)物質(zhì)沸點(diǎn)的影響 因?yàn)橥饨鐗簭?qiáng)越大 物質(zhì)的沸點(diǎn)就越高 外界壓強(qiáng)越小 物質(zhì)的沸點(diǎn)就越低 通過降低分餾塔內(nèi)的壓強(qiáng) 使重油在較低溫度沸騰 這一過程稱為減壓分餾 減壓分餾目的 防止炭化結(jié)焦 從重油中分離出潤滑油 石蠟等成分 減壓分餾的原料是重油 一 二 4 石油的裂化和裂解 1 直餾汽油和裂化汽油的比較 一 二 2 石油的各種煉制方法的比較 一 二 一 二 二 煤的綜合利用1 煤的組成和種類 1 煤的組成 煤是由有機(jī)物和無機(jī)物所組成的復(fù)雜的混合物 煤除了主要含碳外 還含有少量的氫 氮 硫 氧等元素以及無機(jī)礦物質(zhì) 2 煤的種類 煤可以分為無煙煤 煙煤 褐煤和泥煤 它們的含碳量不同 見下表 發(fā)熱量也不同 一般含碳量高的 發(fā)熱量也高 各種煤的含碳量范圍 一 二 2 煤干餾的主要產(chǎn)品和用途 一 二 特別提醒 煤的干餾發(fā)生的條件有兩個(gè) 一是隔絕空氣以防止煤燃燒 二是加強(qiáng)熱 煤的干餾發(fā)生了復(fù)雜的物理 化學(xué)變化 碳 煤 炭三者是相互聯(lián)系的 都含碳元素 又是相互區(qū)別的 碳 化學(xué)元素C的名稱 煤 遠(yuǎn)古時(shí)代的植物被埋于土中 經(jīng)長期復(fù)雜變化而形成的固體礦物 叫煤或煤炭 炭 碳元素單質(zhì)中的無定形體 木炭 焦炭 炭黑等 一 二 3 煤的氣化與液化 一 二 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 石油的煉制和石油化工 例題1 如何從石油中獲得更多的輕質(zhì)燃油一直是化學(xué)家探索的課題 將石油分餾得到的重油進(jìn)行裂化可以獲得更多的輕質(zhì)燃油 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 資料一石蠟是含有20 30個(gè)碳原子的烷烴的混合物 常溫下呈固態(tài) 資料二石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化劑 某研究性學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬石油的催化裂化 裝置如上圖 實(shí)驗(yàn)過程中可觀察到燒瓶 中固體石蠟先熔化 試管 中有少量液體凝結(jié) 試管 中酸性高錳酸鉀溶液褪色 實(shí)驗(yàn)后聞試管 中液體氣味 具有汽油的氣味 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 1 該裝置儀器連接順序遵循的原則為 為保證實(shí)驗(yàn)成功 實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行的操作是 裝置中較長導(dǎo)管的作用是 2 試管 中少量液體凝結(jié)說明了 3 試管 中溶液褪色說明了 4 能否用試管 中的液體萃取溴水中的溴 理由是 5 寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學(xué)方程式 6 石油裂化的重要意義是 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 解析 儀器連接的順序應(yīng)遵循 從下往上 從左到右的原則 裝入藥品之前要檢驗(yàn)裝置的氣密性 依據(jù)石油分餾工業(yè)的分餾塔原理 設(shè)置了長導(dǎo)管 其作用除導(dǎo)氣外 兼起冷凝氣體的作用 依據(jù)催化裂化原理 下列反應(yīng)皆有可能發(fā)生 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 試管 中有液體生成 說明生成5個(gè)碳原子數(shù)以上的烴 因?yàn)槌爻合?5個(gè)碳原子數(shù)以上的烴通常呈液體 試管 中酸性KMnO4溶液褪色說明生成常溫常壓下呈氣態(tài)的5個(gè)碳原子以下的烯烴 由于裂化產(chǎn)物中有烯烴生成 易與溴發(fā)生加成反應(yīng) 所以不能用于鹵素單質(zhì)的萃取 從以上變化可以看出 石油裂化的主要目的是為了獲得更多的輕質(zhì)燃油 特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 答案 1 從下往上 從左到右檢驗(yàn)裝置的氣密性導(dǎo)氣 冷凝氣體 2 裂化生成了5個(gè)碳原子數(shù)以上的烴 3 裂化生成了碳原子數(shù)小于5的烯烴 4 不能 因?yàn)榱鸦a(chǎn)物中有烯烴 易與溴發(fā)生加成反應(yīng) 不能萃取溴 5 C20H42C10H22 C10H20 6 可提高石油產(chǎn)品中輕質(zhì)燃油 特別是汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量點(diǎn)撥烷烴烷烴 烯烴 石油裂化的原料是重油 也可以是重油減壓分餾的產(chǎn)品 如石蠟 潤滑油等 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 煤的綜合利用 例題2 煤的干餾是煤氣化的重要方法 是煤綜合利用最 古老 的方法 也是最簡單的方法 所謂煤的干餾是在隔絕空氣和高溫的條件下 煤可以發(fā)生分解 生成固態(tài)的焦炭 液態(tài)的煤焦油 氣態(tài)的焦?fàn)t氣 下面是某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的煤干餾實(shí)驗(yàn) 裝置如圖所示 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 取約2 3g的煤粒 在研缽中研磨至粉末狀態(tài) 用藥匙將煤粉放入玻璃管中 在具支試管中加入2mL水 然后按照如圖所示安裝好裝置 點(diǎn)燃酒精燈 讓玻璃管均勻受熱后再集中受熱 注意觀察具支試管中氣泡產(chǎn)生的速度 待具支試管中氣泡產(chǎn)生的速度基本穩(wěn)定后 用明火靠近具支試管的支管口處 可以觀察到產(chǎn)生的氣體能夠燃燒 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)回答下列問題 1 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后 應(yīng)該先把玻璃導(dǎo)管從溶液中取出 然后再熄滅酒精燈 這樣操作的目的是 2 焦?fàn)t氣是一種混合性的可燃性氣體 點(diǎn)燃焦?fàn)t氣前必須進(jìn)行操作 目的是 但該實(shí)驗(yàn)沒有進(jìn)行此操作 實(shí)驗(yàn)中需要多排一會(huì)兒氣體 至氣泡均勻時(shí)再點(diǎn)燃 3 取下具支試管 可以發(fā)現(xiàn)其中的液體分為兩層 上層是 下層是 在溶液中滴加酚酞溶液 溶液顯色 原因是 知識(shí)點(diǎn)1 知識(shí)點(diǎn)2 解析 這是實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行煤干餾的實(shí)驗(yàn)方法 該題考查了實(shí)驗(yàn)安全問題 煤干餾產(chǎn)生的氣體的可燃性及煤焦油的成分 值得注意的是煤干餾的產(chǎn)物中含有部分氨氣 且煤焦油中多為苯 甲苯等芳香族化合物 不溶于水 實(shí)際上煤焦油中有機(jī)化合物的成分多達(dá)幾千種 答案 1 防止因先撤走酒精燈導(dǎo)致玻璃管內(nèi)溫度降低 壓強(qiáng)變小 具支試管中的溶液沿玻璃導(dǎo)管倒吸入熱的玻璃管中 使玻璃管炸裂 2 驗(yàn)純防止爆炸 3 水溶液煤焦油紅溶液中溶解了氨氣 12345 1下列關(guān)于煤 石油 天然氣等能源的說法正確的是 A 石油裂解得到的汽油是純凈物B 石油產(chǎn)品都可用于聚合反應(yīng)C 天然氣是一種清潔的化石燃料D 水煤氣是通過煤的液化得到的氣體燃料解析 汽油是混合物 石油產(chǎn)品中的烯烴才可以發(fā)生聚合反應(yīng) 水煤氣是通過煤的氣化得到的 答案 C 12345 2石油減壓分餾的目的是 A 使高沸點(diǎn)的重油進(jìn)一步分離B 得到更多的重油C 分離得到汽油 煤油等輕質(zhì)油D 得到高質(zhì)量的汽油解析 石油分餾有常壓分餾和減壓分餾兩種 減壓分餾的目的是使高沸點(diǎn)的重油進(jìn)一步分離 答案 A 12345 3煤的干餾和石油的分餾 兩種變化在本質(zhì)上的差別是 A 加熱的溫度不同B 得到的產(chǎn)品不同C 前者要隔絕空氣 后者不必D 干餾是化學(xué)變化 分餾是物理變化解析 分餾是用加熱蒸餾 冷凝的方法把液體混合物分成不同沸點(diǎn)范圍的產(chǎn)物 無新物質(zhì)生成 屬于物理過程 煤的干餾是把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱 使煤分解的過程 是化學(xué)變化 答案 D 12345 4工業(yè)上獲得乙烯和丙烯的方法是 A 石油分餾B 煤的干餾C 石蠟催化裂化D 重油裂解解析 裂解是指石油分餾產(chǎn)物 包括石油氣 中的長鏈烴斷裂成乙烯 丙烯等各種短鏈氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴的過程 答案 D 12345 5煤和石油等化石燃料對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì) 社會(huì)發(fā)展起到了重要的作用 這些燃料合理的綜合利用是當(dāng)前節(jié)能減排的要求 請(qǐng)回答下列問題 1 石油分餾是石油煉制的重要環(huán)節(jié) 這種操作是在 填設(shè)備名稱 內(nèi)完成的 工業(yè)上通常用于分餾石油的方法有常壓分餾和 分餾的目的是 2 石油不僅是重要的燃料 還是重要化工原料的來源 如利用石油生產(chǎn)乙烯 為了使石油分餾產(chǎn)物進(jìn)一步生成更多的乙烯 丙烯等短鏈烴而采取措施 3 目前石油資源逐漸匱乏 人們把目光聚集到儲(chǔ)量相對(duì)豐富的煤上 煤綜合利用的主要方法是 和煤的氣化 煤氣化涉及的化學(xué)方程式有 寫出第三個(gè)化學(xué)方程式 12345 解析 1 石油分餾是在分餾塔中完成的 分餾的種類有常壓分餾和減壓分餾 這兩種分餾都是物理變化 2 為了獲得化工原料乙烯 往往對(duì)石油進(jìn)行裂解 需要較高的溫度 700 1000 這種反應(yīng)屬于化學(xué)變化 3 煤的干餾是化學(xué)變化 這是煤的綜合利用 而煤的氣化 液化也是近年來煤綜合利用的重要方法 答案 1 分餾塔減壓分餾獲得沸點(diǎn)范圍不同的各種餾分 2 高溫裂解 3 煤的干餾煤的液化C H2O g CO H2