高中化学主题4化石燃料石油和煤的综合利用课题煤的综合利用教案选修.docx

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高中化学主题4化石燃料石油和煤的综合利用课题煤的综合利用教案选修

课题3煤的综合利用

●课标要求

通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。

●课标解读

1.了解煤的综合利用。

2．掌握煤的干馏及其产品。

●教学地位

煤是人类生产和生活中应用广泛的一种化石原料，《课程标准》明确要求：

通过调查讨论煤综合利用的最新进展，因此煤在综合利用中的各项技术及其原理均是高考的高频考点，尤其是洗选技术、液化技术、气化技术、加工成燃油技术均是高考的热点。

●新课导入建议

全球变暖并非一无是处，有些好处是我们还未察觉到的。

比如，海洋水温变暖也许会促使浮游生物在地球两极频繁活动，增加海洋生态系统的多样性；气候变暖还可以产生进化大爆炸，产生更多的物种并使一些物种产生新的多样性。

美国科学家研究表明，面对全球变暖，生长迅速的野草会经过数代的进化以适应气候变化。

但是，气候变暖绝不仅仅是为科学家提供一个观察进化过程的机会，而更重要的是会对全球生物产生生存或灭绝的影响。

你知道气候变暖的原因吗？

●教学流程设计

课前预习安排：

看教材P88－95，填写[课前自主导学]，并完成[思考交流]。

⇒步骤1：

导入新课，

本课时教学地位分析。

⇒步骤2：

建议对[思考交流]进行提问，反馈学生预习效果。

⇒步骤3：

师生互动完成探究1，可利用[问题导思]中的设问作为主线。

⇓

步骤7：

通过[例2]和教材P88－92讲解研析，对“探究2，煤的转化技术”中注意的问题进行总结。

⇐步骤6：

师生互动完成“探究2”。

⇐步骤5：

指导学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]2题。

⇐步骤4：

通过[例1]和教材P93－95讲解研析，对“探究1，石油的分馏和煤的干馏的区别”中注意的问题进行总结。

⇓

步骤8：

指导学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的1、3、4、5题。

⇒步骤9：

引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照[课堂小结]。

安排课下作业完成[课后知能检测]。

课　标　解　读

重　点　难　点

1.了解我国丰富的煤资源及其在地理上的分布，培养对祖国大好河山的热爱。

2.知道使煤成为清洁能源的新技术。

3.了解通过一定的化学加工技术可以把煤转化成燃油。

4.知道煤也是重要的化工原料。

5.理解煤的综合利用在我国经济和社会可持续发展中的地位和重要作用。

1.使煤成为洁净能源的方法。

（重点）

2.煤发电技术以及烟气的净化。

（难点）

3.煤加工成燃油的方法。

（难点）

4.煤的干馏及产品。

（重难点）

使煤成为更洁净的能源

1.煤的洗选与加工技术

（1）洗选技术：

目的是通过物理方法和表面化学方法将原煤中的可燃物和非可燃物（灰分）进行分离，使灰分和硫的含量降低。

（2）型煤技术：

目的是通过煤的成型加工，将粉煤变成块状型煤提高燃烧效率。

（3）水煤浆技术

目的：

将煤粉、水和少量化学添加剂，经过特定的工艺流程加工成水煤浆液体。

特点：

燃烧具有火焰中心温度低、燃烧效率高、二氧化硫及氮氧化物排放量少。

2．煤的转化技术

（1）煤的气化

目的：

在适宜条件下将煤转化为气体燃料，用于生产民用、工业用燃料气和合成气。

煤气的成分：

CO和H2。

（2）煤的液化

直接液化：

方法是把煤直接通过高压加氢制成液体燃料。

间接液化：

方法是将煤首先经过气化制得合成气，合成气再经化学催化合成转化为烃类化合物。

3．洁净煤发电技术

（1）常规煤粉发电机组加烟气污染物控制技术：

主要是在常规燃煤发电机组中增加烟气净化设备，通过烟气脱硫、去氮氧化物和除尘，达到降低SO2、NOx和烟尘排放的目的。

（2）流化床燃烧技术：

煤与空气的接触面积增加，提高煤的燃烧效率。

（3）整体煤气化联合循环发电技术的特点：

效率高、污染物排放量低。

1．降低煤的灰分和含硫量的目的是什么？

【提示】　减少燃煤时烟尘和SO2的排放，防止大气污染。

把煤加工成燃油

1.氢化法：

经高温催化，加氢解聚反应，脱去硫、氮、氧等成分，形成固—液混合物。

2．气化—液化法：

先将煤转化为H2、CO等气体，再催化为液态物质，主要反应有：

nCO＋2nH2

（CH2）n＋nH2O

2nCO＋nH2

（CH2）n＋nCO2

2．为什么煤可以转化为燃油？

【提示】　煤和石油都是主要由碳和氢元素组成的物质，其本质区别是氢原子数与碳原子数的比值不同，把煤加工成油，就是通过化学反应把煤所含的碳氢化合物转化成汽油、柴油等燃油的过程。

从煤中获得的化学产品

1.煤的干馏：

把煤在隔绝空气的条件下加强热，使煤中有机物质分解的过程，属于化学变化。

2．干馏产品

产品

3．焦炉煤气能使溴水退色吗？

【提示】　焦炉煤气中含有C2H4，与Br2发生加成反应，故能使溴水退色。

石油的分馏和煤的干馏的区别

【问题导思】　

①石油的分馏和煤的干馏原理相同吗？

【提示】　不相同。

分馏是物理变化，干馏是化学变化。

②天然气、石油气、裂解气、焦炉煤气、高炉煤气、水煤气的成分是什么？

【提示】　见要点2。

③上述气体能使溴水退色的有哪些？

【提示】　裂解气、焦炉煤气。

1．分馏和干馏的比较

比较项目

加工对象

加工目的

变化的本质

相似点

分馏

液体混合物

分离各成分

物理变化

干馏

固体物质

分解成各

种不同成分

化学变化

需加热

2.天然气、石油气、裂解气、焦炉煤气、高炉煤气、水煤气的来源及主要成分的区别

天然气

石油气

裂解气

焦炉煤气

高炉煤气

水煤气

来源

地下

矿藏

石油的

分馏

石油的

裂解

煤的

干馏

炼铁高

炉排放

碳与高

温水蒸

气反应

主要

成分

甲烷

短链

烷烃

乙烯、丙

烯、丁二烯

H2、CH4、

C2H4、CO

CO、CO2、

N2

CO、H2

　如图，下列叙述中错误的是（　　）

A．图中操作发生了化学变化

B．液体X的pH>7，液体Y是一种黑色黏稠状液体

C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水退色

D．试管A中产生浓的白色的烟

【解析】　本题考查煤的干馏知识。

煤的干馏属于化学变化，所以A项正确；煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉煤气、焦炭等，粗氨水中含有NH3·H2O，因此X显弱碱性，pH>7，煤焦油的状态为黑色黏稠状液体，所以B项正确；焦炉煤气的主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，氢气、一氧化碳能够还原氧化铜，乙烯可使溴水退色，H2、CH4、C2H4、CO都易燃，所以C项正确；煤的干馏无白烟生成，D项错误。

【答案】　D

1．（2012·上海高考）下列关于化石燃料的加工说法正确的是（　　）

A．石油裂化主要得到乙烯

B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油

C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气

D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径

【解析】　石油裂解主要得到乙烯，A错误；石油分馏是物理变化，B错误；煤制煤气是化学变化，反应为C＋H2O（g）

CO＋H2，D错误。

【答案】　C

煤的转化技术

【问题导思】　

①煤的转化技术包括哪些技术？

【提示】　气化技术和液化技术。

②煤转化技术的目的是什么？

【提示】　提高燃料燃烧效率，控制污染物排放。

③煤的气化和液化技术中都涉及的反应是什么？

【提示】　C＋H2O（g）

CO＋H2。

1．煤的气化技术

煤气化

）

CO＋3H2

CH4＋H2O

　　　　高热值气

（合成天然气）

2．煤间接液化典型流程

　利用合成气（H2＋CO）生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。

下列表述中正确的是（　　）

①以合成气为原料的反应都是化合反应

②改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物

③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成

④从合成气出发生产液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径

⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水

A．①②④　　　　　　　　B．②③④

C．②④⑤D．③④⑤

【解析】　本题主要考查质量守恒定律的应用。

由于汽油是各种含5～11个碳原子的混合烃，分子中不含氧元素，故合成汽油的反应不是化合反应，产物中有水生成，故①、⑤不正确。

【答案】　B

2．下列技术中发生反应：

C＋H2O（g）

CO＋H2的是（　　）

A．煤的洗选技术B．型煤技术

C．水煤浆技术D．煤的转化技术

【解析】　煤的转化技术是把煤进行气化或液化，均发生：

C＋H2O（g）

CO＋H2的反应。

【答案】　D

【教师备课资源】

一氧化碳的毒性和解毒

一氧化碳跟血液里的血红蛋白结合形成稳定的碳氧血红蛋白，随血液流遍全身。

一氧化碳与血红蛋白的结合力是氧与血红蛋白的结合力的200～300倍，因此，一氧化碳一经吸入，即与氧争夺血红蛋白，同时，由于碳氧血红蛋白的存在，妨碍氧和血红蛋白的合成和正常解离，使血液的带氧功能发生障碍，造成机体急性缺氧。

医疗上常用静脉注射亚甲基蓝进行解毒，这是因为一氧化碳与亚甲基蓝的结合比碳氧血红蛋白更牢固。

1．有关煤利用的各项技术的2个核心：

提高燃烧效率、

防止排放污染物。

2．煤综合利用的5种技术：

洗选、型煤、水煤浆、煤转化、煤发电。

3．煤加工成燃油的2种方法：

氢化法、气化—液化法。

4．煤干馏的4种产品：

焦炉煤气、粗氨水、煤焦油、焦炭。

1．下列说法中不正确的是（　　）

A．煤是各种芳香烃组成的混合物

B．煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等污染物

C．煤是由无机物和有机物组成的复杂的混合物

D．以煤为主要原料，不仅可以合成甲醇，还可以加工成高级汽油

【解析】　煤是由无机物和有机物组成的复杂的混合物，除主要含有C元素外，还含有H、O、S、N等元素，但不含碳单质和简单的有机物，因此A项错误。

煤燃烧会产生大量的二氧化硫等污染物。

【答案】　A

2．煤的综合利用主要包括：

①煤的干馏　②煤的气化　③煤的液化。

其中属于化学变化过程的是（　　）

A．只有①　　　　　　　B．只有③

C．只有①③D．①②③

【解析】　煤的干馏、气化和液化都是化学变化过程，在这些变化过程中都生成了煤本身并不含有的新物质。

特别注意，煤的气化和液化并不等同于物质三态变化过程中的汽化和液化。

【答案】　D

3．（2013·江苏高考）燃料电池能有效提高能源利用率，具有广泛的应用前景。

下列物质均可用作燃料电池的燃料，其中最环保的是（　　）

A．甲醇B．天然气

C．液化石油气D．氢气

【解析】　从燃料电池反应产物的角度分析。

甲醇、天然气和液化石油气作为燃料电池的燃料使用均产生CO2，而氢气用作燃料电池的燃料，反应产物为H2O，不会对环境产生影响。

【答案】　D

4．下列说法中正确的是（　　）

A．煤油是石油加工所得的主要产品之一，对煤的加工不能得到煤油

B．利用“氢化法”可将煤加工成燃油，其过程中发生了化学变化

C．利用“气化—液化法”可将煤加工成燃油，其过程中只发生物理变化

D．用煤生成的燃油的化学式可表示为（CH2）n，它是一种高分子化合物

【解