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学案选修

课题3 煤的综合利用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。

(重点)3．了解通过一定的化学加工技术可以把煤转化成燃油。

掌握煤加工成燃油的方法。

(难点)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。

(重难点)使煤成为更洁净的能源1.(1)洗选技术目的：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：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：燃烧时火焰中心温度低、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：把煤直接通过高压加氢制成液体燃料。

间接液化：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、NO x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SO 2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H 2、CO 等气体，再催化为液态物质，主要反应有：n CO ＋2n H 2――→催化剂(CH 2)n ＋n H 2O2n CO ＋n H 2――→催化剂(CH 2)n ＋n CO 22．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⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧气态：焦炉煤气H 2、CH 4、C 2H 4、CO 等液态⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧粗氨水：最终产品形式为NH 42SO 4、NH 43PO 4或浓氨水煤焦油分馏⎩⎪⎨⎪⎧――→170 ℃以下苯、甲苯、二甲苯――→230 ℃以上酚类、萘――→230 ℃以上蒽等稠环芳烃――→残渣沥青固态——焦炭：用途高炉炼铁、制水煤气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需加热干馏固体物质分解成各种不同成分化学变化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、COCO、CO2、N2CO、H2A．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NH 3·H 2O ，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，H 2、CH 4、C 2H 4、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】 D1．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 ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2，D 错误。

【答案】 C煤的转化技术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 ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2。

1．煤的气化技术煤气化⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ ――→碳在空气中燃烧低热值气⎩⎪⎨⎪⎧成分：CO 、H 2、相当量的N 2特点和用途：热值较低，用作冶金、 机械工业的燃料气――→碳在氧气中燃烧中热值气⎩⎪⎨⎪⎧成分：CO 、H 2、少量CH4特点和用途：热值较高，可短距离输送。

用于居民用煤气，也可以用于合成氨、制甲醇等CO ＋3H 2CH 4＋H 2O ――→催化剂高热值气合成天然气⎩⎪⎨⎪⎧主要成分：CH 4特点用途：热值很高，可远距离输送2．煤间接液化典型流程利用合成气(H 2＋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H 2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】 B2．下列技术中发生反应：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2的是( ) 【导学号：28920049】 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 ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2的反应。

【答案】 D1．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】 A2．煤在干馏时得到的气态产物是( )A．天然气B．水煤气C．焦炉气D．高炉煤气【解析】煤干馏时得到的气体是焦炉气，主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳。

【答案】 C3．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】 D4．下列说法中正确的是( ) 【导学号：28920050】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【解析】将煤进行低温(约500～600 ℃)干馏所得到的煤焦油，再进行分馏，分馏产品中有煤油。

利用“气化—液化法”可将煤加工成燃油，其过程可大概表示为：首先把煤转化为氢气、一氧化碳等气体，然后在催化剂的作用下，其中的一氧化碳和氢气转化为燃油。

在该过程中发生了许多化学反应。

(CH2)n是燃油的组成成分，属于烃，通常呈液态，液态烃是小分子化合物而不是高分子化合物。

【答案】 B5．(1)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________的含量。

煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒________进行燃烧的过程。

(2)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________存在下与________作用生成液体燃料的过程。

【答案】(1)硫(或S) 浮动(2)催化剂氢气(或H2)。