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1、 2019 最新新人教版化學(xué)選修 2 高中《石油、煤和天然氣的 綜合利用》教案一二單元 化學(xué)與資源開發(fā)利用 課題三 石油、煤和天然氣的綜合利用 第 1 課時(shí) 教學(xué)目標(biāo) 1. 掌握石油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。 2. 通 過 調(diào) 查 討 論 石 油 和 天 然 氣 等 綜 合 利 用 的 最 新 進(jìn) 展 。 3. 了解我國基本化工的生產(chǎn)資源、基本化工產(chǎn)品的主要種類和發(fā)展概況。 教學(xué)重點(diǎn) ： 石油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。 教學(xué)難點(diǎn) ： 石

2、油和天然氣等綜合利用中基本的化學(xué)原理。 課時(shí)安排： 2 課時(shí) 教學(xué)過程： 引入新課 石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴和環(huán)烷烴所組成的混合物。石油的大部分是液態(tài)烴 , 同 時(shí)在液態(tài)烴里溶有少量的氣態(tài)烴和固態(tài)烴。石油主要含有碳和氫兩種元素 ,同時(shí)還含有少量 的硫、氧、氮等元素。 提問：石油煉制的而目的是什么？ 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；另一方面。將含碳 原子數(shù)較多的烴轉(zhuǎn)變?yōu)楹荚訑?shù)較少的烴作為化工原料 ,以提高石油的利用價(jià)值。 【展示】一瓶石油 1. 形成、組成 石油是由古代動(dòng)植物遺體在地殼中經(jīng)過非常復(fù)

3、雜的變化而形成的一種粘稠狀液體。石油是一種混合物 , 主要含碳?xì)鋬煞N元素。 2. 物理性質(zhì)工業(yè)黑色或深棕色、有特殊氣味、不溶于水、密度比水稍小、沒有固定的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。 【投影】石油煉制的基本原理——部分產(chǎn)品及主要用途石油煉制的原理如圖 1 1 / 4 石油氣 C4以下 Liquid petroleum gas 原油 汽油 C ~C 11 常

4、 5 催 煤油 C11~C16 壓 蒸 化 柴油 C 餾 15 ~C 18 塔 裂 化 重油 C20以上 瀝青 減壓蒸餾塔 潤滑油 燃料油 石蠟 圖 1 石油產(chǎn)品的用途如圖 2

5、 圖 2 【思考與交流】 石油煉制的方法有分餾、裂化、裂解等。 1. 石油煉制 地下開采出來的石油 , 未經(jīng)加工前 , 叫做原油 , 從原油中提取各種燃料油、潤滑油、石 蠟、瀝青等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程 , 通常叫石油煉制。要了解石油煉制的生產(chǎn)過程 , 首先需要知道 石油的化學(xué)組成、物理性質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí)。 2 / 4 （ 1）石油石油是化石燃料之一 , 是從地下深處開采出來的黃色乃至黑色的可燃性黏稠 液體 , 常與天

6、然氣并存。它是由遠(yuǎn)古海洋或湖泊中的生物 , 在地下經(jīng)過漫長的地球化學(xué)演化而形成的復(fù)雜混合物 , 其組分主要是烴類。石油是現(xiàn)代社會(huì)主要能源之一。目前全世界每年約消耗石油 30 億噸 , 其中 85%以上作為燃料。 石油的組成石油的主要組成元素是碳和氫 , 其中碳占 83%~87%,氫占 11%~14%,氫碳原子 比為 1.65~1.95 。此外 , 尚含有少量硫（ 0.06%~8.00%）、氮（ ）、氧 （0.08%~1.82%）以及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銅等）。 石油的組分構(gòu)成復(fù)雜 , 含有相對分子質(zhì)量從幾十到幾千的各種組分。組成石油的化合物主要是烴類 ,

7、包括烷烴、環(huán)烷烴和芳烴。 2. 石油的催化反應(yīng) 裂化用加熱蒸餾的辦法所得輕油約占原油的 1/3~1/4 。但社會(huì)需要大量的分子量小的 各種烴類 , 采用催化裂化法 , 可以使碳原子數(shù)多的碳?xì)浠衔锪呀獬筛鞣N小分子的烴類 , 如： 裂解產(chǎn)物成分很復(fù)雜 , 從 C1 至 C10 都有 , 既有飽和烴又有不飽和烴 , 經(jīng)分餾后分別使用。 裂解產(chǎn)物的種類和數(shù)量隨催化劑和溫度、壓力等條件不同而異。不同質(zhì)量的原油對催化劑 的選擇和溫度、壓力的控制也不相同。我國原油成分中重油比例較大 , 所以

8、催化裂化就顯得 特別重要 , 對外國的經(jīng)驗(yàn)只能借鑒 , 不能照搬。經(jīng)過 30 多年的研究和實(shí)踐 , 我國已開發(fā)適用 于我國各種原油的一系列鋁硅酸鹽分子篩型催化劑。經(jīng)催化裂化 , 從重油中能獲得更多乙 烯、丙烯、丁烯等化工原料 , 也能獲得較多較好的汽油。 催化重整這是石油工業(yè)中另外一個(gè)重要過程。在一定的溫度壓力下 , 汽油中的直鏈烴在 催化劑表面上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的“重新調(diào)整” , 轉(zhuǎn)化為帶支鏈的烷烴異構(gòu)體 , 這就能有效地提高汽 油的辛烷值 , 同時(shí)還可得到一部分芳香烴 , 這是原油中含量很少而只靠從煤焦油中提取不能 滿足生產(chǎn)需要的化工原料 , 可以

9、說是一舉兩得。現(xiàn)用催化劑是貴金屬鉑（ Pt ）、銥 (Ir) 和錸 （Re）等 , 它們的價(jià)格比黃金貴得多 , 化學(xué)家們巧妙地選用便宜的多孔性氧化鋁或氧化硅為載體 , 在表面上浸漬 0.1%的貴金屬 , 汽油在催化劑表面只要 20~30 s 就能完成重整反應(yīng)。 加氫精制這是提高油品質(zhì)量的過程。蒸餾和裂解所得的汽油、煤油、柴油中都混有少 量含 N 或含 S 的雜環(huán)有機(jī)物 , 在燃燒過程中會(huì)生成 NOx 及 SO2等酸性氧化物污染空氣 , 當(dāng)環(huán)保問題日益受關(guān)注時(shí) , 對油品中 N,S 含量的限制也就更加嚴(yán)格?，F(xiàn)行的辦法是用催化劑在一 3 / 4

10、 定溫度和壓力下使 H2 和這些雜環(huán)有機(jī)物起反應(yīng)生成 NH3 或 H2S 而分離 , 留在油品中的只是碳 氫化合物。自 70 年代末開始 , 石油化工科學(xué)研究院針對我國油品特點(diǎn) , 開展了大量基礎(chǔ)研究 工作 , 開發(fā)出多種加氫催化劑 , 基本滿足了國內(nèi)煉油工業(yè)的需要 , 并有出口。這類催化劑以 Al 2 O3 為載體 , 活性組分有鈷 鉬（ Co-Mo）、鎳 鉬（ Ni-Mo ）、鎳 鎢（ Ni-W）等體系。 綜上所述 , 石油經(jīng)過分餾、裂化、重整、精制等步驟 , 獲得了各種燃料和化工產(chǎn)品。有的可直接使用 , 有的還可以進(jìn)行深加工。所以煉油

11、廠總是和幾個(gè)化工廠組成石油化工聯(lián)合企業(yè), 那里是技術(shù)密集、資本密集、勞動(dòng)力密集的地區(qū)。 在石油工業(yè)中 , 把常壓蒸餾和減壓蒸餾叫做一次加工 , 這是物理變化過程 , 而裂化、重整 和加氫控制等則叫二次加工 , 它們都屬化學(xué)變化過程。這些過程都涉及催化劑 , 催化劑的研制是石油化工不可缺少的組成部分。催化作用的奧秘是化學(xué)工作者十分感興趣的研究領(lǐng) 域。 【學(xué)與問】天然氣主要來自與石油伴生的油田中。天然氣的主要用途是作燃料和化工原料。 此問題由學(xué)生先交流 , 然后教師再進(jìn)一步說明。 4 / 4