师：同学们，今天我们来学习高一化学必修第二册第八章第一节的第三课时——煤、石油、天然气的综合利用。通过这节课的学习，希望大家能够：一、了解煤、石油、天然气综合利用的内容，培养变化观念的学科素养；二、知道节约能源及防止污染的重要性，培养关注社会可持续发展的科学态度与社会责任。
迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。但化石燃料是不可再生能源，越用越少，且化石燃料的燃烧严重污染环境。如何实现化石燃料的综合利用，提高利用率，减少燃烧造成的环境污染，是人类面临的重大挑战。
我国煤资源丰富，煤产量名列前茅，也是发现和使用煤最早的国家。常见的煤有烟煤、褐煤等，煤的主要成分是什么呢？煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还有少量氢、氧、氮、硫等元素。煤作为燃料有什么缺点？煤燃烧产生大量的煤灰、煤渣、废气，如二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和灰尘等，污染环境，且燃烧效率非常低。为减少环境污染，提高燃烧效率，提倡利用综合技术将煤转换成清洁的能源和化工原料。实现煤的综合利用，主要途径有煤的干馏、煤的气化和煤的液化。
什么是煤的干馏？煤的干馏是指将煤隔绝空气，加强热使它分解的过程。
在硬质玻璃管中加入煤粉，将U型管浸在冷水里，如图所示安装仪器装置。用酒精灯加热硬质玻璃管有煤粉的位置，几分钟后有气体放出，冷却后在U型管中有黑色粘稠油状物，这是煤焦油。点燃从尖嘴管中放出的气体，燃烧发出明亮的火焰，这是出炉煤气中的焦炉气在燃烧。反应完毕，停止加热，冷却后取出硬质玻璃管里的块状物，可看到煤粉已变成坚硬且多孔的灰黑色固体，这是焦炭。煤的干馏为什么要隔绝空气呢？若不隔绝空气，在高温条件下，煤会在空气中燃烧。这是表8 - 1煤的干馏的重要产品和用途。煤的干馏主要产物有出炉煤气、煤焦油、焦炭。出炉煤气中含有焦炉气、粗氨水、粗苯等；煤焦油中含有苯、甲苯等，在医药、农药、合成材料中有广泛用途；焦炭可以做还原剂，用于冶炼金属。
什么是煤的气化？煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为碳和水蒸气在高温条件下生成水煤气（一氧化碳和氢气）。为什么一不小心将少量水洒在烧得通红的煤上时，火不但没有熄灭，反而烧得更旺？这就是煤的气化，烧得通红的煤与水蒸气反应生成可燃性气体氢气和一氧化碳，所以燃烧得更旺。
什么是煤的液化？煤的液化是将煤转换成液体燃料的过程，煤可以直接液化，也可以间接液化。直接液化是将煤与氢气作用生成液体燃料的过程；间接液化是将煤先转换成水煤气，然后在催化剂的作用下合成甲醇的过程。
我们来比较一下煤综合利用途径的区别。煤的干馏是指煤隔绝空气、加强热使它分解的过程，主要产物有出炉煤气、煤焦油、焦炭，用途广泛；煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应为碳和水蒸气在高温条件下生成一氧化碳和氢气，产物可做燃料；煤的液化是直接加氢液化或者间接液化，将煤转换成液态燃料的过程，例如间接液化先将煤转换成水煤气（一氧化碳和氢气），在催化剂的条件下合成甲醇，可做燃料和基本化工原料。
大家对天然气并不陌生，那天然气的主要成分是什么？天然气的主要成分是甲烷。天然气能成为21世纪新型的清洁能源，是因为它燃烧更加充分，且燃烧产物为水和二氧化碳，不会污染环境。在化工生产中，天然气作为化工原料用来合成氨、生产甲醇、合成两碳或多碳有机物，例如甲烷和水蒸气在一定条件下生成甲醇和氢气。请阅读教材第103页资料卡片和天然气水合物的视频，了解天然气水合物的组成及其开发应用。
号外，能源家族又添新成员，让我们一起认识一下这个被誉为21世纪最理想的潜在替代能源——可燃冰。那么可燃冰到底是什么？它既不是水也不是冰。可燃冰的大名其实是天然气水合物，其主要成分是甲烷，也被叫做甲烷水合物。在高压低温环境里，气体分子遇到水分子，水分子就会拉起小手结成小笼子，囚禁这些气体分子，形成笼形状固体类结晶物质，多为白色、淡黄色、琥珀色。纯净的可燃冰呈白色，因外观像冰，且遇火即可燃烧，地质专家形象地称之为可燃冰。可燃冰的燃烧过程远比一般的天然气更加清洁，所以可燃冰是人类社会对抗雾霾、迈向绿色能源时代的替代新能源。
一般在海域低于10摄氏度的温度、大于30个大气压的压力，且有足够天然气气源的条件下，可燃冰才会在介质的空隙中生成。具备这个条件的区域称为天然气水合物稳定带（GHSZ）。低温高压在海洋世界几乎无处不在，但充足的天然气供应却比较苛刻。一般在靠近大陆的陆坡位置的松散沉积层中有充足的有机碳汇入，有机物质在下沉过程中沉入海底后，经过生物分解作用不断向稳定带供应天然气来形成天然气水合物。另外，深部热解气体上移到达天然气水合物稳定带，分别以底部固结、裂缝填充的形式形成天然气水合物，天然气水合物长期稳定生成就形成了规模不同的可燃冰矿产。
海洋沉积物与水合物在海底结合成不同赋存状态，有块状、脉状、结核状、分散状等，储层类型主要有沙质和粘土质。这些沉积物盐的面积、厚度、孔隙度、水合物饱和度是计算可燃冰矿产资源的主要依据。目前大家所知的预测资源量就是通过这些参数估算出来的，大家明白了吗？
石油是如何形成的？石油的组成是怎样的？石油是由古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的。石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，成分复杂，其中主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃等。从所含有成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里含有气态烃和固态烃。直接从矿井里开采出来的石油是原油，经过加工处理、综合利用后，可以得到汽油、煤油、柴油等。石油的综合利用包括分馏、裂化、裂解、催化重整等。
什么是石油的分馏？石油的分馏是利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。其原理是加热石油，沸点低的烃先汽化，经冷凝后分离出来，随着温度升高，沸点较高的烃再汽化，经冷凝后再分离出来。石油的分馏产物有石油气、汽油、煤油、柴油、石蜡油、润滑油、重油等。汽油、煤油、柴油可以作为轻质的液体燃料。