Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Каменный уголь и его переработка

Типичные органические соединения

02.03.2024
9644
0

Каменный уголь и его переработка

План урока

  • Разновидности каменного угля
  • Коксование каменного угля
  • Газификация каменного угля
  • Гидрирование каменного угля

Цели урока

  • рассмотреть разновидности каменного угля
  • изучить процессы коксования угля
  • научиться составлять уравнения химических реакций, лежащих в основе переработки угля

Разминка

  • Какие вещества содержатся в нефти и природном газе?
  • Что получают из нефти и природного газа?
  • Как происходит перегонка нефти?
  • Поясните процессы крекинга и риформинга. Для чего их применяют?
  • Расскажите, что вы знаете из курса географии или биологии о каменноугольном периоде. Почему он получил такое название?
  • Какие вы знаете разновидности каменного угля из курса географии?
  • Где добывают каменный уголь в России?

Разновидности каменного угля

Из курса географии вы знаете, что уголь делится на  антрацит, каменный и бурый (рис. 1).

 

Бурый уголь имеет чёрно-бурую окраску, рыхлую структуру, залегает сравнительно неглубоко, содержит до 70 % углерода.

 

Каменный уголь более плотный, окраска его чёрная, углерода от 70 до 90 % в составе. Каменный уголь идёт на коксохимическое производство.

 

Антрацит отличается от каменного угля блеском и большим содержанием углерода; месторождения его находятся глубже других углей.

Рисунок 1. Виды угля

Коксование каменного угля

Коксование каменного угля подразумевает его нагревание в специальных печах при температуре 700–900 ºC. 


Коксование  — разновидность высокотемпературного нагревания (пиролиза) каменного угля без доступа воздуха, проводимая при 900–1200 °С с целью получения кокса, горючих газов и сырья для химической промышленности.


В результате при охлаждении получается твёрдое вещество — кокс (практически чистый углерод), каменноугольная смола, аммиачная вода и коксовый газ. Из каменноугольной смолы при дальнейшей переработке получают ароматические углеводороды и фенол (C6H5-OH). Кокс применяется в металлургическом производстве.

 

Коксовый газ очищают от аммиака, пропуская его через раствор серной кислоты:

 

2NH3 + H2SO4(NH4)2SO4.

 

Очищенный от аммиака газ содержит преимущественно метан, этилен, водород и оксид углерода (II).

Каменный уголь сочетает в себе различные как генетические, так и технологические характеристики, которые позволяют использовать его в качестве топлива, а также во многих других сферах (рис. 2).

Рисунок 2. Продукты переработки каменного угля

Газификация каменного угля

Полученный в результате коксования кокс обрабатывают водяным паром, получая так называемый водяной газ , состоящий из водорода и оксида углерода (II):

 

C + H2O CO +H2. 

 

В дальнейшем его используют как топливо или синтезируют алканы и метанол, что мы уже рассматривали с вами, когда  изучали синтез-газ.

 

Так из смеси угарного газа и водорода можно получить предельный углеводород. Например, гептан:

 

7CO +15H2 кат C7H16 +7H2O.

 

Или метанол:

 

CO +2H2 кат CH3OH.

Гидрирование каменного угля

Гидрирование , то есть взаимодействие полученного кокса с водородом. Реакция идёт при воздействии высокой температуры, повышенного давления, а также в присутствии катализаторов — оксидов железа. В результате реакции получаются смеси из углеводородов, что показывает ценность угля как сырья в химическом производстве для синтеза различных веществ. А главным его плюсом является то, что запасы превышают количество нефти, следовательно, он ещё долго будет оставаться актуальным и перспективным сырьём химической промышленности.

 

Однако нефть, природный газ и каменный уголь являются исчерпаемыми источниками углеводородов . Их запасы истощаются. Это ставит перед человечеством задачу поиска новых источников энергии.


Пример 1

 

Решите задачу. Каменный уголь массой 28 г сожгли и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, получив 200 г осадка. Рассчитайте содержание примесей в угле.


Решение

 

1. Составим уравнения химических  реакций :

 

C + O2  CO2 ,

CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 +H2O.

 

2. Рассчитаем количество вещества осадка(карбоната кальция) по формуле:

 

n(CaCO3) =mM = 200100 = 2 моль,

n(CaCO3) = n(CO2) =n(C) = 2 моль.

 

3. Находим массу углерода в угле:

 

m(C)= n * M = 2 * 12= 24 г.

 

4. Рассчитываем содержание примесей в каменном угле:

 

m(примеси) =28 - 24=4 г.  

                       

5. Находим процентное содержание примесей:

 

ω(примеси)= mпримесиmугля * 100 % =428  * 100 % = 14,28 %

 

Ответ: 14,28 %.


Упражнение 1

 

Решите задачу. 

 

Каменный уголь, содержащий 20 % примесей, сожгли. Продукты реакции пропустили через избыток раствора гидроксида бария, получив 197 г осадка. Определите массу каменного угля (с примесями).


Упражнение 2

 

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

 

C   CO + H2  октан  этилбензол.

               

Формулы веществ записывайте структурно.


Контрольные вопросы

  1. Какие виды угля вы знаете?
  2. Что такое коксование каменного угля?
  3. С какой целью проводят газификацию каменного угля?
  4. Что такое гидрирование каменного угля? Для чего оно необходимо?


Ответы

 

Упражнение 1

 

 Ответ: 15 г.

 

Упражнение 2

 

C   CO + H2  октан  этилбензол

 

C + H2O  CO + H2

8CO + 17H2  CH3-(CH2)6-CH3  +8H2O


Предыдущий урок
Каменный уголь и его переработка
Типичные органические соединения
Следующий урок
Нефть и способы её переработки
Типичные органические соединения
Урок подготовил(а)
teacher
Дмитрий Алексеевич
Учитель химии
Опыт работы: 10 лет
Поделиться:
  • Постоянный электрический ток. Условия возникновения и существования электрического тока. Направление и сила тока. Свободные носители заряда. Электрический ток в проводниках

    Физика

  • Строение клетки. Клеточная мембрана, ядро. Геном. Цитоплазма. Клеточный центр. Рибосомы

    Биология

  • Нарастание агрессии в мире. Установление нацисткой диктатуры в Германии. Борьба с фашизмом. Народный фронт во Франции и Испании. Гражданская война в Испании. Австрия: от демократии к авторитарному режиму

    История

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке