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基础课时22　煤、石油和天然气的综合利用
学习目标　1.了解煤、石油、天然气的组成。2.了解煤、石油、天然气的综合利用及意义。3.了解节约能源及防止污染的重要性。
一、煤和天然气的综合利用
1.煤的组成
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,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。
2.煤的综合利用
(1)
(2)
(3)
3.天然气的综合利用
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.中国是世界上最早利用天然气作燃料的国家。天然气的主要成分是 (　　)
A.H2 B.CO
C.CH4 D.CO2
答案　C
解析　天然气的主要成分是甲烷,其化学式为CH4。
2.于谦在《咏煤炭》中写道:“凿开混沌得乌金,蓄藏阳和意最深,爝火燃回春浩浩,洪炉照破夜沉沉……”,下列有关说法中错误的是 (　　)
A.煤的干馏是化学变化,煤的液化是物理变化
B.煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物
C.煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气
D.煤经过气化和液化可转化为清洁燃料
答案　A
解析　A项,煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,是化学变化;煤的液化是把煤和氢气作用生成液态燃料或将煤先转化为CO和氢气,然后在催化剂作用下合成甲醇等,是化学变化;B项,煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物;C项,煤中含有硫元素,燃烧煤时会产生二氧化硫,煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气;D项,煤的气化将煤转化为可燃性气体的过程,煤的液化是把煤和氢气作用生成液态燃料或将煤先转化为CO和氢气,然后在催化剂作用下合成甲醇等,煤经过气化和液化可转化为清洁燃料。
3.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.煤和水煤气都属于化石燃料
B.煤中含有出炉煤气、煤焦油、焦炭等物质
C.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
D.②是煤的气化方式之一
答案　D
解析　水煤气属于二次能源,不是化石燃料,A错误; 煤干馏后能得到这些物质,但煤本身并不含这些物质,B错误; ①是煤的干馏,但不能在空气中,需隔绝空气,C错误; 煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程,煤干馏得到的焦炭和水蒸气在高温下生成水煤气是煤的气化方式之一,D正确。
二、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
(一)知识梳理
1.石油的组成
石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,成分复杂,没有固定的熔、沸点。
2.石油的综合利用途径
分馏 概念 利用石油中各组分沸点的不同进行分离的过程
目的 获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
裂化 概念 将含碳原子较多、沸点较高的烃分裂为含碳原子较少、沸点较低的烃的过程
目的 提高优质、轻质液体燃料如汽油的产量
裂解 概念 裂解就是深度裂化
目的 得到乙烯、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
催化 重整 概念 在加热和催化剂的作用下,通过结构的调整,使链状烃转化为环状烃的过程
目的 获得苯、甲苯等产品
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
(1)三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维,这三大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
(2)合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
(二)互动探究
我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。
【问题讨论】
问题1　煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗 为什么
提示　不是,物质三态之间的变化是物理变化,煤的气化、液化是化学变化。
问题2　如图中由石油获得相应产品的方法是什么 该方法是物理变化还是化学变化 得到的各种分馏产品是纯净物吗
提示　图中由石油获得相应产品的方法是分馏,属于物理变化,所得产品是混合物。
问题3　石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么
提示　裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
【探究归纳】
1.煤和石油的综合利用
(1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。
(2)石油分馏属于物理变化,由于石油中有些物质的沸点很接近,所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油,减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化,沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。
(3)石油分馏所得汽油为直馏汽油,多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油,其中含有不饱和烃,能与卤素单质反应。
(4)裂化是为了提高汽油等的产量和质量,而裂解采用比裂化更高的温度,是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。
2.化学“六气”的主要成分
高炉煤气 水煤气 天然气 液化石油气 焦炉气 裂解气
主要 成分 CO、CO2 H2、CO CH4 C3H8、C4H10 H2、CH4、C2H4、CO C2H4、C3H6、C4H8、CH4
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.工业上获得汽油的化学方法主要是 (　　)
A.催化裂化 B.石油的裂解
C.石油的分馏 D.煤的干馏
答案　A
解析　石油的裂解是深度裂化,是以获得乙烯、丙烯等短链不饱和烃为主要目的的石油加工过程;石油分馏为物理方法;煤的干馏是将煤隔绝空气加强热,得到焦炭、煤焦油、焦炉气和粗氨水等多种化工产品的过程。
2.下列说法正确的是 (　　)
A.石油的炼制过程都是化学变化过程
B.石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物
C.石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后即能制得纯净物
D.石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先气化,再经冷凝而分离出来
答案　B
解析　A项,石油的分馏是物理变化过程;B项,石油分馏出来的各馏分是沸点在一定范围内的多种烃的混合物;C项,石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后不能制得纯净物,仍是沸点在一定范围内的多种成分的混合物;D项,含碳原子数较少的烃沸点低、先气化,石油分馏的目的是将含碳原子数较少的烃先气化,再经冷凝而分离出来。
3.下列说法中错误的是 (　　)
A.石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
答案　D
解析　石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料,但产量不高,通常采用裂化的方法,提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素,并不含苯和甲苯。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)煤和天然气的综合利用
1.下列不属于煤的综合利用的是 (　　)
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.煤变为煤饼
D.将煤气化为可燃性气体
答案　C
解析　将煤干馏制得煤焦油和焦炭,在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料,将煤气化为可燃性气体,均属于煤的综合利用;将煤变为煤饼,只是其物理形态发生了改变,并未改变其成分及结构,不属于煤的综合利用。
2.煤被誉为“工业的粮食”,下列关于煤的说法正确的是 (　　)
A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烃
B.煤的液化是在高温时将固体煤熔化为液体煤
C.煤的气化在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用
D.向煤中加入适量CaSO4,可大大减少燃烧产物中SO2的量
答案　C
解析　A项,煤干馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烃,但煤本身不含有这些芳香烃,A错误;B项,煤的液化是煤在高温高压的条件下转化为液体燃料的过程,分为直接液化和间接液化,B错误;C项,煤气化生成CO、H2,CO和H2的燃烧高效、清洁,C正确;D项,向煤中加入适量CaCO3、CaO或Ca(OH)2,可大大减少燃烧产物中SO2的量,D错误。
3.我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破,达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.煤的组成元素主要是C,还含有少量的H、N、S、O等元素
B.“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物
C.煤之所以能变“油”,是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油
D.煤变成成品油需要经过一系列工艺流程,发生复杂的物理、化学变化才能实现
答案　C
解析　A项,煤是复杂的无机物和有机物组成的混合物,组成元素主要是C,还含有少量的H、N、S、O等元素;B项,“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物,即煤的液化;C项,煤中没有汽油、柴油和煤焦油,煤干馏后才能得到煤焦油;D项,煤变成成品油需要经过一系列工艺流程,发生复杂的物理、化学变化才能实现,常见的加工工艺有煤的液化、煤的气化等。
4.下列说法不正确的是 (　　)
A.天然气的主要成分甲烷是高效、较洁净的燃料
B.石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化
C.石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油
D.厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能
解析　B
解析　煤的气化和液化是化学变化。
5.下列关于煤和石油的说法不正确的是 (　　)
①石油是混合物,其分馏产品煤油为纯净物
②煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
③煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
⑤煤的干馏属于化学变化
⑥煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
⑦通过煤的干馏,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品
A.①③ B.②④⑥
C.①②⑤ D.③④⑦
答案　A
解析　石油是混合物,其分馏产品煤油仍为混合物,故①错误;煤油可由石油分馏获得,可用作燃料,煤油的密度比钠小,故能用于保存金属钠,故②正确;煤的气化和液化有新物质生成,属于化学变化,故③错误;石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量,故④正确;煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,是化学变化,故⑤正确;煤的干馏可以获得芳香烃,故煤是获得芳香烃的一种重要来源,故⑥正确;通过煤的干馏,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品,故⑦正确。
(二)石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
6.关于煤和石油的综合利用,下列说法正确的是 (　　)
A.煤中含有甲苯、二甲苯等有机物,可以通过干馏得到
B.以煤为主要原料,可以合成甲醇
C.石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃
D.石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色
答案　B
解析　煤中不含甲苯、二甲苯,它们是煤干馏后的产物,故A错误;煤可以通过间接液化合成甲醇,B正确;石油裂化的目的是获取更多更好的轻质液体燃料,故C错误;裂化汽油中含有烯烃,能使溴水褪色,故D错误。
7.下列说法错误的是 (　　)
A.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
B.含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
D.石油裂化和裂解都属于物理变化
答案　D
解析　含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油,故B正确;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃,乙烯、丙烯是重要的有机化工原料,故C正确;石油的裂化和裂解实际上都是烃的分解反应,都属于化学变化,故D错误。
8.下列说法不正确的是 (　　)
A.石油的减压蒸馏可以得到重柴油、润滑油、石蜡、燃料油等馏分
B.等体积的甲烷与氯气混合,在光照下反应只生成一氯甲烷和氯化氢
C.天然气是清洁的化石能源,也可作为化工原料用于合成甲醇
D.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
答案　B
解析　重柴油、润滑油、石蜡和燃料油均属于重油,物质的沸点较高,蒸馏时应注意防止炭化结焦现象,为降低沸点,可用减压蒸馏,A正确;取代反应是逐步进行的,等体积的甲烷与氯气混合,在光照条件下发生反应,能生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,而不是只产生一氯甲烷一种取代产物,B错误;天然气主要成分是CH4,燃烧产物为CO2和H2O,是清洁的化石能源。天然气也可用作化工原料,以天然气为原料加工的产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等,C正确;煤干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。通过煤的干馏,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等多种物质,D正确。
9.石油分馏产品乙烯CH2BrCH2Br。下列说法错误的是 (　　)
A.过程①主要发生物理变化
B.分馏产品有固定熔沸点
C.过程②包括裂化、裂解等化学变化
D.过程③属于加成反应
答案　B
解析　A项,过程①为石油的分馏,分馏是利用沸点不同将物质进行分离,为物理变化;B项,石油分馏得到的分馏产品为混合物,无固定熔沸点;C项,裂化、裂解过程是将大分子的烃转化为小分子的烃,过程中产生乙烯,因此过程②包括裂化、裂解等化学变化;D项,过程③为乙烯与溴发生加成反应得到CH2BrCH2Br。
10.石油蒸馏装置如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.仪器W的名称:圆底烧瓶
B.碎瓷片的作用:催化剂
C.冷却水的流向:X进水,Y出水
D.收集到的60~150 ℃的馏分为混合物
答案　D
解析　仪器W的名称是蒸馏烧瓶,A错误;碎瓷片的作用是防止暴沸,不是催化剂,B错误;冷凝管中冷却水从下口通入,上口流出,故X是出水口,Y是进水口,C错误;石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分,都是多种烃的混合物,D正确。
11.某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化,装置如图。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化,试管Ⅱ中有少量液体凝结,试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色,实验后发现试管Ⅱ中液体具有汽油的气味。
(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为　　　　　　　　　　　　,加入试剂之前的操作为　　　　　　　　　　　　,长导管的作用是　　　　　　　　　　　　。
(2)试管 Ⅱ 中有少量液体凝结说明　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(3)试管 Ⅲ 中溶液褪色说明　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)能否用试管 Ⅱ 中的液体萃取溴水中的溴,理由是　　　　　　　　　　　　。
(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)石油裂化的重要意义是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)从下往上,从左往右　检验装置的气密性　导气和冷凝气体
(2)裂化生成了碳原子数大于4的烃
(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
(4)不能,裂化产物中有烯烃,易与溴发生加成反应
(5)C20H42C10H22+C10H20
(6)提高石油产品中轻质燃油的产量,特别是汽油的产量和质量
解析　(1)实验室仪器连接的顺序应遵循从下往上、从左到右的原则,装入试剂之前要检验装置的气密性;依据石油分馏塔原理,设置了长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。(2)试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。(3)试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成了常温、常压下呈气态的碳原子数小于5的烯烃。(4)由于裂化产物中有烯烃生成,易与溴发生加成反应,所以不能用试管Ⅱ中的液体来萃取卤素单质。(6)从以上变化可以看出,石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油,特别是提高汽油的产量和质量。
B级　素养培优练
12.“煤制油”的关键技术是煤的气化,而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应:C+H2O(g)CO+H2,该反应是吸热反应,反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的:C+O2CO2。下面关于该过程的说法不正确的是 (　　)
A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染
B.第一个反应需要吸热,所以煤的气化从能量角度来看,得不偿失
C.煤气化后作为燃料,燃烧充分,热利用率高
D.上述两个反应,反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体
答案　B
解析　虽然在煤的气化过程中,会有一部分煤的潜在能量受到损失,但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高,且较清洁,故从总体来看煤气化后使用是较合理的,B项错误,A、C项正确。D项,因反应C+O2CO2中的氧气用空气代替,故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等,除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2,正确。
13.下列说法错误的是 (　　)
A.含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
B.石油是混合物,其分馏产品汽油也为混合物
C.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
D.石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
答案　C
解析　A项,C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到短链烃,如汽油;B项,汽油分子中的碳原子数一般在C5~C11范围内,属于混合物;C项,煤中并不含有苯和甲苯,煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质,煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物,在170 ℃以下蒸馏出来的馏出物里主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等;D项,石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油。
14.中科院研制出一种多功能催化剂,首次实现将CO2转化为汽油(主要成分是C5~C11的烃类混合物),过程示意图如下。下列说法错误的是 (　　)
A.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
B.该多功能催化剂能加快化学反应速率
C.a和b的一氯代物均有4种
D.反应①的产物中含有水,反应②只有碳氢键的形成
答案　D
解析　由示意图可知,在多功能催化剂的作用下,二氧化碳与氢气反应生成汽油和水,反应能消耗二氧化碳,减少二氧化碳的排放,从而达到“碳中和”的战略愿景,A正确;多功能催化剂能加快化学反应速率,B正确;由示意图可知,a和b两者的一氯代物都有4种,故C正确;由质量守恒定律可知,反应①的产物为一氧化碳和水,反应②有碳氢键、碳碳单键和氢氧键的形成,D错误。
15.对煤干馏并检验其中部分产物,装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.煤的干馏过程发生了复杂的物理、化学变化
B.向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝
C.c装置可检验产生的气体中一定含有H2S
D.e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色
答案　C
解析　煤的干馏是隔绝空气加强热发生复杂的物理、化学变化的过程,主要产物有焦炭、焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油等,故A正确;煤的干馏产物中有氨生成,氨进入b装置极易溶于水生成一水合氨,溶液呈碱性,则向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝,故B正确;焦炉气中生成的乙烯气体等也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,不一定是硫化氢,故C错误;焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气体,可以还原氧化铜生成单质铜,e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色,故D正确。
16.用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料,例如由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制聚苯乙烯。生产过程如下:
①CH2==CH2+
②
③n
下列说法不正确的是 (　　)
A.通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯
B.通过煤的干馏不能直接得到纯净的苯
C.反应①为加成反应
D.反应③为加聚反应,得到的产物为纯净物,有固定的熔点
答案　D
解析　A项,石油裂解是为了得到更多的有机化工原料(如乙烯等);B项,通过煤的干馏只能得到苯和苯的同系物的混合物,还要进行分馏才能得到纯净的苯;C项,根据反应特点可知①为加成反应;D项,反应③为加聚反应,产物为混合物,无固定的熔沸点。
17.某研究性学习小组所做的石蜡油(17个碳原子以上的烷烃)分解实验如图所示。下列有关说法不正确的是 (　　)
A.装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液,发生氧化反应
B.石蜡油分解生成的气体中只有烯烃
C.十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时,二者物质的量之比为1∶8
D.装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂
答案　B
解析　装置Ⅰ中发生石蜡油的分解实验,装置Ⅱ中用冰水冷凝产物,装置Ⅲ中为酸性高锰酸钾溶液,检验还原性烯烃的存在。A项,装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液,烯烃将发生氧化反应;B项,石蜡油发生的是裂解反应,所以分解生成的气体中既有烯烃,又有烷烃;C项,十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时,按每两个碳原子作为一组,将碳碳单键打断,共可断为9截,其中8截为乙烯,一截为乙烷,乙烷与乙烯物质的量之比为1∶8;D项,装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂。
18.煤气化是有效利用化石能源的手段之一,有关反应为①C+H2O(g)CO+H2、②CO+H2OCO2+H2,获得的气体称为水煤气。某研究性学习小组为探究气体的成分,进行了如下实验。
[实验]　使水蒸气通过灼热的焦炭,收集反应后流出的气体。
[提出假设]　对气体的成分提出了三种假设。
假设1:该气体是CO、H2、H2O。
假设2:该气体是CO2、H2、H2O。
(1)假设3:　　　　　　　　　　　　。
[设计实验方案,验证假设]
拟用图中提供的仪器,选择必要的试剂,设计一个实验,验证上述假设3。(加热装置和导管等在图中略去,实验前装置内部的空气已经排尽)
(2)按气流从左至右连接各仪器,用题中小写字母表示接口的连接顺序(仪器可重复使用):混合气→dc→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→ij。
(3)仪器A中需要加入的试剂名称为　　　　　　,其中的反应的化学方程式可能有　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)仪器B中需加入试剂的名称是　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(5)本实验的尾气需处理,处理的方法为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　 (1)该气体是CO、H2、H2O、CO2
(2)ij　gh　ef　ab　dc
(3)氧化铜(或其他合理答案)　CuO+H2Cu+H2O、CuO+COCu+CO2
(4)无水硫酸铜　检验混合气体中是否有水
(5)可在装置最后的导气管口放一燃着的酒精灯将气体燃烧(或其他合理答案)
解析　 (1)根据反应原理,混合气体组成存在三种情况,第三种情况的气体组成为CO、H2、H2O、CO2。(2)为了验证混合气中含CO、H2、H2O、CO2,实验仪器的先后连接顺序为检验水分→检验二氧化碳→除掉二氧化碳→除掉水分→还原装置→检验水分→检验二氧化碳,仪器连接顺序为混合气体→dc→ij→gh→ef→ab→dc→ij。(3)仪器A用于检验氢气和一氧化碳,可以选用氧化铜,利用氢气、一氧化碳加热还原氧化铜完成检验,反应的化学方程式为CuO+H2Cu+H2O,CuO+COCu+CO2。(4)白色的无水硫酸铜遇水后变为蓝色,所以可在装置B中加入无水硫酸铜(CuSO4),通过观察颜色是否改变来确定混合气体中是否有水蒸气。(5)一氧化碳有毒,直接排放到空气中会污染环境,可在装置最后的导管口处放一个点燃的酒精灯,利用燃烧的方法消除CO的污染等。
19.Ⅰ.煤是一种重要能源,工业上常把煤进行气化和液化处理,变为清洁能源。由水蒸气和炽热的无烟煤作用可得水煤气,水煤气是混合气体,主要由两种无色无味气体组成,是重要的工业原料。
(1)在工业生产水煤气时,燃料层的温度会下降,这说明　　　　。
(2)提出猜想:水煤气的成分可能是①　　　　和氢气,②　　　　和氢气(填化学式);提出以上猜想的依据是　　　　。
设计实验:请从下列装置中选择一种,设计简单的实验证明猜想。
(3)你选择的装置是(填字母代号)　　　　。
(4)实验结论:如果　　　　,那么猜想　　　　(填猜想的编号)合理。
Ⅱ.煤的干馏、气化和液化是实现煤的综合利用的主要途径,主要产物及转化关系如下:
(5)途径Ⅰ是煤的　　　　,属于　　　　变化(填“物理”或“化学”)。
(6)途径Ⅱ用化学方程式可表示为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　;
在此基础上,由水煤气可进一步合成甲醇(CH3OH),则合成甲醇所需的CO 和H2的体积比是　　　　。
(7)煤直接燃烧会产生二氧化硫,下图表示“双碱法”烟气脱硫过程:
①方框内的物质是　　　　,可循环利用的物质是　　　　(填化学式)。
②从物质类别视角看,SO2属于酸性氧化物,上述流程中能体现该性质的离子方程式为　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
③上述流程的优点是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　(写出一点即可)。
答案　Ⅰ.(1)碳和水蒸气的反应是吸热反应
(2)CO　CO2　化学反应前后元素种类不变
(3)B　(4)澄清石灰水不变浑浊　①
Ⅱ.(5)干馏　化学
(6)C+H2O(g)CO+H2　1∶2
(7)①CaSO3　NaOH　②SO2+2OH-===S+H2O　③污染物零排放(合理即可)
解析　Ⅰ.(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应,则随着反应的进行燃料层的温度会下降;(2)碳和水蒸气的反应,根据质量守恒定律,元素的种类在化学反应前后没有变化,由此可以推测水煤气的成分可能是CO和氢气或CO2和氢气;(3)二氧化碳一般用澄清石灰水检验;(4)如果石灰水不变浑浊,那么成分是CO和氢气;如果石灰水变浑浊,那么成分是CO2和氢气。Ⅱ.(5)由图可知,途径Ⅰ是煤的干馏,干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解,属于化学变化。(6)途径Ⅱ为煤与水蒸气在高温条件下反应生成CO和H2,反应的化学方程式为C+H2O(g)CO+H2;在此基础上,由水煤气可进一步合成甲醇(CH3OH),反应的方程式为CO+2H2CH3OH,则合成甲醇所需的CO和H2的体积比是1∶2。(7)二氧化硫与氢氧化钠溶液反应生成亚硫酸钠和水,亚硫酸钠与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和氢氧化钠,亚硫酸钙经过一系列处理得到石膏。①由分析可知,亚硫酸钠与氢氧化钙反应生成亚硫酸钙和氢氧化钠,因此方框内的物质是CaSO3,可循环利用的物质是NaOH。②酸性氧化物能与碱反应生成盐和水,因此上述流程中能体现二氧化硫是酸性氧化物的离子方程式为SO2+2OH-===S+H2O。③由分析可知,过程中不产生污染性物质,因此上述流程的优点是污染物零排放。基础课时22　煤、石油和天然气的综合利用
学习目标　1.了解煤、石油、天然气的组成。2.了解煤、石油、天然气的综合利用及意义。3.了解节约能源及防止污染的重要性。
一、煤和天然气的综合利用
1.煤的组成
煤是由　　　　和少量　　　　组成的复杂混合物,其组成以　　　　元素为主,还含有少量氢、氧、　　　　、　　　　等元素。
2.煤的综合利用
(1)
(2)
(3)
3.天然气的综合利用
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.中国是世界上最早利用天然气作燃料的国家。天然气的主要成分是 (　　)
A.H2 B.CO
C.CH4 D.CO2
2.于谦在《咏煤炭》中写道:“凿开混沌得乌金,蓄藏阳和意最深,爝火燃回春浩浩,洪炉照破夜沉沉……”,下列有关说法中错误的是 (　　)
A.煤的干馏是化学变化,煤的液化是物理变化
B.煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物
C.煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气
D.煤经过气化和液化可转化为清洁燃料
3.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.煤和水煤气都属于化石燃料
B.煤中含有出炉煤气、煤焦油、焦炭等物质
C.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
D.②是煤的气化方式之一
二、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
(一)知识梳理
1.石油的组成
石油是由多种　　　　　　组成的混合物,成分复杂,没有固定的熔、沸点。
2.石油的综合利用途径
利用石油中各组分　　　　的不同进行分离的过程
获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
概念 将含碳原子较多、沸点较高的烃分裂为含碳原子较少、沸点较低的烃的过程
目的 提高优质、轻质液体燃料如　　　的产量
概念 裂解就是深度裂化
目的 得到　　　　、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
概念 在加热和催化剂的作用下,通过结构的调整,使　　　　转化为　　　　的过程
目的 获得苯、甲苯等产品
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
(1)三大合成材料:　　　　、　　　　、　　　　　　　　　　　　,
这三大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
(2)合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
(二)互动探究
我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。
【问题讨论】
问题1　煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗 为什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　如图中由石油获得相应产品的方法是什么 该方法是物理变化还是化学变化 得到的各种分馏产品是纯净物吗
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.煤和石油的综合利用
(1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。
(2)石油分馏属于物理变化,由于石油中有些物质的沸点很接近,所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油,减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化,沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。
(3)石油分馏所得汽油为直馏汽油,多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油,其中含有不饱和烃,能与卤素单质反应。
(4)裂化是为了提高汽油等的产量和质量,而裂解采用比裂化更高的温度,是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。
2.化学“六气”的主要成分
高炉 煤气 水煤 气 天然 气 液化 石油气 焦炉气 裂解气
主要 成分 CO、 CO2 H2、 CO CH4 C3H8、 C4H10 H2、CH4、 C2H4、CO C2H4、C3H6、 C4H8、CH4
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.工业上获得汽油的化学方法主要是 (　　)
A.催化裂化 B.石油的裂解
C.石油的分馏 D.煤的干馏
2.下列说法正确的是 (　　)
A.石油的炼制过程都是化学变化过程
B.石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物
C.石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后即能制得纯净物
D.石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先气化,再经冷凝而分离出来
3.下列说法中错误的是 (　　)
A.石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
:课后完成　第八章　基础课时22(共64张PPT)
第一节　自然资源的开发利用
基础课时 　煤、石油和天然气的综合利用
22
第八章
化学与可持续发展
1.了解煤、石油、天然气的组成。
2.了解煤、石油、天然气的综合利用及意义。
3.了解节约能源及防止污染的重要性。
学习目标
一、煤和天然气的综合利用
二、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、煤和天然气的综合利用
对点训练
1.煤的组成
煤是由________和少量________组成的复杂混合物,其组成以____元素为主,还含有少量氢、氧、____、____等元素。
有机物
无机物
碳
氮
硫
2.煤的综合利用
隔绝空气
粗苯
焦炭
可燃性气体
3.天然气的综合利用
氢气
CO
甲醇
CH4
化石燃料
氨
甲醇
1.中国是世界上最早利用天然气作燃料的国家。天然气的主要成分是 (　　)
A.H2 B.CO
C.CH4 D.CO2
解析　天然气的主要成分是甲烷,其化学式为CH4。
C
2.于谦在《咏煤炭》中写道:“凿开混沌得乌金,蓄藏阳和意最深,爝火燃回春浩浩,洪炉照破夜沉沉……”,下列有关说法中错误的是 (　　)
A.煤的干馏是化学变化,煤的液化是物理变化
B.煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物
C.煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气
D.煤经过气化和液化可转化为清洁燃料
A
解析　A项,煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,是化学变化;煤的液化是把煤和氢气作用生成液态燃料或将煤先转化为CO和氢气,然后在催化剂作用下合成甲醇等,是化学变化;B项,煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物;C项,煤中含有硫元素,燃烧煤时会产生二氧化硫,煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气;D项,煤的气化将煤转化为可燃性气体的过程,煤的液化是把煤和氢气作用生成液态燃料或将煤先转化为CO和氢气,然后在催化剂作用下合成甲醇等,煤经过气化和液化可转化为清洁燃料。
3.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.煤和水煤气都属于化石燃料
B.煤中含有出炉煤气、煤焦油、焦炭等物质
C.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
D.②是煤的气化方式之一
解析　水煤气属于二次能源,不是化石燃料,A错误; 煤干馏后能得到这些物质,但煤本身并不含这些物质,B错误; ①是煤的干馏,但不能在空气中,需隔绝空气,C错误; 煤的气化是将煤转化为气体燃料的过程,煤干馏得到的焦炭和水蒸气在高温下生成水煤气是煤的气化方式之一,D正确。
D
二、石油的综合利用　
化石能源与合成高分子材料
对点训练
(一)知识梳理
1.石油的组成
石油是由多种____________组成的混合物,成分复杂,没有固定的熔、沸点。
碳氢化合物
2.石油的综合利用途径
分馏 概念 利用石油中各组分______的不同进行分离的过程
目的 获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
裂化 概念 将含碳原子较多、沸点较高的烃分裂为含碳原子较少、沸点较低的烃的过程
目的 提高优质、轻质液体燃料如______的产量
裂解 概念 裂解就是深度裂化
目的 得到______、丙烯、甲烷等重要化工基本原料
催化 重整 概念 在加热和催化剂的作用下,通过结构的调整,使________转化为________的过程
目的 获得苯、甲苯等产品
沸点
汽油
乙烯
链状烃
环状烃
3.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料
(1)三大合成材料:______、__________、__________,这三大合成材料,主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
(2)合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物对人类社会造成巨大的环境压力。
塑料
合成橡胶
合成纤维
(二)互动探究
我国的煤炭资源相对比较丰富,加快“煤制油”的发展,对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。
【问题讨论】
问题1　煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗 为什么
提示　不是,物质三态之间的变化是物理变化,煤的气化、液化是化学变化。
问题2　如图中由石油获得相应产品的方法是什么 该方法是物理变化还是化学变化 得到的各种分馏产品是纯净物吗
提示　图中由石油获得相应产品的方法是分馏,属于物理变化,所得产品是混合物。
问题3　石油裂化是为了得到更多的汽油,裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色,其原因是什么
提示　裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应,可以使溴的四氯化碳溶液褪色。
【探究归纳】
1.煤和石油的综合利用
(1)煤的干馏、气化、液化均发生的是化学变化。
(2)石油分馏属于物理变化,由于石油中有些物质的沸点很接近,所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油,减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化,沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。
(3)石油分馏所得汽油为直馏汽油,多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油,其中含有不饱和烃,能与卤素单质反应。
(4)裂化是为了提高汽油等的产量和质量,而裂解采用比裂化更高的温度,是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。
2.化学“六气”的主要成分
高炉煤气 水煤气 天然气 液化石油气 焦炉气 裂解气
主要 成分 CO、CO2 H2、CO CH4 C3H8、C4H10 H2、CH4、C2H4、CO C2H4、C3H6、C4H8、CH4
1.工业上获得汽油的化学方法主要是 (　　)
A.催化裂化 B.石油的裂解
C.石油的分馏 D.煤的干馏
解析　石油的裂解是深度裂化,是以获得乙烯、丙烯等短链不饱和烃为主要目的的石油加工过程;石油分馏为物理方法;煤的干馏是将煤隔绝空气加强热,得到焦炭、煤焦油、焦炉气和粗氨水等多种化工产品的过程。
A
2.下列说法正确的是 (　　)
A.石油的炼制过程都是化学变化过程
B.石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物
C.石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后即能制得纯净物
D.石油分馏的目的是将含碳原子数较多的烃先气化,再经冷凝而分离出来
解析　A项,石油的分馏是物理变化过程;B项,石油分馏出来的各馏分是沸点在一定范围内的多种烃的混合物;C项,石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后不能制得纯净物,仍是沸点在一定范围内的多种成分的混合物;D项,含碳原子数较少的烃沸点低、先气化,石油分馏的目的是将含碳原子数较少的烃先气化,再经冷凝而分离出来。
B
3.下列说法中错误的是 (　　)
A.石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物
D.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
解析　石油可以通过分馏的方法获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料,但产量不高,通常采用裂化的方法,提高汽油的产量。煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素,并不含苯和甲苯。
D
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)煤和天然气的综合利用
1.下列不属于煤的综合利用的是(　　)
A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭
B.在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料
C.煤变为煤饼
D.将煤气化为可燃性气体
C
解析　将煤干馏制得煤焦油和焦炭,在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料,将煤气化为可燃性气体,均属于煤的综合利用;将煤变为煤饼,只是其物理形态发生了改变,并未改变其成分及结构,不属于煤的综合利用。
2.煤被誉为“工业的粮食”,下列关于煤的说法正确的是 (　　)
A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等芳香烃
B.煤的液化是在高温时将固体煤熔化为液体煤
C.煤的气化在一定程度上实现了煤的高效、清洁利用
D.向煤中加入适量CaSO4,可大大减少燃烧产物中SO2的量
解析　A项,煤干馏可以得到苯、甲苯、二甲苯等芳香烃,但煤本身不含有这些芳香烃,A错误;B项,煤的液化是煤在高温高压的条件下转化为液体燃料的过程,分为直接液化和间接液化,B错误;C项,煤气化生成CO、H2,CO和H2的燃烧高效、清洁,C正确;D项,向煤中加入适量CaCO3、CaO或Ca(OH)2,可大大减少燃烧产物中SO2的量,D错误。
C
3.我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破,达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列有关叙述错误的是 (　　)
A.煤的组成元素主要是C,还含有少量的H、N、S、O等元素
B.“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物
C.煤之所以能变“油”,是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油
D.煤变成成品油需要经过一系列工艺流程,发生复杂的物理、化学变化才能实现
C
解析　A项,煤是复杂的无机物和有机物组成的混合物,组成元素主要是C,还含有少量的H、N、S、O等元素;B项,“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物,即煤的液化;C项,煤中没有汽油、柴油和煤焦油,煤干馏后才能得到煤焦油;D项,煤变成成品油需要经过一系列工艺流程,发生复杂的物理、化学变化才能实现,常见的加工工艺有煤的液化、煤的气化等。
4.下列说法不正确的是 (　　)
A.天然气的主要成分甲烷是高效、较洁净的燃料
B.石油的分馏、煤的气化和液化都是物理变化
C.石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油
D.厨余垃圾中蕴藏着丰富的生物质能
解析　煤的气化和液化是化学变化。
B
5.下列关于煤和石油的说法不正确的是 (　　)
①石油是混合物,其分馏产品煤油为纯净物
②煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
③煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料
④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
⑤煤的干馏属于化学变化
⑥煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源
⑦通过煤的干馏,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品
A.①③ B.②④⑥ C.①②⑤ D.③④⑦
A
解析　石油是混合物,其分馏产品煤油仍为混合物,故①错误;煤油可由石油分馏获得,可用作燃料,煤油的密度比钠小,故能用于保存金属钠,故②正确;煤的气化和液化有新物质生成,属于化学变化,故③错误;石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量,故④正确;煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程,是化学变化,故⑤正确;煤的干馏可以获得芳香烃,故煤是获得芳香烃的一种重要来源,故⑥正确;通过煤的干馏,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产品,故⑦正确。
(二)石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
6.关于煤和石油的综合利用,下列说法正确的是(　　)
A.煤中含有甲苯、二甲苯等有机物,可以通过干馏得到
B.以煤为主要原料,可以合成甲醇
C.石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃
D.石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色
解析　煤中不含甲苯、二甲苯,它们是煤干馏后的产物,故A错误;煤可以通过间接液化合成甲醇,B正确;石油裂化的目的是获取更多更好的轻质液体燃料,故C错误;裂化汽油中含有烯烃,能使溴水褪色,故D错误。
B
7.下列说法错误的是 (　　)
A.石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量
B.含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
D.石油裂化和裂解都属于物理变化
解析　含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油,故B正确;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃,乙烯、丙烯是重要的有机化工原料,故C正确;石油的裂化和裂解实际上都是烃的分解反应,都属于化学变化,故D错误。
D
8.下列说法不正确的是 (　　)
A.石油的减压蒸馏可以得到重柴油、润滑油、石蜡、燃料油等馏分
B.等体积的甲烷与氯气混合,在光照下反应只生成一氯甲烷和氯化氢
C.天然气是清洁的化石能源,也可作为化工原料用于合成甲醇
D.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
B
解析　重柴油、润滑油、石蜡和燃料油均属于重油,物质的沸点较高,蒸馏时应注意防止炭化结焦现象,为降低沸点,可用减压蒸馏,A正确;取代反应是逐步进行的,等体积的甲烷与氯气混合,在光照条件下发生反应,能生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,而不是只产生一氯甲烷一种取代产物,B错误;天然气主要成分是CH4,燃烧产物为CO2和H2O,是清洁的化石能源。天然气也可用作化工原料,以天然气为原料加工的产品主要有合成氨、甲醇、炭黑等,C正确;煤干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程。通过煤的干馏,可以得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等多种物质,D正确。
A.过程①主要发生物理变化
B.分馏产品有固定熔沸点
C.过程②包括裂化、裂解等化学变化
D.过程③属于加成反应
解析　A项,过程①为石油的分馏,分馏是利用沸点不同将物质进行分离,为物理变化;B项,石油分馏得到的分馏产品为混合物,无固定熔沸点;C项,裂化、裂解过程是将大分子的烃转化为小分子的烃,过程中产生乙烯,因此过程②包括裂化、裂解等化学变化;D项,过程③为乙烯与溴发生加成反应得到CH2BrCH2Br。
B
10.石油蒸馏装置如图所示,下列说法正确的是 (　　)
A.仪器W的名称:圆底烧瓶
B.碎瓷片的作用:催化剂
C.冷却水的流向:X进水,Y出水
D.收集到的60~150 ℃的馏分为混合物
解析　仪器W的名称是蒸馏烧瓶,A错误;碎瓷片的作用是防止暴沸,不是催化剂,B错误;冷凝管中冷却水从下口通入,上口流出,故X是出水口,Y是进水口,C错误;石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分,都是多种烃的混合物,D正确。
D
11.某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化,装置如图。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化,试管Ⅱ中有少量液体凝结,试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液褪色,实验后发现试管Ⅱ中液体具有汽油的气味。
(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为　　　　　　　　　　,加入试剂之前的操作为　　　　　　　　　,长导管的作用是　　　　　　　　。
(2)试管 Ⅱ 中有少量液体凝结说明　　　　　　　　　　　　　 　　。
(3)试管 Ⅲ 中溶液褪色说明　　　　　　　　　　　 　　　　。
(4)能否用试管 Ⅱ 中的液体萃取溴水中的溴,理由是_________________________
_____________________。
(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
(6)石油裂化的重要意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　。
从下往上,从左往右
检验装置的气密性
导气和冷凝气体
裂化生成了碳原子数大于4的烃
裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
不能,裂化产物中有烯烃,
易与溴发生加成反应
提高石油产品中轻质燃油的产量,特别是汽油的产量和
质量
解析　(1)实验室仪器连接的顺序应遵循从下往上、从左到右的原则,装入试剂之前要检验装置的气密性;依据石油分馏塔原理,设置了长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。(2)试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。(3)试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成了常温、常压下呈气态的碳原子数小于5的烯烃。(4)由于裂化产物中有烯烃生成,易与溴发生加成反应,所以不能用试管Ⅱ中的液体来萃取卤素单质。(6)从以上变化可以看出,石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油,特别是提高汽油的产量和质量。
A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染
B.第一个反应需要吸热,所以煤的气化从能量角度来看,得不偿失
C.煤气化后作为燃料,燃烧充分,热利用率高
D.上述两个反应,反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体
B
13.下列说法错误的是 (　　)
A.含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
B.石油是混合物,其分馏产品汽油也为混合物
C.煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来
D.石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
C
解析　A项,C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到短链烃,如汽油;B项,汽油分子中的碳原子数一般在C5~C11范围内,属于混合物;C项,煤中并不含有苯和甲苯,煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质,煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物,在170 ℃以下蒸馏出来的馏出物里主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等;D项,石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油。
14.中科院研制出一种多功能催化剂,首次实现将CO2转化为汽油(主要成分是C5~C11的烃类混合物),过程示意图如下。下列说法错误的是 (　　)
A.该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景
B.该多功能催化剂能加快化学反应速率
C.a和b的一氯代物均有4种
D.反应①的产物中含有水,反应②只有碳氢键的形成
D
解析　由示意图可知,在多功能催化剂的作用下,二氧化碳与氢气反应生成汽油和水,反应能消耗二氧化碳,减少二氧化碳的排放,从而达到“碳中和”的战略愿景,A正确;多功能催化剂能加快化学反应速率,B正确;由示意图可知,a和b两者的一氯代物都有4种,故C正确;由质量守恒定律可知,反应①的产物为一氧化碳和水,反应②有碳氢键、碳碳单键和氢氧键的形成,D错误。
15.对煤干馏并检验其中部分产物,装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.煤的干馏过程发生了复杂的物理、化学变化
B.向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝
C.c装置可检验产生的气体中一定含有H2S
D.e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色
C
解析　煤的干馏是隔绝空气加强热发生复杂的物理、化学变化的过程,主要产物有焦炭、焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油等,故A正确;煤的干馏产物中有氨生成,氨进入b装置极易溶于水生成一水合氨,溶液呈碱性,则向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝,故B正确;焦炉气中生成的乙烯气体等也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,不一定是硫化氢,故C错误;焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气体,可以还原氧化铜生成单质铜,e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色,故D正确。
16.用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料,例如由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制聚苯乙烯。生产过程如下:
下列说法不正确的是 (　　)
A.通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯
B.通过煤的干馏不能直接得到纯净的苯
C.反应①为加成反应
D.反应③为加聚反应,得到的产物为纯净物,有固定的熔点
D
解析　A项,石油裂解是为了得到更多的有机化工原料(如乙烯等);B项,通过煤的干馏只能得到苯和苯的同系物的混合物,还要进行分馏才能得到纯净的苯;C项,根据反应特点可知①为加成反应;D项,反应③为加聚反应,产物为混合物,无固定的熔沸点。
17.某研究性学习小组所做的石蜡油(17个碳原子以上的烷烃)分解实验如图所示。下列有关说法不正确的是 (　　)
A.装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液,发生氧化反应
B.石蜡油分解生成的气体中只有烯烃
C.十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时,二者物质的量之比为1∶8
D.装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂
B
解析　装置Ⅰ中发生石蜡油的分解实验,装置Ⅱ中用冰水冷凝产物,装置Ⅲ中为酸性高锰酸钾溶液,检验还原性烯烃的存在。A项,装置Ⅱ中逸出的气体通入高锰酸钾溶液,烯烃将发生氧化反应;B项,石蜡油发生的是裂解反应,所以分解生成的气体中既有烯烃,又有烷烃;C项,十八烷完全分解为乙烷和最多乙烯时,按每两个碳原子作为一组,将碳碳单键打断,共可断为9截,其中8截为乙烯,一截为乙烷,乙烷与乙烯物质的量之比为1∶8;D项,装置Ⅰ中硫酸铝和碎瓷片都是催化剂。
[实验]　使水蒸气通过灼热的焦炭,收集反应后流出的气体。
[提出假设]　对气体的成分提出了三种假设。
假设1:该气体是CO、H2、H2O。
假设2:该气体是CO2、H2、H2O。
(1)假设3:　　　　　　　　　　　　　　　　。
该气体是CO、H2、H2O、CO2
解析　 (1)根据反应原理,混合气体组成存在三种情况,第三种情况的气体组成为CO、H2、H2O、CO2。
[设计实验方案,验证假设]
拟用图中提供的仪器,选择必要的试剂,设计一个实验,验证上述假设3。(加热装置和导管等在图中略去,实验前装置内部的空气已经排尽)
(2)按气流从左至右连接各仪器,用题中小写字母表示接口的连接顺序(仪器可重复使用):混合气→dc→　　　→　　　→　　　→　　　→　　　→ij。
(3)仪器A中需要加入的试剂名称为　　　　　　　　　　　　,其中的反应的化学方程式可能有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(4)仪器B中需加入试剂的名称是　　　　　　,其作用是_____________________。
(5)本实验的尾气需处理,处理的方法为　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　。
ij
gh
ef
ab
dc
氧化铜(或其他合理答案)
无水硫酸铜
检验混合气体中是否有水
可在装置最后的导气管口放一燃着的酒精灯
将气体燃烧(或其他合理答案)
19.Ⅰ.煤是一种重要能源,工业上常把煤进行气化和液化处理,变为清洁能源。由水蒸气和炽热的无烟煤作用可得水煤气,水煤气是混合气体,主要由两种无色无味气体组成,是重要的工业原料。
(1)在工业生产水煤气时,燃料层的温度会下降,这说明
　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)提出猜想:水煤气的成分可能是①　　　　和氢气,②　　　　和氢气(填化学式);提出以上猜想的依据是　　　　　　　　　　　　　　。
碳和水蒸气的反应是吸热反应
CO
CO2
化学反应前后元素种类不变
设计实验:请从下列装置中选择一种,设计简单的实验证明猜想。
(3)你选择的装置是(填字母代号)　　　　。
(4)实验结论:如果　　　　　　　　　　,那么猜想　　　　(填猜想的编号)合理。
B
澄清石灰水不变浑浊
①
解析　Ⅰ.(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应,则随着反应的进行燃料层的温度会下降;(2)碳和水蒸气的反应,根据质量守恒定律,元素的种类在化学反应前后没有变化,由此可以推测水煤气的成分可能是CO和氢气或CO2和氢气;(3)二氧化碳一般用澄清石灰水检验;(4)如果石灰水不变浑浊,那么成分是CO和氢气;如果石灰水变浑浊,那么成分是CO2和氢气。
Ⅱ.煤的干馏、气化和液化是实现煤的综合利用的主要途径,主要产物及转化关系如下:
(5)途径Ⅰ是煤的　　　　,属于　　　　变化(填“物理”或“化学”)。
(6)途径Ⅱ用化学方程式可表示为　　　　　　　　　　　 　;
在此基础上,由水煤气可进一步合成甲醇(CH3OH),则合成甲醇所需的CO 和H2的体积比是　　　　。
干馏
化学
1∶2
(7)煤直接燃烧会产生二氧化硫,下图表示“双碱法”烟气脱硫过程:
①方框内的物质是　　　　,可循环利用的物质是　　　　(填化学式)。
②从物质类别视角看,SO2属于酸性氧化物,上述流程中能体现该性质的离子方程式为　　　　　　　　　　　 　。
③上述流程的优点是　　　　　　　　　　　 　　(写出一点即可)。
CaSO3
NaOH
SO2+2OH-===S+H2O
污染物零排放(合理即可)

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