第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
新知探究(一)——煤和天然气的综合利用
1.煤的组成
物质组成 由 和少量 组成的复杂混合物
元素组成 主要含有 元素,另有少量 等元素
2.煤的综合利用
干馏 定义 将煤 加强热使之分解的过程,也叫
主要产品 焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭
气化 定义 将煤转化为 的过程
主要反应
液化 直接液化 使煤与 作用生成液体燃料
间接液化 煤CO和H2甲醇等
[微点拨] 煤的干馏、气化和液化都是化学变化。
3.天然气的组成和利用
组成主要成分是 利用用作燃料主要用于合成氨和生产甲醇等
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)煤的主要元素是碳,由有机物和无机物组成的混合物。 ( )
(2)煤中含粗苯、煤焦油等物质,可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃。( )(3)煤的气化和液化都是物理变化。 ( )
(4)天然气是清洁的化石燃料,对环境没有污染。 ( )
2.天然气水合物外形似冰,被人们称为“可燃冰”。天然气的主要成分是 ( )
A.氢气 B.一氧化碳
C.二氧化碳 D.甲烷
3.(2024·宁波高一检测)于谦在《咏煤炭》中写道:“凿开混沌得乌金,藏蓄阳和意最深,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
4.某实验小组在实验室中用如图模拟煤的干馏,按要求回答相关问题:
(1)仪器d的作用是 ,e处点燃的气体主要有 。
(2)c中液体分层,其中水层里溶有 ,有机物层可以通过 的方法使其中的重要成分分离出来。
新知探究(二)——石油的综合利用
1.石油的组成
由多种 组成的混合物。
2.石油的分馏
石油经分馏后可以获得 、 、 等含碳原子少的轻质油,但其产量难以满足社会需求,而含碳原子多的重油却供大于求。
3.石油的裂化与裂解
(1)催化裂化
①目的:将重油裂化为 等物质。
②例如:C16H34 。
(2)裂解
①目的:得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如:C8H18
C4H10
C4H10
4.石油的催化重整
石油在加热和催化剂的作用下,可以通过结构的调整,使 转化为 。
[微点拨] 石油通过裂化所得汽油为裂化汽油,其中含烯烃;石油通过蒸馏所得汽油为直馏汽油,不含烯烃。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)石油产品汽油、煤油、石蜡均为烃类物质。 ( )
(2)石油的分馏、裂化和裂解均为化学变化。 ( )
(3)裂化的目的是提高汽油的质量与产量。 ( )
(4)裂化汽油可以使溴的CCl4溶液褪色。 ( )
2.(2024·安徽宿州高一检测)煤、石油和天然气是工农业生产、国防建设的重要资源。下列有关说法正确的是 ( )
A.煤中含有苯、甲苯等,煤干馏可得到芳香烃
B.石油分馏可得到汽油、煤油和柴油等,裂解可得到乙烯、丙烯等
C.石油的分馏、煤的气化和液化都属于化学变化
D.石油、煤、天然气、沼气都属于化石燃料
3.下列有关说法正确的是 ( )
①石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
②石油的分馏是化学变化
③石油的分馏实验中,温度计水银球插入液面以下,因为它测的是混合液的温度
④石油的裂解可以得到乙烯等气态烯烃
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
4.如图是石油分馏塔的示意图,a、b、c三种馏分中 ( )
A.a的沸点最高
B.b的沸点最低
C.c的平均相对分子质量最大
D.每一种馏分都是纯净物
|归纳拓展|HT11.H〗化学中“三馏”的比较
名称 干馏 蒸馏 分馏
原理 隔绝空气加强热使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同
物质 变化 化学变化 物理变化 物理变化
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
新知探究(一)
1.有机物 无机物 碳 氢、氧、氮、硫 2.隔绝空气 煤的焦化
可燃性气体 C+H2O(g)CO+H2 氢气 3.CH4
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)× 2.D
3.选A 煤的干馏和煤的液化都是化学变化。
4.(1)冷却 H2、CO、CH4、C2H4
(2)粗氨水 蒸馏
新知探究(二)
1.碳氢化合物 2.汽油 煤油 柴油 3.(1)①汽油
②C8H18+C8H16 (2)②C4H10+C4H8 CH4+C3H6
C2H6+C2H4 4.链状烃 环状烃
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)× (3)√ (4)√
2.选B 煤的干馏可得到苯、甲苯、芳香烃等,煤中不含有苯、甲苯,故A错误;石油分馏可得到汽油、煤油和柴油等,裂解可得到乙烯、丙烯等,B正确;石油的分馏属于物理变化,煤的气化和液化都属于化学变化,故C错误;石油、煤、天然气属于化石燃料,沼气是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并在适宜的温度、pH下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体,不属于化石燃料,故D错误。
3.选C 石油的分馏是物理变化,②错误;石油分馏时测的是馏分的温度,③错误。
4.选C 石油分馏得到的每一种馏分都是混合物,沸点最低的最先蒸出,故a、b、c三种馏分中,a馏分的沸点最低,c馏分的沸点最高,沸点最高的馏分含碳原子数最多,则平均相对分子质量最大。
4 / 4(共62张PPT)
第2课时 煤、石油和天然气的综合利用
目录
新知探究(一)——煤和天然气的综合利用
新知探究(二)——石油的综合利用
课时跟踪检测
新知探究(一)
煤和天然气的综合利用
1.煤的组成
物质组成 由 和少量 组成的复杂混合物
元素组成 主要含有 元素,另有少量 等元素
有机物
无机物
碳
氢、氧、氮、硫
2.煤的综合利用
干馏 定义 将煤 加强热使之分解的过程,也叫
__________
主要产品 焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭
气化 定义 将煤转化为 的过程
主要反应 ____________________
液化 直接液化 使煤与 作用生成液体燃料
间接液化 煤 CO和H2 甲醇等
隔绝空气
煤的焦化
可燃性气体
氢气
[微点拨] 煤的干馏、气化和液化都是化学变化。
3.天然气的组成和利用
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)煤的主要元素是碳,由有机物和无机物组成的混合物。( )
(2)煤中含粗苯、煤焦油等物质,可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃。( )
(3)煤的气化和液化都是物理变化。( )
(4)天然气是清洁的化石燃料,对环境没有污染。( )
[题点多维训练]
√
×
×
×
2.天然气水合物外形似冰,被人们称为“可燃冰”。天然气的主要成分是 ( )
A.氢气 B.一氧化碳
C.二氧化碳 D.甲烷
√
3.(2024·宁波高一检测)于谦在《咏煤炭》中写道:“凿开混沌得乌金,藏蓄阳和意最深,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
解析:煤的干馏和煤的液化都是化学变化。
√
4.某实验小组在实验室中用如图模拟煤的干馏,按要求回答相关问题:
(1)仪器d的作用是 ,e处点燃的气体主要有
(2)c中液体分层,其中水层里溶有 ,有机物层可以通过_____ 的方法使其中的重要成分分离出来。
冷却
H2、CO、CH4、C2H4
。
粗氨水
蒸馏
新知探究(二)
石油的综合利用
1.石油的组成
由多种 组成的混合物。
2.石油的分馏
石油经分馏后可以获得 、 、 等含碳原子少的轻质油,但其产量难以满足社会需求,而含碳原子多的重油却供大于求。
碳氢化合物
汽油
煤油
柴油
3.石油的裂化与裂解
(1)催化裂化
①目的:将重油裂化为 等物质。
②例如:C16H34 。
汽油
C8H18+C8H16
(2)裂解
①目的:得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如:C8H18 _____________
C4H10 ___________
C4H10 ____________
C4H10+C4H8
CH4+C3H6
C2H6+C2H4
4.石油的催化重整
石油在加热和催化剂的作用下,可以通过结构的调整,使 转化为 。
[微点拨] 石油通过裂化所得汽油为裂化汽油,其中含烯烃;石油通过蒸馏所得汽油为直馏汽油,不含烯烃。
链状烃
环状烃
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)石油产品汽油、煤油、石蜡均为烃类物质。( )
(2)石油的分馏、裂化和裂解均为化学变化。( )
(3)裂化的目的是提高汽油的质量与产量。( )
(4)裂化汽油可以使溴的CCl4溶液褪色。( )
[题点多维训练]
√
×
√
√
2.(2024·安徽宿州高一检测)煤、石油和天然气是工农业生产、国防建设的重要资源。下列有关说法正确的是 ( )
A.煤中含有苯、甲苯等,煤干馏可得到芳香烃
B.石油分馏可得到汽油、煤油和柴油等,裂解可得到乙烯、丙烯等
C.石油的分馏、煤的气化和液化都属于化学变化
D.石油、煤、天然气、沼气都属于化石燃料
√
解析:煤的干馏可得到苯、甲苯、芳香烃等,煤中不含有苯、甲苯,故A错误;石油分馏可得到汽油、煤油和柴油等,裂解可得到乙烯、丙烯等,B正确;石油的分馏属于物理变化,煤的气化和液化都属于化学变化,故C错误;石油、煤、天然气属于化石燃料,沼气是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并在适宜的温度、pH下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体,不属于化石燃料,故D错误。
3.下列有关说法正确的是 ( )
①石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
②石油的分馏是化学变化
③石油的分馏实验中,温度计水银球插入液面以下,因为它测的是混合液的温度
④石油的裂解可以得到乙烯等气态烯烃
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
√
解析:石油的分馏是物理变化,②错误;石油分馏时测的是馏分的温度,③错误。
4.如图是石油分馏塔的示意图,a、b、c三种馏分中 ( )
A.a的沸点最高
B.b的沸点最低
C.c的平均相对分子质量最大
D.每一种馏分都是纯净物
√
解析:石油分馏得到的每一种馏分都是混合物,沸点最低的最先蒸出,故a、b、c三种馏分中,a馏分的沸点最低,c馏分的沸点最高,沸点最高的馏分含碳原子数最多,则平均相对分子质量最大。
|归纳拓展|化学中“三馏”的比较
名称 干馏 蒸馏 分馏
原理 隔绝空气加强热使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同
物质 变化 化学变化 物理变化 物理变化
课时跟踪检测
(选择题第1~10小题,每小题3分,第13、14小题,每小题5分,本检测满分70分)
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√
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1.煤在国民经济中占据重要地位。下列关于煤的说法正确的是 ( )
A.煤属于有机化合物
B.在物质变化类型上,煤的干馏包含了物理变化和化学变化
C.煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃,煤是芳香烃的主要来源
D.煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加,因此煤的气化并无意义
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解析:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯并不是煤本身含有的,是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁高效的燃料,再燃烧可提高其利用率,意义重大。
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2.(2024·广西北海高一检测)下列关于煤、石油、天然气的说法不正确的是 ( )
A.利用煤的气化可以获得可燃性气体H2和CO2
B.天然气可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇
C.煤的干馏、石油的裂化和裂解都发生了化学变化
D.石油通过分馏可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
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解析:煤的气化获得的气体为CO和H2,A错误;天然气的主要成分为CH4,可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇,B正确;煤的干馏、石油的裂化和裂解都有新物质生成,都发生了化学变化,C正确;石油通过分馏是利用沸点不同将各物质进行分离,可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油,D正确。
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3.(2024·浙江学军中学期中)下列关于能源的利用,说法不正确的是 ( )
A.甲烷是煤层气的主要成分,作为化工原料主要用于生产甲醇
B.可燃冰即在海底高压、低温下凝结成的固态CH4
C.石油在加热、催化剂的作用下可以使链状烃结构调整,产生煤焦油中的一些成分
D.通过石油的裂化可以提高汽油的产量和质量
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解析:煤层气的主要成分是甲烷,它可用于生产甲醇,A项正确;在海底形成的类冰状结晶物质CH4·nH2O,又被称为可燃冰,B项错误;石油在加热和催化剂作用下,发生催化重整,能使链状烃转化为环状烃,如苯或甲苯等,C项正确;石油通过裂化可提高汽油的产量和质量,D项正确。
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4.下列说法错误的是 ( )
A.石油主要是由烃组成的混合物
B.①主要发生物理变化
C.②包括裂化、裂解等过程
D.③是加成反应,产物名称是二溴乙烷
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解析:石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,故A正确;分馏是物理变化,故B正确;由分馏产品得到乙烯发生了裂化、裂解,故C正确;乙烯与溴发生加成反应得到1,2 二溴乙烷,故D错误。
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5.下列有关石油与煤的说法正确的是 ( )
A.煤中含有焦炭、煤焦油等物质
B.煤、石油的主要组成元素相同
C.煤的气化、石油的分馏都是物理变化
D.石油分馏得到的重油可通过催化裂化转化为轻质油
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解析:煤是由多种有机物和少量无机物组成的混合物,其中不含焦炭、煤焦油等物质,通过煤的干馏可以得到焦炭、煤焦油等物质,A项错误;石油主要含C、H两种元素,煤中含量最高的元素是碳,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素,B项错误;煤的气化过程中有新物质生成,属于化学变化,C项错误;重油可通过催化裂化转化为轻质油,D项正确。
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6.下列有关化石燃料的说法错误的是 ( )
A.石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,可以通过石油的分馏得到汽油
B.天然气的主要成分是甲烷,是一种重要的化工原料
C.煤中含有苯和甲苯,可以用分馏的方法把它们从煤中分离出来
D.天然气是一种清洁的化石燃料,它作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇等
解析:煤中不含苯和甲苯,但它们可以通过煤的干馏制得,C项错误。
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7.以下关于能源的说法正确的是 ( )
A.用天然气代替煤炭或木炭作为燃料可以实现碳的零排放
B.氢能、风能、天然气、海洋能、生物质能资源丰富,可以再生,没有污染或者很少污染,很可能成为未来的主要能源
C.可燃冰主要成分是甲烷水合物,其组成可表示为CH4·nH2O,具有可燃性,被认为是21世纪的高效清洁能源
D.为了实现我国关于碳达峰与碳中和的承诺,应该立刻禁止使用煤炭与石油作燃料
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解析:天然气的主要成分为CH4,其燃烧同样能产生CO2,不能实现碳的零排放,A项错误;天然气是不可再生能源,B项错误;煤炭和石油目前在生产生活中仍具有重要作用,不能立刻禁止使用,D项错误。
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8.(2024·武汉高一检测)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.煤中含有焦炉气、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
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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,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。
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9.对煤进行干馏并检验其中部分产物,装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法错误的是 ( )
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A.煤的干馏过程发生复杂的物理、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装置中酸性KMnO4溶液褪色说明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
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解析:b装置的水层中有一水合氨,使溶液显碱性,故向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝,B项正确;焦炉气中的乙烯也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,则不能说明产生的气体中一定含有硫化氢,C项错误;焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气体,可以和氧化铜反应生成单质铜,e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色,D项正确。
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10.“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+O2
CO2。下列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,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
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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。因反应C+O2 CO2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,D项正确。
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11.(6分)请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一项只填写一种方法)。
①分馏 ②液化 ③气化 ④裂化 ⑤裂解 ⑥干馏 ⑦蒸馏
(1)把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等 。
解析:把煤隔绝空气加强热,得到焦炉气、煤焦油和焦炭等过程属于煤的干馏。
⑥
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(2)从原油中分离出汽油、煤油、柴油等 。
解析:根据原油中各组分沸点不同,从原油中分离出汽油、煤油、柴油等方法是分馏。
(3)将重油转化为汽油 。
解析:将由长碳链组成的重油转化为短碳链组成的汽油的过程为裂化。
①
④
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12.(10分)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 。
解析:因碳和水蒸气的反应是吸热反应,故随着反应的进行燃料层的温度会下降。
碳和水蒸气的反应是吸热反应
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(2)提出猜想:水煤气的成分可能是① 和氢气,② 和氢气;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。
解析: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。
CO
CO2
化学反应前后元素种类不变
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(3)你选择的装置是 (填字母)。
解析:二氧化碳一般用澄清石灰水检验。
B
(4)实验结论:如果 ,那么猜想____________
(填序号)合理。
解析:如果澄清石灰水不变浑浊,那么猜想①是合理的;如果澄清石灰水变浑浊,那么猜想②是合理的。
澄清石灰水不变浑浊
①(或澄清
石灰水变浑浊 ②)
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高阶思维训练(选做题)
13.(2024·长沙高一月考)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( )
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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
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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。
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14.用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料,例如用由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制取聚苯乙烯。其生产过程如下:
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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.煤干馏可以直接得到纯净的苯
C.制聚苯乙烯的反应中①为加成反应
D.反应③为加聚反应
解析:石油裂解是为了得到更多的有机化工原料,如乙烯等,A正确;煤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苯,B错误;根据反应特点可知反应①为加成反应,C正确。
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15.(14分)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。
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(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_______
。
解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色说明生成了常温、常压下呈气态
从下往上,从左往右
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的碳原子数小于5的烯烃。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。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。
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(2)试管Ⅱ中有少量液体凝结说明 。
解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。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。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。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。
裂化生成了碳原子数大于4的烃
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(3)试管Ⅲ中溶液褪色说明 。
解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。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。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。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。
裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
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(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴,理由是_________________
。
解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。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。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。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。
不能,裂化产物中
有烯烃,易与溴发生加成反应
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(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式:
。
解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。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。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。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。
C20H42
C10H22+C10H20
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(6)石油裂化的重要意义是____________________________________
。
解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。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。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。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。
提高石油产品中轻质油的产量,特别是
汽油的产量和质量课时跟踪检测(二十六) 煤、石油和天然气的综合利用
(选择题第1~10小题,每小题3分,第13、14小题,每小题5分,本检测满分70分)
1.煤在国民经济中占据重要地位。下列关于煤的说法正确的是 ( )
A.煤属于有机化合物
B.在物质变化类型上,煤的干馏包含了物理变化和化学变化
C.煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃,煤是芳香烃的主要来源
D.煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加,因此煤的气化并无意义
2.(2024·广西北海高一检测)下列关于煤、石油、天然气的说法不正确的是 ( )
A.利用煤的气化可以获得可燃性气体H2和CO2
B.天然气可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇
C.煤的干馏、石油的裂化和裂解都发生了化学变化
D.石油通过分馏可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油
3.(2024·浙江学军中学期中)下列关于能源的利用,说法不正确的是 ( )
A.甲烷是煤层气的主要成分,作为化工原料主要用于生产甲醇
B.可燃冰即在海底高压、低温下凝结成的固态CH4
C.石油在加热、催化剂的作用下可以使链状烃结构调整,产生煤焦油中的一些成分
D.通过石油的裂化可以提高汽油的产量和质量
4.下列说法错误的是 ( )
石油分馏产品乙烯CH2BrCH2Br
A.石油主要是由烃组成的混合物
B.①主要发生物理变化
C.②包括裂化、裂解等过程
D.③是加成反应,产物名称是二溴乙烷
5.下列有关石油与煤的说法正确的是 ( )
A.煤中含有焦炭、煤焦油等物质
B.煤、石油的主要组成元素相同
C.煤的气化、石油的分馏都是物理变化
D.石油分馏得到的重油可通过催化裂化转化为轻质油
6.下列有关化石燃料的说法错误的是 ( )
A.石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,可以通过石油的分馏得到汽油
B.天然气的主要成分是甲烷,是一种重要的化工原料
C.煤中含有苯和甲苯,可以用分馏的方法把它们从煤中分离出来
D.天然气是一种清洁的化石燃料,它作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇等
7.以下关于能源的说法正确的是 ( )
A.用天然气代替煤炭或木炭作为燃料可以实现碳的零排放
B.氢能、风能、天然气、海洋能、生物质能资源丰富,可以再生,没有污染或者很少污染,很可能成为未来的主要能源
C.可燃冰主要成分是甲烷水合物,其组成可表示为CH4·nH2O,具有可燃性,被认为是21世纪的高效清洁能源
D.为了实现我国关于碳达峰与碳中和的承诺,应该立刻禁止使用煤炭与石油作燃料
8.(2024·武汉高一检测)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.煤中含有焦炉气、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
9.对煤进行干馏并检验其中部分产物,装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.煤的干馏过程发生复杂的物理、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装置中酸性KMnO4溶液褪色说明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
10.“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。下列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,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
11.(6分)请将下列物质的转化或分离方法的序号填在横线上(每一项只填写一种方法)。
①分馏 ②液化 ③气化 ④裂化 ⑤裂解 ⑥干馏 ⑦蒸馏
(1)把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等 。
(2)从原油中分离出汽油、煤油、柴油等 。
(3)将重油转化为汽油 。
12. (10分)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;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)。
(4)实验结论:如果 ,那么猜想 (填序号)合理。
高阶思维训练(选做题)
13.(2024·长沙高一月考)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
14.用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料,例如用由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制取聚苯乙烯。其生产过程如下:
①CH2CH2+
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.煤干馏可以直接得到纯净的苯
C.制聚苯乙烯的反应中①为加成反应
D.反应③为加聚反应
15. (14分)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 。
课时跟踪检测(二十六)
1.选B 煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。苯和甲苯并不是煤本身含有的,是煤干馏过程中发生化学反应生成的。煤气化后变成清洁高效的燃料,再燃烧可提高其利用率,意义重大。
2.选A 煤的气化获得的气体为CO和H2,A错误;天然气的主要成分为CH4,可作为化工原料用于合成氨和生产甲醇,B正确;煤的干馏、石油的裂化和裂解都有新物质生成,都发生了化学变化,C正确;石油通过分馏是利用沸点不同将各物质进行分离,可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油,D正确。
3.选B 煤层气的主要成分是甲烷,它可用于生产甲醇,A项正确;在海底形成的类冰状结晶物质CH4·nH2O,又被称为可燃冰,B项错误;石油在加热和催化剂作用下,发生催化重整,能使链状烃转化为环状烃,如苯或甲苯等,C项正确;石油通过裂化可提高汽油的产量和质量,D项正确。
4.选D 石油是由多种碳氢化合物组成的混合物,故A正确;分馏是物理变化,故B正确;由分馏产品得到乙烯发生了裂化、裂解,故C正确;乙烯与溴发生加成反应得到1,2 二溴乙烷,故D错误。
5.选D 煤是由多种有机物和少量无机物组成的混合物,其中不含焦炭、煤焦油等物质,通过煤的干馏可以得到焦炭、煤焦油等物质,A项错误;石油主要含C、H两种元素,煤中含量最高的元素是碳,还含有少量的氢、氧、氮、硫等元素,B项错误;煤的气化过程中有新物质生成,属于化学变化,C项错误;重油可通过催化裂化转化为轻质油,D项正确。
6.选C 煤中不含苯和甲苯,但它们可以通过煤的干馏制得,C项错误。
7.选C 天然气的主要成分为CH4,其燃烧同样能产生CO2,不能实现碳的零排放,A项错误;天然气是不可再生能源,B项错误;煤炭和石油目前在生产生活中仍具有重要作用,不能立刻禁止使用,D项错误。
8.选D 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,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。
9.选C b装置的水层中有一水合氨,使溶液显碱性,故向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液,溶液变蓝,B项正确;焦炉气中的乙烯也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,则不能说明产生的气体中一定含有硫化氢,C项错误;焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气体,可以和氧化铜反应生成单质铜,e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色,D项正确。
10.选B 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。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,D项正确。
11.解析:(1)把煤隔绝空气加强热,得到焦炉气、煤焦油和焦炭等过程属于煤的干馏。(2)根据原油中各组分沸点不同,从原油中分离出汽油、煤油、柴油等方法是分馏。(3)将由长碳链组成的重油转化为短碳链组成的汽油的过程为裂化。
答案:(1)⑥ (2)① (3)④
12.解析:(1)因碳和水蒸气的反应是吸热反应,故随着反应的进行燃料层的温度会下降。(2)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)如果澄清石灰水不变浑浊,那么猜想①是合理的;如果澄清石灰水变浑浊,那么猜想②是合理的。
答案:(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(或澄清石灰水变浑浊 ②)
13.选D 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。
14.选B 石油裂解是为了得到更多的有机化工原料,如乙烯等,A正确;煤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苯,B错误;根据反应特点可知反应①为加成反应,C正确。
15.解析: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;设置长导管,除起导气作用外,兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成,说明生成了碳原子数大于4的烃。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。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。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。
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油的产量,特别是汽油的产量和质量
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