第八章 第一节 第2课时　煤、石油和天然气的综合利用 学案（含答案）—2024春高中化学人教版必修二

第2课时　煤、石油和天然气的综合利用
[核心素养发展目标]　
1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高宏观辨识与微观探析的能力。
2.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。
3.了解节约能源及防止污染的重要性，培养社会可持续发展的科学态度与社会责任。
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
(4)煤的综合利用的意义
①减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。
②提高煤燃烧的效率；煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。
③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。
3．天然气的综合利用
1．判断正误
(1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏(　　)
(2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质(　　)
(3)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(　　)
(4)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料(　　)
(5)煤的气化和液化都是物理变化(　　)
(6)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染(　　)
2．某实验小组在实验室中用下图模拟煤的干馏，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。
二、石油的综合利用　化石能源与合成高分子材料
1．石油的组成
由多种________________组成的混合物。
2．石油的综合利用途径
思考　生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油，这种汽油和直馏汽油在组成上的区别是直馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃。如何鉴别它们？
________________________________________________________________________
3．化石能源与合成高分子材料
(1)三大合成高分子材料：______________、________________、________________。
(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：
①乙烯制聚乙烯：___________________________________________；
②丙烯制聚丙烯：nCH2===CH—CH3。
1．判断正误
(1)石油的分馏为物理变化，获取的各种产品为混合物(　　)
(2)石油的裂化和裂解原理相同，目的也相同(　　)
(3)含4个碳原子的烷烃，经催化裂解后，只能生成2种气态烃(　　)
(4)许多性能优异的合成高分子材料的原始原料为煤、石油和天然气(　　)
2．(2023·江苏常州高一月考)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
3．(2022·福建泉州第六中学高一期中)下列说法正确的是(　　)
A．石油的炼制过程都是化学变化
B．石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物
C．石油经过常压分馏、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
(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。
1．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。下列叙述错误的是(　　)
A．煤的组成元素主要是碳，但煤是混合物
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
2．(2022·泉州七中高一期中)下列关于化石燃料的说法不正确的是(　　)
A．石油是混合物，汽油也是混合物
B．石油分馏可以得到乙烯，煤干馏可以得到苯
C．“西气东输”的“气”指的是甲烷
D．石油的分馏是物理变化，而裂化和裂解属于化学变化
3．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
4．下列说法正确的是(　　)
A．煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成
B．石油含有烷烃、环烷烃、芳香烃，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有机物
C．煤的气化、液化是使煤变成清洁能源、减小环境污染的有效途径
D．沸点范围：汽油>煤油>柴油>重油
5．某研究学习小组在实验室中模拟石油的炼制，设计了如图的装置。
实验过程中，可观察到b中试管内有少量液体凝结且闻到有汽油的气味，c中试管内酸性高锰酸钾溶液褪色。
(1)实验研究小组模拟的是______________(填化工工艺名称)。
(2)c中试管内酸性KMnO4溶液褪色，体现了酸性KMnO4溶液的________性。
(3)写出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化学方程式：______________________。
(4)实验过程中，装置d中的溴水褪色，写出验证烯烃与溴水的反应是加成反应而不是取代反应的方法：________________________________________________________________。
第2课时　煤、石油和天然气的综合利用
一、
1．有机物　无机物　碳　氮　硫
2．(1)隔绝空气　粗苯　焦炭　(2)可燃性气体　C＋H2O(g)CO＋H2　(3)氢气　CO　H2　甲醇
3．CH4　化石燃料　氨　甲醇
应用体验
1．(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
2．(1)冷却　H2、CO、CH4、C2H4
(2)粗氨水　蒸馏
解析　该实验为煤的干馏，其产品为焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油和焦炭，d装置为冷却作用，液体分层，水层中含有粗氨水，有机物层可以通过蒸馏加以分离。
二、
1．碳氢化合物
2．(1)沸点　汽油　煤油　柴油　(2)汽油
(3)乙烯　＋　＋
(4)链状烃　环状烃　苯　甲苯
思考　各取少许于试管中，加入溴的四氯化碳溶液，不褪色的是直馏汽油，褪色的是裂化汽油。
3．(1)塑料　合成橡胶　合成纤维
(2)①nCH2===CH2?CH2—CH2?
应用体验
1．(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2．A　[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。]
3．B　[石油的分馏是物理变化，A错误；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，B正确；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，C错误；含碳原子数较少的烃沸点低、先汽化，石油分馏的目的是将含碳原子数较少的烃先汽化，再经冷凝而分离出来，D错误。]
随堂演练　知识落实
1．C　2.B　3.A
4．C　[石油含有烷烃、环烷烃、芳香烃；煤干馏后生成苯、甲苯、二甲苯等芳香烃，故B错误；煤的气化、液化是使煤变成清洁能源的有效途径，故C正确；石油分馏时，首先分馏出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油、重油，故其沸点：汽油<煤油<柴油<重油，故D错误。]
5．(1)石油的裂化
(2)氧化
(3)C16H34C8H18＋C8H16
(4)向反应后的溶液中滴加石蕊溶液，溶液不变红，则说明该反应为加成反应而非取代反应