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第3课时 煤、石油和天然气的综合利用
煤、石油和天然气的综合利用
1.从煤、石油和天然气中获得基本化工原料。
(1)煤的组成和加工。
①煤的组成。
②煤的加工方法及产品。
微训练1下列关于煤的说法不正确的是( )。
A.煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质
B.煤是由多种有机物组成的混合物,内含煤焦油等成分
C.煤除了含有C元素外,还含有少量的N、H、S、O等元素
D.煤等化石燃料的储量有限,节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键
答案:B
解析:煤是由有机物和少量无机物组成的混合物,煤焦油是煤干馏的产物之一,不属于煤本身的成分。
(2)天然气的组成和利用。
(3)石油的组成和加工。
微训练2下列关于石油的说法不正确的是( )。
A.石油主要含C、H两种元素
B.石油通过催化重整可得到环状烃
C.石油裂化是物理变化
D.石油分馏得到的汽油是混合物
答案:C
解析:石油裂化是化学变化。
2.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 , 主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。
(2)随着合成材料的大量生产和使用,急剧增加的废弃物也给人类社会造成了巨大的环境压力。
问题探究
下图是煤间接液化的典型流程示意图。
(1)写出煤气化反应的化学方程式,并简要阐述煤气化的意义。
提示:C+H2O(g) CO+H2。煤气化能够减少煤燃烧时的粉尘污染,提高煤燃烧的效率,气化后的产品可以用于化工生产,提高煤的综合利用价值。
(2)图中从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 得到的各种产品是纯净物还是混合物
提示:图中从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。
(3)裂化汽油能否用于提取溴水中的溴 为什么
提示:不能。裂化汽油中含有烯烃,能与Br2发生加成反应。
重难归纳
1.“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
产物 混合物 一般为单一组分的纯净物 一般为沸点不同的各组分组成的混合物
反应
类型 化学变化 物理变化 物理变化
2.化学中“两裂”的比较。
3.化学中“六气”的主要成分。
产品 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
典例剖析
下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )。
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.将煤变为煤饼作燃料
D.将石油裂解制得乙烯等化工原料
答案:C
解析:煤的干馏和煤的液化属于煤的综合利用,而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率,不属于综合利用;石油裂解属于石油的综合利用。
特别提醒
(1)石油常压蒸馏时所得馏分的先后顺序为石油气(C4以下)、汽油(C5~C11)、煤油(C11~C16)、柴油(C15~C18)、重油(C20以上)等。 (2)减压可以降低物质的沸点,石油的减压蒸馏可以在较低温度下,使重油、柴油等常压蒸馏产品继续分离,可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。
学以致用
1.煤的干馏和石油的分馏,两种方法在本质上的差别是( )。
A.加热的温度不同
B.得到的产品不同
C.前者要隔绝空气,后者不用隔绝空气
D.干馏是化学变化,分馏是物理变化
答案:D
解析:石油分馏为物理变化;煤的干馏为化学变化。
2.下列说法中错误的是( )。
A.石油是混合物,石油分馏得到的汽油、煤油也是混合物
B.C20以上的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.焦炭是煤干馏的一种重要产品
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:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,煤中不含苯和甲苯,煤干馏后的分解产物中含有苯和甲苯,D项错误。
1.下列说法中正确的是( )。
A.煤不可以直接液化,只能间接液化
B.将煤在空气中加强热使之分解的过程,称为煤的干馏,也叫煤的焦化
C.将石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料
D.用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获得的汽油和裂化获得的汽油
答案:D
解析:A项,煤既可以直接液化,也可以间接液化,错误。B项,煤在隔绝空气加强热的条件下分解的过程称为煤的干馏,而不是在空气中,错误。C项,石油分馏主要得到汽油、煤油等,乙烯、丙烯等可通过石油裂化、裂解获得,错误。D项,分馏获得的汽油主要成分是饱和烃,裂化获得的汽油中含有不饱和烃,两者可用溴的四氯化碳溶液鉴别,正确。
2.喷水溶液法是科学家近期研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术。它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯( ) “水溶液”,“水溶液”中的高分子与沙土粒子相结合,在地表下30~50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截蓄积雨水的作用。下列说法中,不正确的是( )。
A.合成聚丙烯酸酯的单体是CH3—CH2—COOR
B.可由CH2=CH—COOR经过加聚反应得到聚丙烯酸酯
C.聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应
D.聚丙烯酸酯不溶于水
答案:A
解析:聚丙烯酸酯为加聚反应的产物,其单体为CH2=CH—COOR,A项错误、B项正确;聚丙烯酸酯中含—COOR,能发生水解反应,C项正确;聚丙烯酸酯中不含—OH、—COOH等亲水基,不溶于水,D项正确。
3.下列关于化石燃料综合利用的说法正确的是( )。
A.石油裂化主要得到乙烯
B.石油经过分馏可分解得到汽油、煤油等
C.煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
D.煤的气化是物理变化,是高效、清洁地利用煤的重要途径
答案:C
解析:石油裂化主要得到更多的液态轻质油,A项错误;石油的分馏是指在加热条件下将石油分成不同沸点范围的物质的过程,属于物理变化,B项错误;煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程,其产物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气,C项正确;煤的气化是指煤中的碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,两者的混合物被称为“水煤气”,这个过程发生的是化学变化,D项错误。
4.下图是实验室干馏煤的装置图。
(1)指出图中仪器名称:
a. ,c. 。
(2)仪器d的作用是 ,c中液体有粗氨水和 ,其中无机物里溶有氨,可用 检验出来。有机物可以通过 的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体主要成分有 等(填化学式),火焰呈淡蓝色。
答案:(1)酒精喷灯 U形管
(2)盛装冷水对蒸气进行冷却 煤焦油 酚酞溶液(答案合理即可) 分馏
(3)H2、CH4
解析:本题是关于煤干馏的实验,根据煤干馏的主要产品,b中得到的应是焦炭,c中得到的应是粗氨水和煤焦油,e处点燃的应是焦炉气。其中粗氨水中溶有氨,呈碱性,可用酚酞溶液等检验;煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物,应用分馏的方法分离;焦炉气的主要成分有CH4、H2,燃烧时呈淡蓝色火焰。第3课时 煤、石油和天然气的综合利用
课后·训练提升
1.如图是实验室模拟煤的干馏的实验装置(夹持装置已省略)。下列叙述错误的是( )。
A.实验过程中发生了化学变化
B.液体X的pH>7,液体Y是黑色黏稠状的煤焦油
C.气体Z易燃,可还原CuO,也可使溴水褪色
D.液体Y是一种纯净物
答案D
解析煤的干馏产物有NH3,易溶于水而呈碱性,pH>7,同时还生成了煤焦油,它的主要化学成分为芳香族化合物,是难溶于水的黏稠液体。煤干馏的气体产物中的氢气、一氧化碳具有还原性,可以还原CuO,气体产物中的C2H4可使溴水褪色。
2.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是( )。
A.煤和水煤气均是可再生能源
B.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物
C.①是将煤在空气中加强热使其分解的过程
D.B为甲醇或乙酸时,原子利用率均达到100%
答案D
解析煤属于不可再生能源,A项错误;煤的主要组成元素是碳,苯、甲苯、二甲苯是煤的干馏得到的产物,B项错误;煤的干馏指煤在隔绝空气条件下加热、分解,生成焦炭、煤焦油、粗苯、焦炉气等产物的过程,C项错误;水煤气的成分是H2和CO,甲醇CH4O,可以写成(H2)2·CO,乙酸C2H4O2,可以写成(H2)2·(CO)2,原子利用率均达到100%,D项正确。
3.下列说法不正确的是( )。
A.煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
B.煤可与水蒸气反应制成水煤气,水煤气的主要成分为CO和H2
C.汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物
D.以石油、煤和天然气为原料,可生产塑料、合成橡胶和合成纤维
答案C
解析水煤气的主要成分为CO和H2,B项正确;植物油是由C、H、O三种元素组成的有机物,不属于碳氢化合物,C项错误。
4.蒸馏、分馏和干馏是化工生产中的三种生产工艺,下列有关说法正确的是( )。
A.三种工艺均需采用加热和冷却装置
B.实验室中进行这三种操作时均需在蒸馏烧瓶中进行
C.三种工艺均是物理变化过程
D.三种工艺均是化学变化过程
答案A
解析蒸馏、分馏和干馏这三种工艺均需采用加热和冷却装置,蒸馏、分馏属于物理过程,干馏是化学过程,A项正确,C、D两项错误;实验室中进行这三种操作时,蒸馏、分馏均需在蒸馏烧瓶中进行,而煤的干馏需要在耐高温的仪器中进行,B项错误。
5.(1)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)。
(2)裂化汽油中除含有C5~C11的烷烃外,还含有C5~C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物,实验步骤如下。
①先逐滴加入 ,振荡,如果看到 ,则证明有 存在。
②继续逐滴加入 至 为止,静置、分液,取分液后的裂化汽油样品,再加入 振荡,如果看到 ,则证明裂化汽油中有 存在。
答案(1)①CaSO3 NaOH ②SO2+2OH-S+H2O ③污染物零排放(合理即可)
(2)①溴水 溴水褪色 烯烃 ②溴水 不再褪色 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 苯的同系物
解析(1)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,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,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,上述流程的优点是过程中不产生污染性物质,污染物零排放。
(2)因为烯烃可使溴水、酸性KMnO4溶液褪色,而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液褪色,根据这一性质差异,则先用溴水检验烯烃的存在,再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。①向样品中逐滴加入溴水,振荡,如看到溴水褪色,则证明有烯烃存在。②继续逐滴加溴水至不再褪色为止,静置、分液,向分液后的裂化汽油样品中加入酸性KMnO4溶液,如果紫色褪去,则证明有苯的同系物存在。
