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第八章 化学与可持续发展
2
2门世2有
3厚
3.石油的综合利用
(1)加工方法。
组成
→由多种
组成的混合物
分馏
分馏可得到
等轻质油
磊
目的：为了提高轻质油，特别是
汽油的产量
催化剂
原理示例：C12H26
裂化
加热、加压
加工方法
C6H14+C6H12
目的：为了获得
等化工原料
裂解
催化剂
原理示例：C4Ho
加热、加压
CH4+
催化
催化剂
重整
CaH10
C2H4+
加热、加压
概念：石油在
和
的
作用下，可以通过结构的调整，
使
转化为
课堂建构
干馏
能源
分馏
气化
煤
天然气
石油
裂化
液化
合成材料
裂解第一节 自然资源的开发利用
课时3 煤、石油和天然气的综合利用
(一)基础巩固
1.(2024·全国甲卷)人类对能源的利用经历了柴薪、煤炭和石油时期,现正向新能源方向高质量发展。下列有关能源的叙述错误的是 ( )
A.木材与煤均含有碳元素
B.石油裂化可生产汽油
C.燃料电池将热能转化为电能
D.太阳能光解水可制氢
答案:C
2.天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者更大。下列叙述:①天然气与煤、石油相比是较洁净的能源;②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一;④甲烷可用于制造合成氨的原料气;⑤用甲烷可生成CCl4;⑥甲烷易完全燃烧,故燃烧甲烷时不必保持空气流通。其中正确的是 ( )
A.①②③ B.③④⑤⑥
C.①②④⑤ D.①②③④⑤
答案:C
3.(2023·广东学业水平考试)下列说法错误的是 ( )
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C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物
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:煤中不含苯和甲苯,可以通过煤干馏发生化学反应制得苯和甲苯,故D项错误。
答案:D
4.在石油工业中,将重油制成乙烯的方法是 ( )
A.裂化 B.裂解
C.干馏 D.分馏
答案:B
5.下列有关石油、天然气的说法正确的是 ( )
A.天然气的主要成分能与氯气发生取代反应
B.石油的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志
C.石油的分馏、煤的气化均属于化学变化
D.石油、天然气、风能和太阳能均属于不可再生能源
解析:天然气的主要成分是CH4,在光照条件下能与Cl2发生取代反应,A项正确;乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志,B项错误;石油的分馏是利用组分沸点不同,属于物理变化,煤的气化属于化学变化,C项错误;石油、天然气属于不可再生能源,风能、太阳能属于可再生能源,D项错误。
答案:A
6.下图是实验室干馏煤的装置图。
(1)指出图中仪器名称:a. ,d. 。
(2)仪器d的作用是 , c中液体有 和 ,其中无机化合物里溶有 ,可用 检验出来。有机化合物可以通过 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 (填化学式),火焰的颜色是 。
答案: (1)酒精喷灯 烧杯 (2)盛装冷水对蒸气进行冷却
粗氨水 煤焦油 氨 酚酞溶液 分馏 (3)H2、CH4、CH2CH2、CO 淡蓝色
(二)拓展提高
7.我国《可再生能源法》倡导碳资源的高效转化及循环利用(如图所示)。下列做法与上述理念相违背的是 ( )
A.大力发展煤的气化及液化技术
B.以CO2为原料生产可降解塑料
C.将秸秆进行加工转化为乙醇燃料
D.加快石油等不可再生能源的开采和使用
解析:大力发展煤的气化及液化技术获得清洁燃料和多种化工原料,以实现煤的综合利用,A项不符合题意;以CO2为原料生产可降解塑料,可以实现碳资源的高效转化及循环利用,B项不符合题意;将秸秆进行加工转化为乙醇燃料,变废为宝,可以实现碳资源的高效转化及循环利用,C项不符合题意;石油属于不可再生能源,应合理、节制地开采和使用,因此加快石油等不可再生能源的开采和使用,与“碳资源的高效转化及循环利用”的理念相违背,D项符合题意。
答案:D
8.由于我国煤储藏量相对比石油和天然气丰富,能源消费以煤为主。将原煤作为燃料燃烧,既严重污染环境,效率又不高,因而国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”,其原理之一是先将煤与水蒸气反应制得水煤气(CO和H2),再催化合成甲醇或烃类等液态能源。
(1)用CO与H2合成甲醇的化学方程式是 。
(2)用CO与H2合成烃(CnHm)的化学方程式是 。
(3)气化和液化的优点是 。
解析: (1)(2)结合原子守恒配平化学方程式。(3)煤进行气化和液化的优点是原料全部被产品消纳或原料全部转化为产品或原子利用率100%等,实现“零排放”或“不对环境造成污染”等。
答案: (1)CO+2H2CH3OH
(2)nCO+H2CnHm+nH2O
(3)使煤变成清洁能源,提高煤的燃烧效率
9.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。由水蒸气与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 (填化学式,下空同)和氢气,②和氢气;提出以上猜想的依据是 。
(3)设计实验:请从图示装置中选择一种,设计简单的实验证明猜想。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。
解析: (1)生产水煤气时,燃料层的温度会下降,说明碳与水蒸气的反应是吸热反应。(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,因此可以做出两个猜想,水煤气的成分可能是:①一氧化碳和氢气;②二氧化碳和氢气。提出以上猜想的依据是,化学反应前后,C、H、O三种元素种类不变。(3)二氧化碳一般用澄清石灰水检验,观察石灰水是否变浑浊即可。(4)如果澄清石灰水不变浑浊,成分可能是CO和氢气;如果澄清石灰水变浑浊,成分可能是CO2和氢气。
答案: (1)碳与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)
(三)挑战创新
10.Ⅰ.石油分馏塔的示意图如下。a、b、c三种馏分中 (填字母)。
A.a的沸点最高
B.b的熔点最低
C.c的平均相对分子质量最大
D.每一种馏分都是纯净物
Ⅱ.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。已知苯、甲苯、二甲苯不与溴水反应,苯不能使酸性KMnO4溶液褪色,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,用分液漏斗分出 (填“上”或“下”)层的裂化汽油样品,再加入 振荡,如果看到 ,则证明裂化汽油中有 存在。
解析:Ⅰ.根据分馏原理可知从分馏塔各个出口出来的馏分都为混合物,a先分馏出来,c较a、b最后分馏出来,故熔沸点高低顺序为a答案:Ⅰ.C Ⅱ.(1)溴水 溴水褪色 烯烃
(2)溴水 不再褪色 上 酸性KMnO4溶液 溶液褪色 苯的同系物
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