人教版高中化学选修二教学讲义，复习补习资料（巩固练习）：08石油、煤和天然气的综合利用(提高)
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选修二教学讲义，复习补习资料（巩固练习）：08石油、煤和天然气的综合利用(提高) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 92.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2019-12-24 21:15:37 | ||
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文档简介
石油、煤和天然气的综合利用
【学习目标】
1、了解煤和石油综合利用的最新进展；
2、了解天然气综合利用的最新进展。
【巩固练习】
一、选择题
1．（2019
武汉检测）实验室制乙烯和石油分馏实验，相同之处是（双选）（
）。
A．都需要加热
B．都需要加沸石或碎瓷片
C．都需要冷凝器
D．温度计的水银球都要插入溶液中
2．下列变化，属于物理变化的是( )
A．炭化
B．裂化
C．分馏
D．干馏
3．为了更好地解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃煤的燃烧效率，另一方面寻找能源，以下做法不能提高燃烧效率的是( )
A．煤的气化与液化
B．液体燃料呈雾状喷出
C．通入大量的空气
D．将煤粉碎
4．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是( )
A．提高汽油燃烧效率
B．降低汽油成本
C．避免污染大气
D．铅资源短缺
5．在下列各种石油的加工处理过程中，属于裂化过程的是( )
A．分离汽油和煤油
B．将重油分离为润滑油等
C．十六烷变为辛烷和辛烯
D．将直链烃变为芳香烃
6．下列说法中正确的是(多选)( )
A．煤是各种芳香烃组成的混合物
B．煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化合物、碳氧化合物和烟尘等污染物
C．煤是以单质碳为主的复杂混合物
D．以煤为主要原料，不仅可以合成甲醇，还可以加工成高级汽油
7．下列物质中不能用于萃取溴水中的溴的是(多选)( )
A．直馏汽油
B．己烯
C．酒精
D．己烷
8．（2019
北京朝阳）下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是（
）。
A．石油裂解得到的汽油是纯净物
B．石油产品都可用于聚合反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
9．某混合气体通过溴水(使其褪色)，再通过灼热的氧化铜(使其由黑色变红色)，再通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色)，再通过澄清石灰水(石灰水由澄清变浑浊，再变澄清)，最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈蓝色，这种混合气体是( )
A．水煤气
B．焦炉煤气
C．石油液化气
D．高炉煤气
10．利用合成气(H2＋CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。下列表述正确的是( )
①以合成气为原料的反应都是化合反应 ②改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物 ③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成 ④从合成气出发生产液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径 ⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水
A．①②④
B．②③④
C．②④⑤
D．③④⑤
二、填空题
1．煤干馏制得的煤焦油中含一种烃A，A的相对分子质量为128，则其分子式可能是________或________。若A是易升华的块状晶体(芳香烃)，则其结构简式可能为________。
2．下图为实验室干馏煤的装置图，请回答下列问题：
(1)指出图中各仪器的名称：a________；b：________；c：________；d：________。
(2)装置c的作用是________，d中的液体有________和________。其中的无机物里溶有________，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。在170～230
℃时可得到________，加热到230
℃以上可以得到________。
(3)e处点燃的气体主要是________，火焰的颜色是________色。
3．（2019
湛江模拟）如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料1：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。
资料2：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图所示，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，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。
（1）该装置仪器连接的顺序遵循的原则为________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________，装置中较长导管的作用是________。
（2）试管Ⅱ中少量液体凝结说明________。
（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）石油裂化的目的是________。
4．“汽车尾气污染”已备受世人关注。汽车内燃机中，汽油汽化后与空气按一定比例混合进入汽缸，被引擎用电火花点燃。燃烧使汽缸内温度迅速升高，气体体积急剧膨胀，由此产生的压力推动活塞运动。燃烧时产生的有害气体通过尾气排出，造成大气污染。为简化讨论，以辛烷(C8H18)代表汽油的成分，并设空气中O2占1/5体积。请回答下列问题：
(1)设辛烷气与空气的体积比(相同条件下)为a，要使辛烷完全燃烧，a的最小值为(用小数表示，设此最小值为a′)________。
(2)若辛烷气与空气的体积比大于a′则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是(写分子式)________。
(3)若辛烷气与空气的体积比小于a′，则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是(写分子式)________，产生这种气体的反应方程式是__________________________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1．AB
【解析】对两套实验装置需详细了解。制乙烯不需冷凝器，石油的分馏实验不能把温度计的水银球插入反应混合物中，而是插在蒸馏烧瓶支管口附近。
2．C
【解析】分馏只是利用混合物中各物质沸点不同将它们分离开，并没有新物质生成，属物理变化。其他变化都有新物质生成，属于化学变化。
3．C
【解析】A、B、D都是通过改变燃料的状态，来增大反应物的接触面积，使其充分燃烧；C通入大量空气，也能使燃料充分燃烧，但大量气体逸出时会带走热量。
4．C
【解析】凡汽油燃烧，都会产生污染，不管是否含铅。含铅汽油防爆震，但铅作为重金属，易引起大气污染。
5．C
【解析】裂化是在一定条件下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，C属于此变化。A、B属于分馏，D属于催化重整，故A、B、D均不符合题意。
6．BD
【解析】煤是由复杂的无机物和有机物组成，除主要含有C元素外，还含有H、O、S、N等元素，但不含碳单质和简单的有机物，因此A、C是错误的。煤燃烧会产生大量的二氧化硫等污染物，所以B正确。
7．BC
【解析】本题主要考查学生是否理解了萃取剂的选择原则。能从溴水中萃取溴的物质必须满足下列条件：(1)与溴不发生反应；(2)与水互不相溶；(3)溴在萃取剂中比在水中易溶。显然，己烯和酒精不能用于萃取溴水中的溴。
8．C
【解析】本题考查化石燃料加工方面的知识。石油裂解得到的汽油属于混合物，A错误：石油产品中含有烷烃，它们不能发生聚合反应，B错误；天然气的主要成分是甲烷，属于清洁能源，C正确；水煤气的主要成分是CO和H2，是煤的气化产物，D错误。
9．B
【解析】水煤气主要成分为CO、H2等，焦炉煤气主要成分为H2、CH4、C2H4、CO等，石油液化气主要成分为C3H4、C4H10，高炉煤气主要成分为CO2、CO、N2等。能符合题意的气体只有焦炉煤气。
10．B
【解析】以合成气为原料的反应不一定都是化合反应，①错；以合成气为原料的反应产物中可能有烯烃和水，这可通过题设条件来判断，⑤错。
二、填空题
1．C9H20 C10H8
【解析】本题考查烃的化学式与相对分子质量的关系以及如何根据相对分子质量推导化学式。烃是由碳氢两种元素组成的有机物，CH2是烃骨架的基础，CH2的式量是14，若用烃的相对分子质量被14除后，正好除尽的是烯烃或环烷烃，若除不尽，余2的是烷烃；加2就可除尽的是炔烃及其同系物。本题是相对分子质量为128的烃，除以14后，商为9余2，就可确定是烷烃C9H20，然后我们又可考虑分子中减少或增加1个碳原子，同时必然增加或减少12个氢原子，此时C10H8符合题意，又因为A是易升华的片状晶体，所以是萘。
2．(1)酒精喷灯 铁管 烧杯 U形管
(2)冷水浴 煤焦油 粗氨水 氨 酚酞 分馏 酚类和萘 更复杂的芳香族化合物(如蒽)
(3)CH4、H2 淡蓝
【解析】煤干馏是将煤隔绝空气加强热使其发生分解的过程，煤干馏后得到焦炭、煤焦油、焦炉气和出炉煤气。
3．（1）从下往上，从左往右检验装置的气密性
导气、冷凝气体
（2）裂化生成了5个碳原子以上的烃
（3）裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
（4）不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应
（5）C20H42C10H20+C10H22
（6）为了获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量
【解析】仪器连接的顺序应遵循：从下往上，从左往右的原则。装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用。依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：
C20H42C10H20+C10H22
C10H22C5H12+C5H10
C5H12C2H4+C3H8
C5H12CH4+C4H8
试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了5个碳原子以上的烃，因为常温、常压下，5个碳原子以上的烃大都呈液态，试管Ⅲ中KMnO4溶液褪色，说明生成了常温、常压下呈气态的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用于溴的萃取；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量。
4．(1)0.016
(2)CO
(3)NO3 N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2
【解析】(1)辛烷完全燃烧时的化学方程式为：
2C8H18＋25O216CO2＋18H2O
(设C8H18为a
L)每升辛烷完全燃烧需O2为L，需空气为×5
L，即a′＝＝0.016。
(2)若a>0.016时，辛烷过量，则辛烷不能充分燃烧，尾气中会增加CO。
(3)若a<0.016时，O2过量，即空气过量，由于放电条件下空气中的N2被氧化成NO，进而生成NO2，故NO2气体增多。反应方程式：N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2。
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【学习目标】
1、了解煤和石油综合利用的最新进展；
2、了解天然气综合利用的最新进展。
【巩固练习】
一、选择题
1．（2019
武汉检测）实验室制乙烯和石油分馏实验，相同之处是（双选）（
）。
A．都需要加热
B．都需要加沸石或碎瓷片
C．都需要冷凝器
D．温度计的水银球都要插入溶液中
2．下列变化，属于物理变化的是( )
A．炭化
B．裂化
C．分馏
D．干馏
3．为了更好地解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃煤的燃烧效率，另一方面寻找能源，以下做法不能提高燃烧效率的是( )
A．煤的气化与液化
B．液体燃料呈雾状喷出
C．通入大量的空气
D．将煤粉碎
4．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是( )
A．提高汽油燃烧效率
B．降低汽油成本
C．避免污染大气
D．铅资源短缺
5．在下列各种石油的加工处理过程中，属于裂化过程的是( )
A．分离汽油和煤油
B．将重油分离为润滑油等
C．十六烷变为辛烷和辛烯
D．将直链烃变为芳香烃
6．下列说法中正确的是(多选)( )
A．煤是各种芳香烃组成的混合物
B．煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化合物、碳氧化合物和烟尘等污染物
C．煤是以单质碳为主的复杂混合物
D．以煤为主要原料，不仅可以合成甲醇，还可以加工成高级汽油
7．下列物质中不能用于萃取溴水中的溴的是(多选)( )
A．直馏汽油
B．己烯
C．酒精
D．己烷
8．（2019
北京朝阳）下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是（
）。
A．石油裂解得到的汽油是纯净物
B．石油产品都可用于聚合反应
C．天然气是一种清洁的化石燃料
D．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
9．某混合气体通过溴水(使其褪色)，再通过灼热的氧化铜(使其由黑色变红色)，再通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色)，再通过澄清石灰水(石灰水由澄清变浑浊，再变澄清)，最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈蓝色，这种混合气体是( )
A．水煤气
B．焦炉煤气
C．石油液化气
D．高炉煤气
10．利用合成气(H2＋CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。下列表述正确的是( )
①以合成气为原料的反应都是化合反应 ②改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物 ③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成 ④从合成气出发生产液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径 ⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水
A．①②④
B．②③④
C．②④⑤
D．③④⑤
二、填空题
1．煤干馏制得的煤焦油中含一种烃A，A的相对分子质量为128，则其分子式可能是________或________。若A是易升华的块状晶体(芳香烃)，则其结构简式可能为________。
2．下图为实验室干馏煤的装置图，请回答下列问题：
(1)指出图中各仪器的名称：a________；b：________；c：________；d：________。
(2)装置c的作用是________，d中的液体有________和________。其中的无机物里溶有________，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。在170～230
℃时可得到________，加热到230
℃以上可以得到________。
(3)e处点燃的气体主要是________，火焰的颜色是________色。
3．（2019
湛江模拟）如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料1：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。
资料2：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图所示，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，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。
（1）该装置仪器连接的顺序遵循的原则为________，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是________，装置中较长导管的作用是________。
（2）试管Ⅱ中少量液体凝结说明________。
（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）石油裂化的目的是________。
4．“汽车尾气污染”已备受世人关注。汽车内燃机中，汽油汽化后与空气按一定比例混合进入汽缸，被引擎用电火花点燃。燃烧使汽缸内温度迅速升高，气体体积急剧膨胀，由此产生的压力推动活塞运动。燃烧时产生的有害气体通过尾气排出，造成大气污染。为简化讨论，以辛烷(C8H18)代表汽油的成分，并设空气中O2占1/5体积。请回答下列问题：
(1)设辛烷气与空气的体积比(相同条件下)为a，要使辛烷完全燃烧，a的最小值为(用小数表示，设此最小值为a′)________。
(2)若辛烷气与空气的体积比大于a′则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是(写分子式)________。
(3)若辛烷气与空气的体积比小于a′，则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是(写分子式)________，产生这种气体的反应方程式是__________________________。
【参考答案与解析】
一、选择题
1．AB
【解析】对两套实验装置需详细了解。制乙烯不需冷凝器，石油的分馏实验不能把温度计的水银球插入反应混合物中，而是插在蒸馏烧瓶支管口附近。
2．C
【解析】分馏只是利用混合物中各物质沸点不同将它们分离开，并没有新物质生成，属物理变化。其他变化都有新物质生成，属于化学变化。
3．C
【解析】A、B、D都是通过改变燃料的状态，来增大反应物的接触面积，使其充分燃烧；C通入大量空气，也能使燃料充分燃烧，但大量气体逸出时会带走热量。
4．C
【解析】凡汽油燃烧，都会产生污染，不管是否含铅。含铅汽油防爆震，但铅作为重金属，易引起大气污染。
5．C
【解析】裂化是在一定条件下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，C属于此变化。A、B属于分馏，D属于催化重整，故A、B、D均不符合题意。
6．BD
【解析】煤是由复杂的无机物和有机物组成，除主要含有C元素外，还含有H、O、S、N等元素，但不含碳单质和简单的有机物，因此A、C是错误的。煤燃烧会产生大量的二氧化硫等污染物，所以B正确。
7．BC
【解析】本题主要考查学生是否理解了萃取剂的选择原则。能从溴水中萃取溴的物质必须满足下列条件：(1)与溴不发生反应；(2)与水互不相溶；(3)溴在萃取剂中比在水中易溶。显然，己烯和酒精不能用于萃取溴水中的溴。
8．C
【解析】本题考查化石燃料加工方面的知识。石油裂解得到的汽油属于混合物，A错误：石油产品中含有烷烃，它们不能发生聚合反应，B错误；天然气的主要成分是甲烷，属于清洁能源，C正确；水煤气的主要成分是CO和H2，是煤的气化产物，D错误。
9．B
【解析】水煤气主要成分为CO、H2等，焦炉煤气主要成分为H2、CH4、C2H4、CO等，石油液化气主要成分为C3H4、C4H10，高炉煤气主要成分为CO2、CO、N2等。能符合题意的气体只有焦炉煤气。
10．B
【解析】以合成气为原料的反应不一定都是化合反应，①错；以合成气为原料的反应产物中可能有烯烃和水，这可通过题设条件来判断，⑤错。
二、填空题
1．C9H20 C10H8
【解析】本题考查烃的化学式与相对分子质量的关系以及如何根据相对分子质量推导化学式。烃是由碳氢两种元素组成的有机物，CH2是烃骨架的基础，CH2的式量是14，若用烃的相对分子质量被14除后，正好除尽的是烯烃或环烷烃，若除不尽，余2的是烷烃；加2就可除尽的是炔烃及其同系物。本题是相对分子质量为128的烃，除以14后，商为9余2，就可确定是烷烃C9H20，然后我们又可考虑分子中减少或增加1个碳原子，同时必然增加或减少12个氢原子，此时C10H8符合题意，又因为A是易升华的片状晶体，所以是萘。
2．(1)酒精喷灯 铁管 烧杯 U形管
(2)冷水浴 煤焦油 粗氨水 氨 酚酞 分馏 酚类和萘 更复杂的芳香族化合物(如蒽)
(3)CH4、H2 淡蓝
【解析】煤干馏是将煤隔绝空气加强热使其发生分解的过程，煤干馏后得到焦炭、煤焦油、焦炉气和出炉煤气。
3．（1）从下往上，从左往右检验装置的气密性
导气、冷凝气体
（2）裂化生成了5个碳原子以上的烃
（3）裂化生成了碳原子数小于5的烯烃
（4）不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应
（5）C20H42C10H20+C10H22
（6）为了获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量
【解析】仪器连接的顺序应遵循：从下往上，从左往右的原则。装入药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用。依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：
C20H42C10H20+C10H22
C10H22C5H12+C5H10
C5H12C2H4+C3H8
C5H12CH4+C4H8
试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了5个碳原子以上的烃，因为常温、常压下，5个碳原子以上的烃大都呈液态，试管Ⅲ中KMnO4溶液褪色，说明生成了常温、常压下呈气态的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用于溴的萃取；从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是为了获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量。
4．(1)0.016
(2)CO
(3)NO3 N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2
【解析】(1)辛烷完全燃烧时的化学方程式为：
2C8H18＋25O216CO2＋18H2O
(设C8H18为a
L)每升辛烷完全燃烧需O2为L，需空气为×5
L，即a′＝＝0.016。
(2)若a>0.016时，辛烷过量，则辛烷不能充分燃烧，尾气中会增加CO。
(3)若a<0.016时，O2过量，即空气过量，由于放电条件下空气中的N2被氧化成NO，进而生成NO2，故NO2气体增多。反应方程式：N2＋O22NO,2NO＋O2===2NO2。
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