微专题(九) 煤、石油、天然气的综合利用
1．煤、石油、天然气在日常生活和国民经济中占有极为重要的地位，下列说法正确的是( )
A．汽油都是石油的分馏产品，乙烯是石油的裂化产品
B．由煤干馏所得的1 mol焦炭，最多可获得合成氨所需的H2 2 mol
C．我国西气东输的目的只是为了改善上海等地空气质量
D．利用石油裂解产品丙烯合成高分子聚合物，其原子利用率为100%
答案 D
解析 石油裂化也可得到汽油，且乙烯是石油裂解的产物，A错误；煤干馏所得的焦炭是混合物，1 mol碳和1 mol水蒸气反应生成1 mol H2，B错误；西气东输具有综合效应，其目的不仅仅是改善空气质量，对西部地区的开发建设也有积极意义，C错误；CH3CH===CH2发生加聚反应生成聚丙烯，原子利用率为100%，D正确。
2．下列说法中正确的是( )
A．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
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 煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油或出炉煤气中能分离出来苯和甲苯；煤在隔绝空气加强热的情况下分解的过程称为煤的干馏，而不是在空气中；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；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，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别。
3．(2018·太原高一期末)与石油资源相比，我国的煤炭资源相对比较丰富，加快“煤制油”的发展，对我国社会经济可持续发展有着深远的意义。下图是煤间接液化的典型流程示意图。
请根据上图信息回答下列问题。
(1)煤气化反应的化学方程式是________________________________，该反应是吸热反应，说明反应物总能量________生成物总能量(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)如图中由石油获得相应产品的方法是________。
(3)丁烷是液化石油气的成分之一，它的结构有________种，其中一种的结构简式是________。
答案 (1)C＋H2O(g)CO＋H2 ＜
(2)分馏
(3)2 (或CH3CH2CH2CH3)
4．某市家用燃料的更新经历了如图几个过程：
―→―→
请回答下列问题：
(1)为了使煤充分燃烧，可采取的措施是________________________________________。
(2)煤的气化可产生管道煤气，其主要反应是碳与水蒸气在高温下生成两种常见的可燃性气体，这两种气体是________。
(3)液化石油气的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃烧的化学方程式是__________________。
(4)天然气作燃料比煤更清洁的原因是____________________________________________(答一条即可)。
答案 (1)通入足量的空气，将煤粉碎
(2)CO和H2
(3)C3H8＋5O23CO2＋4H2O
(4)减少了粉尘污染(答案合理即可)
解析 (1)为了使煤充分燃烧，可以通入足量的空气或增大固体表面积(即将煤粉碎)。
(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，即碳与水蒸气在高温条件下反应生成CO和H2。
(3)丙烷完全燃烧生成二氧化碳和水：C3H8＋5O23CO2＋4H2O。
(4)天然气燃烧生成二氧化碳和水，无粉尘污染。
5．已知煤的结构模型如下图所示。
回答下列问题：
(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上____________的重要来源。
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，煤在燃烧过程中提供热量，同时产生大量的________、________等气体物质，造成严重的大气污染。
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物的排放量也减少，同时节煤20%～30%。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其固硫过程：
______________________________、___________________________________。
(4)为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法有________、________、________等。
答案 (1)芳香烃 (2)SO2 氮氧化物 (3)CaCO3CaO＋CO2↑ 2CaO＋2SO2＋O22CaSO4 (4)干馏
气化 液化
解析 从煤的结构模型图可以看出，它是工业上芳香烃的重要来源；煤直接燃烧会产生SO2及氮氧化物而污染大气；石灰石固硫实际上是利用CaCO3分解产生的CaO结合SO2，在煤燃烧时生成CaSO4；煤的干馏、气化、液化等是对煤进行综合利用的重要方法。
化学中的“三馏”和“两裂”
(1)化学“三馏”的比较
名称
原理
特点
干馏
隔绝空气、高温下使物质分解的过程
属于化学变化，产物为混合物
蒸馏
根据液态混合物中各组分沸点不同，加热使某一组分蒸发进行分离
属于物理变化，产物为单一组分的馏出物
分馏
根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离
属于物理变化，产物为沸点相近的各组分组成的混合物
(2)化学“两裂”的比较
名称
定义
目的
裂化
在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
裂解
在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃，属于深度裂化
获得短链不饱和烃
微专题(八) 化工生产工艺流程分析(以海水资源为背景)
1．审题的方法与程序
(1)从题干中获取有用信息，了解生产的产品。
(2)整体阅读流程图，辨别出预处理、反应、提纯、分离等阶段。
(3)分析流程中的每一个步骤，从几个方面了解流程：反应物是什么；发生了什么反应；该反应造成了什么后果；对制取产品有什么作用。抓住一个关键点：一切反应或操作都是为获得产品而服务的。
(4)从问题中获取信息，帮助解题。
2．解题的思路与模板
(1)解题思路
明确整个流程及每一部分的目的→仔细分析每步反应发生的条件以及得到的产物的物理或化学性质→结合基础理论与实际问题思考→注意答题的模式与要点。
(2)解题模板
1．(2018·河北衡水中学期中)已知海水中的溴含量约为65 mg·L－1，从海水中提取溴的工业流程如下：
(1)上述步骤Ⅰ中已获得游离态的溴，步骤Ⅱ又将其转化成化合态的溴，目的是__________________。
(2)步骤Ⅱ通入热空气吹出Br2，利用了溴的________(填序号)。
A．氧化性 B．还原性
C．挥发性 D．腐蚀性
(3)步骤Ⅱ中涉及的离子反应如下，请在方框内填入正确的化学计量数：
(4)上述流程中吹出的溴蒸气也可以先用二氧化硫的水溶液吸收，再用氯气氧化，然后进行蒸馏，则溴与二氧化硫的水溶液反应的离子方程式为____________________________。
(5)实验室分离溴还可以用萃取法，下列可以用作溴的萃取剂的有________(填字母)。
A．乙醇 B．四氯化碳
C．裂化汽油 D．苯
答案 (1)富集溴元素 (2)C (3)3 3 1 5 3
(4)SO2＋Br2＋2H2O===4H＋＋2Br－＋SO (5)BD
解析 (1)由于海水中Br－的浓度低，故步骤Ⅱ的目的是富集溴元素。(2)溴单质易挥发。(5)乙醇与水互溶，不能作为溴的萃取剂；裂化汽油中含有不饱和烃，能与溴单质发生反应，不能作为溴的萃取剂。
2．我国拥有很长的海岸线，具有丰富的海洋资源，以海水为原料的盐化工是我国的重要产业。盐卤是海水晒盐后的富含镁盐的溶液，其中除含镁盐外，还含有其他盐类(如图甲所示)。盐卤在食品、化工等方面具有广泛的用途。请解答下列与盐卤有关的题目：
(1)根据图甲所示，写出盐卤中含量最多的两种盐的化学式：________________、________________________________________________________________________。
(2)图乙是盐卤中某些物质的溶解度曲线，已知t1 ℃时，MgSO4和KCl的溶解度分别为M、N，则它们溶解度大小的关系为________；将盐卤加热到t2 ℃以上，根据溶解度曲线，首先析出的晶体应是________。
(3)化工厂利用卤水生产金属镁的工艺流程如图所示：
“操作①”的目的是将氢氧化镁沉淀分离出来，操作①的名称是________。氢氧化镁与试剂B反应的化学方程式为__________________________________________________。操作②的名称是________。该方法的优点为___________________________________。
(4)用电解法制备金属镁，两位同学分别设计了下面的两种方法。
甲：电解熔融的氧化镁
乙：电解熔融的氯化镁
其中同学________(填“甲”或“乙”)能够成功地制备金属镁，假设生产过程中镁元素没有损失，则100 g卤水可制备镁________ g。
答案 (1)NaCl MgCl2 (2)M＝N MgSO4 (3)过滤
Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O 蒸发、结晶 就地取材，节约资源，降低成本 (4)乙 4.8
解析 (1)从甲图中可以看出1 000 g盐卤中含有的NaCl、MgCl2、MgSO4、KCl分别为163.0 g、142.5 g、60.0 g、22.0 g。由此可见，含量最多的是NaCl、MgCl2。
(2)在t1 ℃时，KCl和MgSO4的溶解度曲线相交；t2 ℃以后，MgSO4的溶解度随着温度的升高而降低，故升高到一定温度时首先析出的是MgSO4。
(3)分离固体与液体混合物应用过滤方法，而使溶液中的溶质以晶体的形式析出则需要蒸发、结晶。由于就地选用了海边的贝壳为原料来生产CaO，所以节约了资源，降低了生产成本。
(4)制备金属镁应该电解熔融的MgCl2，如果电解氧化镁则耗能大；根据卤水中镁元素守恒，可以得出电解所得到的镁的质量为100 g××＋100 g××＝3.6 g＋1.2 g＝4.8 g。
3．(2019·大连质检)以已经提取出氯化钠、溴、镁等化学物质的富碘卤水为主要原料，采用如图所示的工艺流程生产单质碘。
(1)写出乙、丁溶液中溶质的化学式：
乙________________，丁________________。
(2)第④步操作中用稀硫酸浸洗的目的是________(填字母)。
A．除去NO B．除去未反应的I－
C．除去未反应的Fe D．除去碱性物质
(3)第⑦步操作中提纯I2的步骤是________、________、________。
(4)实验室检验I2的方法是_____________________________________________。
(5)甲物质见光易变黑，其原因是________________________________(用化学方程式表示)。
答案 (1)FeI2 FeCl3 (2)C (3)萃取 分液 蒸馏
(4)将其加入淀粉溶液中，溶液显蓝色 (5)2AgI2Ag＋I2
解析 题述流程中的反应过程如下所示：
化工生产工艺流程类试题解答方法
(1)抓首尾，看中间：从原料到产品为一条龙的生产工序试题，其关键点是认真分析对比原材料与产品的组成，从中得出将原料转化为产品和除去原材料中所含杂质的基本原理和所用工艺。
(2)用交叉，看分流：有些化工生产选用多组原料，解题关键在于找准中间产品和相互交叉的流水生产线，在分析过程中，抓住中间产品的关联作用，逐一破解。
(3)明目的，读流程：化工工艺流程综合题目一般是关于物质制备，首先明确题目目的是制取什么物质，从题干或问题中获取有用信息，了解产品的性质，并结合基本概念和反应原理分析流程图试题中的元素及化合物知识，从质量守恒原理的角度分析未知物质，寻找解题的突破口。“→”前是投料(反应物)，“→”后是生成物。
(4)看控制，找分离：物质制备工艺都涉及物质的分离提纯，注意制备过程中所需的原料和条件的控制以及物质分离方法的选择(如过滤、萃取、分液、蒸馏等)，尽可能写出主要的化学反应方程式或制备原理。若出现工艺评价内容，从成本、环保、现实等多角度考虑分析即可。
