新教材2023年高中化学第8章化学与可持续发展第1节自然资源的开发利用第2课时煤石油和天然气的综合利用提能作业新人教版必修第二册

第八章第1节第2课时基础达标一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．下列有关煤的叙述正确的是(D)A．煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳、氢元素B．煤在空气中加强热可得焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉气C．推广使用煤液化和气化技术，可减少二氧化碳的排放D．煤气化的主要反应的化学方程式是C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2解析：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素，A项错误；煤的干馏是将煤在隔绝空气的条件下加强热，得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水、粗苯等产品，煤在空气中加强热会燃烧生成二氧化碳，B项错误；推广使用煤液化和气化技术，可减少二氧化硫等有害气体的排放，C项错误；煤气化的主要反应的化学方程式为C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2，D项正确。2．有关煤的叙述中不正确的是(B)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3．C8H18在一定条件下受热可完全裂解生成CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C4H8五种气体的混合气，此混合气对相同条件下氢气的相对密度为(C)A．38 B．57C．19 D．无定值4．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(D)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1mol焦炭，最多可获得合成氨所需的H21molC．我国西气东输只是为了改善上海等地空气质量D．煤干馏所得的焦炉气主要成分有H2、CH4、C2H4和CO等5．蒸馏、分馏和干馏是化工生产的三种生产工艺，下列有关说法正确的是(A)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正确，C、D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错误。6．煤的气化是煤高效、洁净利用的途径之一。如图所示为加热某地煤样所得的煤气组成及其体积分数随温度变化的曲线图。由图可知该煤气中(B)A．只含有碳、氢两种元素B．所含的有机物是CH4、CnHmC．CO体积分数大于CH4体积分数D．低温有助于提高H2的含量二、非选择题7．用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下：根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题：(1)由CH2=CH2制得有机物A的化学反应类型是加成反应。(2)丙烯醛(CH2=CHCHO)中含有的官能团为碳碳双键、醛基(填名称)。(3)A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是CH2=CHCOOH＋CH3CH2OHeq\o(,\s\up7(浓H2SO4),\s\do5(△))CH2=CHCOOCH2CH3＋H2O。该反应的类型是取代反应(或酯化反应)。(4)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化剂))CH2—CH2。解析：(1)有机物A为CH2=CH2，与H2O的加成产物为CH3CH2OH，故为加成反应。(2)注意官能团有两个，碳碳双键和醛基。(3)A与B分别含—OH和—COOH，它们可发生酯化反应生成丙烯酸乙酯。(4)乙烯生成聚乙烯为乙烯的加聚反应。8．煤是一种常用燃料。由于煤燃烧产生的废气中含有SO2、CO、NO2和NO等多种有害气体和烟尘，会对环境造成污染，因此需要对煤进行加工后再燃烧，或将废气净化后再排放。(1)煤的气化和液化能提高煤的利用率，又能减少有害气体的排放。写出煤气化的主要反应的化学方程式：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2；煤液化是化学(填“物理”或“化学”)变化。(2)煤的干馏是煤综合利用的重要途径。煤干馏时得到的固体产品是焦炭，其用途是可作燃料及工业原料。(3)将煤直接进行燃烧，造成环境污染的主要方面之一是形成硝酸型酸雨。写出有关物质转化为硝酸的化学方程式：2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。(4)向煤中添加生石灰是燃煤脱硫的一种方法，而且能变废为宝，用化学方程式表示反应原理：CaO＋SO2=CaSO3，2CaSO3＋O2=2CaSO4。能力提升一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)1.如图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是(AD)A．图示实验中发生的是物理变化B．实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等C．气体Z易燃，可以还原氧化铜D．液体Y是一种纯净物解析：煤的干馏是化学变化，A项错误；所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、粗氨水、焦炭等，焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜，且易燃，C项正确；氨水的pH>7，煤焦油居于水层以下，粗苯密度小于水，在上层，故B项正确；煤焦油中含有多种物质，属混合物，D项错误。2．“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧(氧气用空气代替)来提供的：C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃),\s\do5())CO2。下列关于该过程的说法不正确的是(B)A．煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失C．煤气化后作为燃料，燃烧充分，利用率高D．上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体解析：虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的利用率高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C项正确；D项，因反应C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2中的氧气用空气代替，故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等，除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2，正确。二、非选择题3．如图所示为实验室模拟工业上催化裂化的装置示意图，试回答下列问题。(1)工业上石油裂化的主要目的是提高汽油的产量。(2)A中氧化铝的作用是催化剂，B中冷水的作用是使裂化汽油冷凝为液体。(3)C中得到的液体具有汽油的气味，该液体能(填“能”或“不能”，下同)通过化学反应使溴水褪色，而通过石油分馏得到的汽油不能通过化学反应使溴水褪色。(4)D中酸性高锰酸钾溶液褪色，说明石蜡裂化时除有液态不饱和烃生成外，还有气态不饱和烃生成。解析：(1)从原油中分馏得到的直馏汽油产量少，故采用裂化的方法来提高汽油的产量。(2)石蜡的裂化需要在催化剂的作用下进行，故氧化铝作催化剂，由于裂化的温度较高，裂化后得到的是气态产物，用冷水冷却得到液态汽油。(3)由于裂化汽油中有不饱和烃，故能发生加成反应使溴水褪色；通过石油分馏得到的汽油中不含烯烃等不饱和烃，故不能通过化学反应使溴水褪色。(4)由于D中酸性高锰酸钾溶液褪色，说明有气态不饱和烃生成。4．煤气化是有效利用化石能源的手段之一，有关反应为①C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2、②CO＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(一定条件))CO2＋H2，获得的气体称为水煤气。某研究性学习小组为探究气体的成分，进行了如下实验。【实验】使水蒸气通过灼热的焦炭，收集反应后流出的气体。【提出假设】对气体的成分提出了三种假设。假设1：该气体是CO、H2、H2O。假设2：该气体是CO2、H2、H2O。(1)假设3：该气体是CO、H2、H2O、CO2。【设计实验方案，验证假设】拟用图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，验证上述假设3。(加热装置和导管等在图中略去，实验前装置内部的空气已经排尽)(2)按气流从左至右连接各仪器，用题中小写字母表示接口的连接顺序(仪器可重复使用)：混合气→dc→ij→gh→ef→ab(或ba)→dc→ij。(3)仪器A中需加入药品的名称是氧化铜(或其他合理答案)，其中反应的化学方程式可能有CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2O、CuO＋COeq\o(=,\s\up7(△))Cu＋CO2(与前一空对应即可)。(4)仪器B中需加入药品的名称是无水硫酸铜，其作用是检验气体中是否有水。【思考与交流】(5)本实验的尾气需要处理，处理的方法为可在装置最后的导气管口放一燃着的酒精灯将气体燃烧(或其他合理答案)。解析：(1)根据反应原理，混合气体的组成存在三种情况，第三种情况的气体组成为CO、H2、H2O、CO2。(2)为了验证混合气中含CO、H2、H2O、CO2，实验仪器的先后连接顺序为检验水→检验二氧化碳→除掉二氧化碳→除掉水→还原装置→检验水→检验二氧化碳，仪器连接顺序为混合气体→dc→ij→gh→ef→ab(或ba)→dc→ij。(3)仪器A用于氧化氢气或一氧化碳