8.1.2煤石油和天然气的综合利用（原卷版）-高一化学学与练（人教版2019）

第2课时煤、石油和天然气的综合利用1．了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义。2．了解煤、石油、天然气综合利用的内容。一、煤、石油的综合利用1．煤的组成煤是由__________和少量__________组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、_____、______等元素。2．煤的综合利用(1)煤的干馏：将煤____________________使之分解的过程，工业上也叫煤的焦化。主要产品：__________(包括焦炉气、粗氨水、粗苯)、__________、__________(2)煤的气化：定义：将煤转化为______________的过程。主要反应：______________________________(3)煤的液化：①直接液化：煤＋H2→__________；②间接液化：煤eq\o(→,\s\up7(气化))CO和H2eq\o(→,\s\up7(催化剂))__________等(4)煤的综合利用的意义①减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的________、________、_______和_______等污染物的排放。②提高煤燃烧的效率；煤的气化、液化都是使煤变成__________的有效途径，煤的__________也有很大的提高。③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的__________原料。3．天然气的成分及应用(1)天然气是一种清洁的化石燃料，主要成分是________，常用作燃料，作为化工原料主要用于__________和生产__________等。(2)天然气水合物是天然气与水在__________、__________条件下形成的类似冰状物质，主要成分是________________，组成可表示为CH4·nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。又称为“可燃冰”。二、石油的综合利用1．石油的组成由多种____________________组成的混合物。2．石油的综合利用(1)分馏概念：利用石油中各组分__________的不同进行分离的过程。目的：获得__________、__________、__________等轻质油。(2)裂化概念：将含碳原子________、沸点________的烃（重油）分裂为含碳原子________、沸点________的烃的过程。目的：提高____________________的产量，特别是__________的产量。原理：C16H34eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do7(加热、加压))____________________。十六烷辛烷辛烯(3)裂解概念：裂解就是深度裂化。目的：获得__________、__________、__________等重要的基本化工原料。原理：C4H10eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do7(加热、加压))CH4＋__________C4H10eq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do7(加热、加压))C2H4＋__________。(4)催化重整概念：石油在________和________的作用下，可以通过结构的调整，使________转化为________。目的：获得_______、________等产品。3．化石能源与合成高分子材料(1)三大合成高分子材料：__________、__________、__________。(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：①乙烯制聚乙烯：________________________________________②丙烯制聚丙烯：________________________________________。►问题一煤和天然气的综合利用【典例1】某实验小组在实验室中用下图模拟煤的干馏，按要求回答相关问题：(1)仪器d的作用是__________________，e处点燃的气体主要有____________________。(2)c中液体分层，其中水层里溶有____________，有机物层可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。【变式练11】我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列叙述错误的是()A．煤的组成元素主要是碳，但煤是混合物B．“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物C．煤之所以能变“油”，是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油D．煤变成成品油需要经过一系列工艺流程，发生复杂的物理、化学变化才能实现【变式练12】有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是()A．煤和水煤气都属于化石燃料B．煤中含有焦炉气、煤焦油、焦炭等物质C．①是将煤在空气中加强热使其分解的过程D．②是煤的气化方式之一►问题二石油的综合利用【典例2】某研究学习小组在实验室中模拟石油的炼制，设计了如图的装置。实验过程中，可观察到b中试管内有少量液体凝结且闻到有汽油的气味，c中试管内酸性高锰酸钾溶液褪色。(1)实验研究小组模拟的是________________(填化工工艺名称)。(2)c中试管内酸性KMnO4溶液褪色，体现了酸性KMnO4溶液的________性。(3)写出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化学方程式：______________________________。(4)实验过程中，装置d中的溴水褪色，写出验证烯烃与溴水的反应是加成反应而不是取代反应的方法：________________________________________________________________________。【归纳小结】(1)煤的干馏、气化和液化都是化学变化。(2)石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。(3)石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应。(4)裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。【变式练21】下列关于化石燃料的说法不正确的是()A．石油是混合物，汽油也是混合物B．石油分馏可以得到乙烯，煤干馏可以得到苯C．“西气东输”的“气”指的是甲烷D．石油的分馏是物理变化，而裂化和裂解属于化学变化【变式练22】石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是()A．仪器W的名称：圆底烧瓶B．碎瓷片的作用：催化剂C．冷却水的流向：X进水，Y出水D．收集到的60～150℃的馏分为混合物【基础强化】1．天然气水合物外形似冰，被人们称为“可燃冰”。天然气的主要成分是()A．氢气B．一氧化碳C．二氧化碳 D．甲烷2．下列属于物理变化的是()①石油的分馏②煤的干馏③石油的裂化④铝热反应⑤由乙烯制备聚乙烯⑥将氧气转化为臭氧⑦乙烯催熟果实⑧将苯加入溴水中⑨海水蒸馏制取淡水A．①②③④B．①②⑤⑦C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨3．下列不属于煤的综合利用的是()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．煤变为煤饼D．将煤气化为可燃性气体4．煤、石油、天然气等化石燃料都是不可再生资源。下列关于煤、石油、天然气等资源的说法正确的是()A．干馏所得气体中只含无机气体B．天然气、天然气水合物都是清洁的化石燃料C．石油裂解气中主要成分为甲烷D．石油产品都能发生加聚反应5．下列说法正确的是()A．煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成B．石油含有烷烃、环烷烃、芳香烃，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有机物C．煤的气化、液化是使煤变成清洁能源、减小环境污染的有效途径D．沸点范围：汽油>煤油>柴油>重油6．下列说法错误的是()A．石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C．石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃D．石油裂化和裂解都属于物理变化7．“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(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO(g)＋H2(g)，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))CO2。下面关于该过程的说法不正确的是()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，热利用率高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8．石油化工是指石油的后处理，比如裂解，催化裂化以及后续的产品比如丙烯等精细产品的加工。下列说法错误的是()石油eq\o(――→,\s\up7(①),\s\do5())分馏产品eq\o(――→,\s\up7(②),\s\do5())乙烯eq\o(――→,\s\up7(③),\s\do5())CH2BrCH2BrA．石油主要是由烃组成的混合物B．①主要发生物理变化C．②包括裂化、裂解等过程D．③是加成反应，产物名称是二溴乙烷9．某市家用燃料的更新经历了如图几个过程：eq\x(\a\al(历史悠久的,燃料——煤))―→eq\x(\a\al(使用方便的燃料——,液化石油气或管道煤气))―→eq\x(\a\al(清洁的燃料,——天然气))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__________________________________。(4)天然气作燃料比煤更清洁的原因是________________________________(答一条即可)。10．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______________。(2)丙烯醛(CH2=CHCHO)中含有的官能团是________________(填名称)。(3)A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是___________________________________________；该反应的类型是____________。(4)由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是______________________________。【能力提升】1．化学在人类社会发展中发挥着重要作用，下列事实不涉及化学反应的是()A．利用废弃的秸秆生产生物质燃料乙醇B．利用石油生产塑料、化纤等高分子材料C．利用基本的化学原料生产化学合成药物D．利用反渗透膜从海水中分离出淡水2．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()A．38B．57C．19D．无定值3．用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料，例如用由石油得到的乙烯和由煤得到的苯可制取聚苯乙烯。其生产过程如下：①CH2=CH2＋→②eq\o(→,\s\up7(－H2))③n→下列说法不正确的是()A．通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯B．煤干馏可以直接得到纯净的苯C．制聚苯乙烯的反应中①为加成反应D．反应③为加聚反应4．中科院研制出一种多功能催化剂，首次实现将CO2转化为汽油(主要成分是C5～C11的烃类混合物)，过程示意图如下。下列说法错误的是()A．该技术能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的战略愿景B．该多功能催化剂能加快化学反应速率C．a和b的一氯代物均有4种D．反应①的产物中含有水，反应②只有碳氢键的形成5．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＋H2Oeq\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：____________________________________。[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