高中化 2.3 石油、煤和天然气的综合利用每课一练 新人教版选修2

课题3石油、煤和天然气的综合利用(时间：30分钟)考查点一石油的炼制和石油化工1.从石油分馏得到的固体石蜡，用氯气漂白后，燃烧时会产生含氯元素的气体，这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过 （）。A.加成反应 B.取代反应C.聚合反应 D.催化裂化反应解析本题主要考查石油的分馏产品之一石蜡的成分及其所发生化学反应的知识。石蜡与石油的成分相同，主要为烷烃、环烷烃和芳香烃，因此与Cl2发生的反应主要为取代反应。答案B2.对石油工业叙述错误的是 （）。A.石油含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的常压分馏得到汽油B.催化裂化既能提高汽油产量又能提高汽油质量C.石油裂解的目的是提高汽油产量D.石油的减压分馏的生产目的是获得轻质油解析石油的减压分馏的生产目的是为了获得各种馏分，特别是碳原子数较大的馏分，如柴油、润滑油、石蜡、燃料油等。答案D3.将下图所列仪器组装成一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏得到汽油和煤油。（1）上图中A、B、C三种仪器的名称分别是；；。（2）将以上仪器（一）→（六），按连接顺序表示（用字母a，b，c……表示）：e接i；接；k接l；接；接。（3）A仪器中，c口是，d口是。（4）蒸馏时，温度计水银球应在位置。（5）在B中注入原油后，再加几片碎瓷片的目的是。（6）给B加热，收集到沸点在60～150℃之间的馏分是，收集到150～300℃之间的馏分是。解析此实验装置的安装应本着“由下往上，由左到右”的原则进行。注意检查装置气密性，及冷凝管的水流方向是低进高出，温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口附近。收集到汽油和煤油（沸点范围分别在60～150℃和150～300℃答案（1）冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶（2）habfgq（3）进水口出水口（4）蒸馏烧瓶支管口附近（5）防止暴沸（6）溶剂油和汽油煤油考查点二煤的综合利用4.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。答案C5.下列说法中正确的是 （）。①煤是各种芳香烃组成的混合物②煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等污染物③煤是以单质碳为主的复杂混合物④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A.①②B.①③C.②④D.③④解析煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物，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①③是错误的；煤燃烧会产生大量的二氧化硫等污染物，所以②正确，④正确。答案C6.随着全球性石油危机的来临，使许多国家关注用煤代替石油的研究，科学家发现在443～473K的温度下，用Co作催化剂，水煤气（主要成分是CO和H2）可以生成碳原子数5～8之间的烷烃，这是用煤合成汽油的方法之一。（1）用煤合成汽油CnH2n＋2的有关反应方程式是_________________________________________________________________；_________________________________________________________________；_________________________________________________________________。（2）要达到合成上述汽油的要求，CO和H2的体积比的取值范围是。解析本题以煤的液化为背景分别考查煤化工及一碳化学的相关知识，是一道综合应用较强的题目。煤的气化可得到CO和H2，CO和H2在上述条件下反应生成汽油（CnH2n＋2）和水，配平此反应化学方程式，取n＝5和n＝8两个极值，计算出CO和H2的体积比，即可确定取值范围。nCO＋（2n＋1）H2eq\o(→,\s\up7(Co),\s\do5(443～473K))CnH2n＋2＋nH2O则eq\f(V（CO）,V（H2）)＝eq\f(n,2n＋1)，当n＝5时，eq\f(V（CO）,V（H2）)＝eq\f(5,11)，当n＝8时，eq\f(V（CO）,V（H2）)＝eq\f(8,17)。答案（1）C＋H2O（g）eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2nCO＋（2n＋1）H2eq\o(→,\s\up7(Co),\s\do5(443～473K))CnH2n＋2＋nH2O（2）eq\f(5,11)≤eq\f(V（CO）,V（H2）)≤eq\f(8,17)7.将煤转化为水煤气是通过化学方法将煤转化为洁净燃料的方法之一。煤转化为水煤气的主要化学反应为：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。而C（g）、CO（g）和H2（g）完全燃烧的热化学方程式分别为：①C（s）＋O2（g）=CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②H2（g）＋eq\f(1,2)O2（g）=H2O（g）ΔH2＝－242.0kJ·mol－1③CO（g）＋eq\f(1,2)O2（g）=CO2（g）ΔH3＝－283.0kJ·mol－1请你根据上述信息回答下列问题：（1）煤是一种成分复杂的混合物，其中除含碳、氢元素外，还含有氧、硫、氮、砷、硒等元素。所以固体煤燃烧会导致大气污染，写出煤燃烧产生的两种污染：，将石灰石粉与煤粉混合，可以有效地减少煤燃烧过程中的二氧化硫污染，写出该反应的化学方程式：____________________________________________________________________________________。（2）根据已知热化学方程式写出由煤制备水煤气的热化学方程式：________________________________________________________________。（3）下面是甲、乙两位同学对上述热化学方程式及煤燃烧的理解。甲同学：1molCO与1molH2燃烧放出的热量之和大于1mol固体炭燃烧放出的热量，所以煤燃烧时加入少量水，可以使煤燃烧放出更多的热量。乙同学：根据下面的物质与能量循环，将煤炭转化为水煤气，再燃烧放出的热量与直接燃烧煤炭放出的热量相同，而将煤炭转化为水煤气将会增加消耗，故煤炭转化为水煤气得不偿失。C（s）＋H2O（g）＋O2（g）eq\o(→,\s\up7(ΔH1))CO2（g）＋H2O（g） CO（g）＋O2（g）＋H2（g）eq\o(→,\s\up7(ΔH2))CO（g）＋H2O（g）＋eq\f(1,2)O2（g）请你评价两位同学的理解：①甲同学的说法（答“正确”或“不正确”），原因是_______________________________________________________________。②乙同学的说法（答“正确”或“不正确”），原因是_________________________________________________________________。解析煤在燃烧时产生的SO2、NyOx及含砷的化合物等均会污染大气。工业上用CaCO3固硫，发生的反应为：2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2。答案（1）酸雨（或答“二氧化硫污染大气”）、含砷粉尘污染、氮氧化物污染（答出两种即可）2SO2＋2CaCO3＋O2=2CaSO4＋2CO2（2）C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）ΔH＝＋131.5kJ·mol－1（3）①不正确加入水，水汽化需要吸收能量②不正确尽管将煤炭转化为水煤气再燃烧放出的热量与直接燃烧煤炭放出的热量相同，但水煤气与氧气接触面积大，反应速率快，燃烧充分，能量利用率高，污染小8.气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径。煤的气化的主要反应是：C＋H2O（g）eq\o(=,\s\up7(高温))CO＋H2，CO和H2的混合气体是合成多种有机物的原料气，研究由CO、H2合成有机物的化学称为一碳化学。下图是合成某些物质的路线图：其中，D易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构体，F分子中的碳原子数是D中的3倍，H经催化氧化可得到G。请回答下列问题：（1）写出下列物质的结构简式：A：，H：，指出A和H的关系。（2）利用合成气（H2＋CO）生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可合成醛、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，可得到不同的产物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从合成气出发生成气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.①②④B.②③④C.②④⑤D.③④⑤（3）写出下列反应的化学方程式：①CH3COOH＋E→F：____________________________________________。②D与新制氢氧化铜悬浊液加热：___________________________________。解析由D与CH3COOH互为同分异构体，故分子式为C2H4O2，D能和H2反应，E和CH3COOH发生酯化反应生成F，故D的结构简式为HO—CH2—CHO，E为。由Aeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do7(催化剂))Beq\o(→,\s\up7(O2),\s\do7(催化剂))C衍变关系，可知A为CH3OH，C为HCOOH，故H应为CH3CH2CH2CH2OH。因H可催化氧化生成G，故G为CH3CH2CH2CHO。答案（1）CH3OHCH3CH2CH2CH2OH同系物（2）B（3）①2CH3COOH＋HOCH2CH2OHeq\o(,\s\up10(浓硫酸),\s\do8(△))CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O②HOCH2CHO＋2Cu（OH）2eq\o(→,\s\up7(△))HOCH2COOH＋Cu2O↓＋2H2O考查点三一碳化学的应用9.“可燃冰”是水与天然气相互作用形成的晶体物质，经研究测定：每立方米“可燃冰”释放200m3（）。A.“可燃冰”将成为新能源B.“可燃冰”使用方便，清洁卫生C.“可燃冰”实质是水变成的固态油D.在海底和冻土层可能存在“可燃冰”解析“可燃冰”是水与天然气相互作用形成的晶体物质，不是水变成的油。答案C10.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畅。其中正确的是（）。A.①②③ B.③④⑤C.①②④⑤ D.①②③④⑤解析天然气燃烧主要产生CO2和H2O，对环境污染小，与煤、柴油相比是比较清洁的能源；等质量的CH4和CO2相比，前者的物质的量大，由题给信息知产生的温室效应前者大；燃烧天然气对形成酸雨没有影响；甲烷和氯气在光照条件下可以发生取代反应；甲烷在氧气中燃烧，混入空气可能会发生爆炸。答案C11.作为国家正在实施的“西气东输”工程终点站——上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。（1）目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料，管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类，天然气的主要成分是CH4，它们燃烧的化学方程式为：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO22H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2OCH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是，因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是进风口（填“增大”或“减小”），如不作改进可能产生的不良结果是。（2）管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质如下：乙烷丙烷丁烷熔点/℃－183.3－189.7－138.4沸点/℃－88.6－42.1－0.5试根据以上某个关键数据解释冬天严寒的季节有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是_____