专题17-化石燃料的综合利用(人教版2019必修第二册)(原卷版)

2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破专题17化石燃料的综合利用方法探究一、煤的组成和综合利用1．煤的组成2．煤的加工方法及产品二、天然气的组成和利用三、石油的组成和利用特别提醒1．煤的干馏必须是在隔绝空气的条件下进行的，原因是煤在高温下与空气中的O2易发生化学反应。2．煤的气化、液化的主要目的是把煤转变为清洁能源，提高煤的燃烧效率。3．煤的干馏、气化、液化都是化学变化。4．石油的裂化、裂解均是化学变化，而石油的分馏是物理变化。5．石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油；石油裂化的目的是为了提高轻质油特别是汽油的产量和质量；石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯、丁二烯等短链不饱和烃。四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料1．三大合成材料塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。2．合成高分子化合物的常见反应类型(1)加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如nCH2CH2①单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如CH2==CH2。②链节：高分子化合物中的最小重复单元，如—CH2—CH2—。③聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。(2)缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：典例剖析例1下列关于化石燃料的加工说法正确的是（）A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径【答案】C【解析】石油裂化主要得到更多的液态轻质油，A错误；石油的分馏是指在加热条件下将石油分成不同沸点范围的产物的过程属于物理变化，B错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，其产物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，C正确；由煤制取煤气的过程中，煤中的碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，两者的混合物被称为“水煤气”，这个过程发生的是化学变化，D错误。例2下列关于高分子化合物与单体的说法中正确的是A．单体为一种物质时，则单体只能发生加聚反应B．在28g乙烯、丙烯和聚乙烯树脂中，含有的碳原子数目为2NAC．可由两种单体通过加聚反应制得D．工程塑料ABS树脂可由3种单体通过缩聚反应制得【答案】B【详解】A.单体为含有碳碳不饱和键的有机物，则单体可以发生加聚反应；若单体为含有羟基(或氨基)和羧基的有机物，可以发生缩聚反应，A错误；B.乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和聚乙烯树脂(C2H4)n，三种有机物最简式为CH2；所以28g混合有机物的量为28/14=2mol，含有的碳原子数目为2NA，B正确；C.乙二醇HO−CH2−CH2−OH和乙二酸HOOC−COOH发生缩聚反应生成，C错误；D.三种分子CH2=CH−CN、CH2=CH−CH=CH2和CH2=CH−C6H5均含有碳碳双键，只能通过相互加成聚合成高分子，D错误；正确选项B。例3煤的干馏是煤综合利用的重要途径，如图是实验室干馏煤的装置图，回答下列问题：(1)反应完全后，试管A中剩下的灰黑色固体是_________。(2)试管B中的液体分两层，上层为澄清、透明的水溶液，能使酚酞变红，是_________，下层的黑色黏稠物是_________。(3)C处点燃的气体在工业上叫_________，其主要成分是_________。【答案】(1)焦炭(2)粗氨水

粗苯和煤焦油(3)

焦炉气

H2、CO、CH4、C2H4【解析】(1)煤干馏得到焦炭，则反应完全后，试管A中剩下的灰黑色固体是焦炭；(2)干馏产物经过冷却后，在试管中变为液体，上层是粗氨水，下层是煤焦油，粗氨水显碱性，能使酚酞变红，粗苯和煤焦油是黑色黏稠状液体；(3)C处点燃的气体在工业上叫焦炉气，其主要成分是H2、CO、CH4、C2H4等，它们均是可燃性气体。精选习题1．下列关于煤气、液化石油气和天然气的说法正确的是（）A.煤气主要成分是氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳B.液化石油气是将甲烷压缩后成为液态的燃料C.北京奥运会“祥云”火炬和家用打火机所用燃料均为丙烷,它是液化石油气的成分之一D.家用液化石油气与天然气成分相同,但纯度不同2．下列说法正确的是A．煤的干馏产物主要是各类有机物B．石油的分馏、裂化、裂解以及煤的干馏和液化都属于化学变化C．从煤焦油中经过分馏可以得到苯、甲苯等，说明煤中含有苯和甲苯D．石油的裂化、裂解说明烃在加热条件下是可以分解的，并且碳链越长，越易分解3．下列关于化石燃料的说法错误的是A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油B．含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C．天然气是一种清洁的化石燃料，它作为化工原料，主要用于合成氨和生产甲醇等D．煤中含有苯和甲苯，可以用分馏的方法把它们从煤中分离出来4．下列说法错误的是石油分馏产品乙烯A．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是取代反应5．食品保鲜膜的材质有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等种类。下列叙述错误的是A．等质量的聚乙烯（PE）和乙烯完全燃烧消耗氧气的量相等B．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染C．将PVC薄膜放入试管中加强热，产生的气体可使湿润的蓝色石蕊试纸变红D．PVC的单体可由PE的单体与氯化氢加成制得6．下列关于化石燃料及其使用的一些说法不正确的是A．煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧B．天然气除可用作清洁燃料外，还可用于合成氨和生产甲醇等C．石油通过催化裂化过程可将重油裂化为汽油D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料7．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．①②③④ B．①②⑤⑦ C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨8．加热聚丙烯废塑料可以得到炭、氢气、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯。用如图所示装置探究废塑料的再利用。下列叙述中不正确的是（）A.聚丙烯的链节是—CH2—CH2—CH2—B.装置乙的试管中可收集到芳香烃C.装置丙中的试剂可吸收烯烃以制取卤代烃D.最后收集的气体可作燃料9．有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是A．①是将煤在空气中加强热使其分解的过程B．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物，可通过分馏获得苯C．②是放热的过程D．B为甲醇或乙酸时，原子利用率均可达到100%10．工业上合成丁苯橡胶的反应如下（反应条件已略去）：。下列有关说法错误的是A．丁苯橡胶的两种单体都属于烃B．丁苯橡胶不能使溴水褪色C．上述反应的原子利用率为100%D．丁苯橡胶属于高分子化合物11．如图所示把煤隔绝空气加强热，下列叙述错误的是A．煤发生了化学变化，从Y中分离得到苯等芳香烃的过程为物理变化B．液体X的pH<7，Y是一种黑色黏稠状液体C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水和酸性KMnO4溶液褪色D．硬质玻璃管中最终无残留物质12．已知A、B、F是家庭中常见的有机物，E是石油化工发展水平的标志，F是一种常见的高分子材料。根据下面转化关系回答下列问题：(1)操作⑥、操作⑦的名称分别为________、________。(2)下列物质中沸点最高的是________。A．汽油B．煤油C．柴油D．重油(3)在①～⑤中属于取代反应的是________；原子利用率为100%的反应是________(填序号)。(4)写出A、F的结构简式：A________、F________。(5)写出反应③的离子方程式：______________________________。(6)作为家庭中常见的物质F，它给我们带来了极大的方便，同时也造成了环境污染，这种污染称为_____________。13．以原油为原科生产聚烯烃的流程如下：回答下列问题：(1)流程中②表示的加工方法是___________(填序号)。A．分馏B．分液C．裂解D．干馏(2)C4～C10的混合物中含戊烷，请写出戊烷的所有同分异构体的结构简式：___________。(3)聚乙烯的结构简式为___________。(4)丙烯与乙烯化学性质相似。丙烯可以与水反应生成丙醇，该反应类型是___________，丙醇中官能团的名称是___________。(5)写出加热条件下，用丙醇(CH3CH2CH2OH)、乙酸和浓硫酸制取乙酸丙酯的化学方程式___________。14．将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物等物质，造成严重的环境污染。煤的干馏是提高煤的利用率、生产重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化学学习小组在实验室条件下探究煤干馏的现象及产物，装置如图所示，请回答有关问题：(1)煤干馏的条件是_______。(2)盛有冷水的烧杯的作用是__________________。(3)实验后检验有粗氨水生成的操作是___________。(4)已知CO不能使溴水褪色，若将从具支试管支管口处逸出的气体通入溴水中，发现溴水褪色，则说明煤的干馏产生了_______________________。(5)点燃尾气，火焰的颜色为________________________(6)从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯的实验方法是_________________。链接高考1．（2021·山东）有利于实现“碳达峰、碳中和”的是A．风能发电 B．粮食酿酒 C．燃煤脱硫 D．石油裂化2．（2021·全国乙）我国提出争取在2030年前实现碳达峰，2060年实现碳中和，这对于改善环境，实现绿色发展至关重要。碳中和是指的排放总量和减少总量相当。下列措施中能促进碳中和最直接有效的是A．将重质油裂解为轻质油作为燃料 B．大规模开采可燃冰作为新能源C．通过清洁煤技术减少煤燃烧污染 D．研发催化剂将还原为