高中化学必修二 同步习题 第二课时 煤、石油和天然气的综合利用

第二课时 煤、石油和天然气的综合利用

【课程标准要求】

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。

3．了解节约能源及防止污染的重要性。

一、煤和天然气的综合利用

1．煤的组成

2．煤的综合利用

(1)目的：获得清洁的燃料和多种化工原料。

(2)煤的干馏

(3)煤的气化

(4)煤的液化

3．天然气的综合利用

【微自测】

1．下列描述中正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏(×)

(2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质(×)

(3)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料(√)

(4)煤的气化和液化都是物理变化(×)

二、石油的综合利用 化石能源与合成高分子

材料

1．石油的组成

由多种碳氢化合物组成的混合物(主要由烷烃和环烷烃等饱和烃组成)。

2．石油的综合利用

【微自测】

2．下列描述中正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物(×)

(2)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(√)

(3)石油裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃(×)

化石燃料的综合利用

1．煤干馏的主要产品和用途

产品 主要成分 用途

出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 气体燃料、化工原料

粗氨水 氨、铵盐

化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯

煤焦油 苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料

沥青 筑路材料、碳素电极 焦炭 碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料

2.石油的分馏和裂化及产品用途示意图

3．天然气水合物

天然气水合物是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷水合物，其组成可表示为CH4·nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。天然气水合物的外观像冰，具有可燃性，故又被称为“可燃冰”。它被认为是21世纪的高效清洁能源。但是，储量巨大的天然气水合物的分解和甲烷释放，可能会诱发海底地质灾害，加重温室效应。我国的天然气水合物开采技术处于世界先进水平。

1．煤的干馏、石油的分馏、裂化、裂解中哪些是物理变化？哪些是化学变化？

提示：煤在干馏时发生了复杂的物理变化和化学变化。石油的分馏是利用沸点不同，将石油分离成不同沸点范围产物的过程，所以是物理变化。而石油的裂化和裂解中烃发生了化学反应，所以是化学变化。

2．石油裂化的主要目的是什么？石油裂解的主要目的是什么？

提示：石油裂化的主要目的是提高轻质油(如汽油)的产量。石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃(如乙烯)。 3．石油分馏所得的汽油为直馏汽油，石油裂化所得汽油叫裂化汽油，能否用裂化汽油萃取溴水中的溴单质？

提示：不能。裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，不饱和烃可以与溴发生加成反应，无法达到萃取溴的目的。

1．化学“三馏”的比较

名称 原理 特点

干馏 隔绝空气加强热使物质分解的过程 属于化学变化，产物为混合物

蒸馏 实验室里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 工业生产上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.化学中“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 获得短链不饱和烃

3.化学“六气”的主要成分

名称 来源 主要成分 主要用途

天然气 蕴藏在地层内的一种可燃性气体 CH4等小分子组成的混合物 作燃料、

制炭黑等

水煤气 水蒸气通过炽热的炭层：C(s)＋H2O(g)=====高温H2(g)＋CO(g) CO、H2 作燃料、

合成甲醇

焦炉气 煤干馏 主要是H2、CH4，还有少量的CO、C2H4等 气体燃料、

化工原料 高炉

煤气 炼铁的废气 CO、CO2、N2等，还有少量矿尘 作燃料

裂解气 裂解石油得到的气态烃 乙烯、丙烯、异丁烯、CH4、C2H6，还有少量H2等 石油化

工原料

液化

石油气 石油的炼制 含有4个及4个以下碳原子烃的混合物 作燃料

1． (2020·山东省滕州高一检测)下列说法不正确的是( )

A．石油是混合物，汽油也是混合物

B．分馏汽油和裂化汽油成分相同

C．沸点：汽油

D．石油的分馏是物理过程，而裂化是化学过程

答案 B

解析 A项，汽油和石油都是混合物，正确；B项，分馏汽油的主要成分是饱和烃，裂化汽油中含有不饱和烃，错误；C项，沸点：汽油

2．下列有关煤的叙述中不正确的是( )

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．煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，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

答案 B

解析 煤焦油是煤干馏的主要产品之一，但煤中并不含煤焦油。

3．下列说法中错误的是( )

A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油也是混合物

B．含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C．焦炭是煤干馏的一种重要产品

D．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

答案 D

解析 石油通过分馏的方法可获得汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料，但产量不高。通常采用裂化的方法，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，提高汽油的产量；煤中不含苯和甲苯，煤干馏得到焦炭、煤焦油、出炉煤气等。

1．下列变化只涉及物理变化的是( )

A．煤的干馏 B．石油的裂化

C．石油的分馏 D．乙烯聚合

答案 C

解析 石油的分馏是利用石油中各组分的沸点不同进行分离的过程，属于物理变化。

2．(2021·江西宜春检测)下列关于煤、石油及其所得产品的叙述正确的是( )

A．煤的气化和液化都是物理变化

B．煤的干馏和石油的分馏发生的都是化学变化

C．用溴的四氯化碳溶液可鉴别直馏汽油和裂化汽油

D．煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成

答案 C

解析 煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程；煤的液化是将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2和CO通过化学合成液体燃料或其他液体化工产品的过程，因此煤的液化和气化都是化学变化，故A错误；分馏为物理变化，而干馏为化学变化，故B错误；裂化汽油中含有不饱和烃，能与溴发生加成反应，直馏汽油为饱和烃，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，所以可用溴的四氯化碳溶液鉴别，故C正确；煤中主要含有碳元素，石油中主要含有碳和氢两种元素，煤和石油同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，故D错误。

3．下列说法不正确的是( )

A．石油分馏可获得乙烯、丙烯和甲烷

B．将重油经过裂化可以得到汽油

C．将石油裂解制得乙烯等化工原料

D．石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量

答案 A

解析 石油分馏得到不同沸点范围的烃的混合物，主要产物是石油气、汽油、煤油、柴油及重油等，A不正确；碳原子数较多的烃经裂化可以得到C5～C11的烷烃和烯烃的裂化汽油，B正确；石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链烃，是重要的化工原料，C正确；裂化的目的就是提高汽油等轻质油的质量和产量，D正确。

4．(2021·吉林乾安检测)下列说法正确的是( )

A．裂化汽油和直馏汽油都可以与溴水反应使其褪色

B．煤通过干馏可获得焦炉气、煤焦油、焦炭等

C．石油通过分馏得到的汽油是纯净物

D．煤通过气化、液化等物理变化可获得清洁的燃料

答案 B

解析 直馏汽油是饱和烃，不能与溴水反应使其褪色，故A错误；石油通过分馏可得到的汽油属于含C5～C11的烃的混合物，故C错误；煤的气化、液化属于化学变化，故D错误。

5．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)从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯的实验方法是________。

答案 (1)隔绝空气加强热

(2)使粗氨水和煤焦油冷凝液化

(3)将具支试管取出，塞上试管塞并加热，将润湿的红色石蕊试纸放在支管口处，若试纸变蓝，则说明有粗氨水生成

(4)不饱和烃类物质 (5)分馏

解析 (1)煤干馏是指煤在隔绝空气条件下加强热、分解，生成焦炭(或半焦)、煤焦油、粗氨水、焦炉气等产物的过程，根据定义可知条件为隔绝空气加强热；(2)冷水浴的作用是冷凝，使粗氨水和煤焦油冷凝液化；(3)粗氨水受热分解生成氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，可用湿润的红色石蕊试纸检验是否有NH3逸出；(4)乙烯等不饱和烃类物质能使溴水褪色，溴水褪色，证明煤干馏过程产生了不饱和烃类物质；(5)煤焦油中苯及其同系物与其他成分互溶，但苯及其同系物沸点不同，可通过分馏的方法将它们分离。

1．我国首次试开采可燃冰圆满成功，下列与可燃冰(CH4·nH2O)释放的气体成分相