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煤、石油和天然气的综合利用【学习目标】1、认识三大化石原料及其组成2、掌握石油的分馏、裂化和裂解的含义及煤的干馏、气化和液化的含义【主干知识梳理】一、煤的综合利用1、煤的组成(1)物质组成：有机物和少量无机物组成的复杂混合物(2)元素组成：主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素2、煤的综合利用(1)煤的干馏①概念：煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使煤中的有机物分解的过程，工业上也叫煤的焦化②发生的变化：煤干馏过程中发生一系列复杂的化学反应，煤的干馏是一个复杂的物理变化和化学变化过程 ③煤干馏的产品及用途——煤焦油、焦炭、粗氨水、粗苯、焦炉气干 馏 产 品主 要 成 分 主 要 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 氮肥 粗苯苯、甲苯、二甲苯 炸药、染料、医药、农药、 合成材料 煤焦油苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘类 染料、医药、农药、合成材料 沥青 筑路材料、制碳素电极 焦 炭炭 冶金、合成氨造气、电石、燃料【微点拨】①煤的干馏必须隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧②煤的干馏能够减少燃烧污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中提取有价值的化工原料 ③煤的干馏过程中发生的主要是化学变化，而蒸馏的过程发生的是物理变化④化学“三馏”的比较名称干馏 蒸馏 分馏 原理隔绝空气、高温下使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同 产物混合物 单一组分的纯净物 沸点相近的各组分组成的混合物 变化类型化学变化 物理变化 物理变化 (2)煤的气化①概念：将煤转化为可燃性气体②主要反应：C(s)＋H 2O(g)=====高温CO(g)＋H 2(g)③发生的变化：化学变化(3)煤的液化①概念：把煤转化成液体燃料的过程②发生的变化：化学变化③分类：直接液化和间接液化a.直接液化：把煤炭制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂条件下，使煤与氢气作用生成液态碳氢化合物即：煤＋H 2―→液体燃料b.间接液化：把煤炭在高温下与水蒸气作用气化，产生合成气CO 、H 2等，然后在催化剂作用下合成甲醇等即：煤−−→−气化CO ＋H 2−−→−催化剂甲醇 【对点训练1】1、下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( )A ．图示实验中发生了化学变化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 ．①⑧⑨D ．①②⑥⑨二、石油的综合利用1、石油的形成及成分(1)形成：古代动植物遗体经过非常复杂的变化而形成的(2)元素组成：碳、氢、硫、氧、氮等(3)物质组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，主要是多种烷烃、环烷烃和芳香烃等，一般石油不含烯烃，从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃(4)物理性质：黑褐色的粘稠状物质，有特殊气味，比水轻，不溶于水，没有固定沸点2、石油的炼制 石油炼制的意义 从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫做原油，还含有杂质成分：水，氯化钙，氯化镁等盐类。
第二节资源综合利用环境保护第1课时煤、石油和天然气的综合利用基础巩固1下列有关煤、石油、天然气等资源的说法正确的是( )A.石油裂解得到的汽油是纯净物B.石油产品都可发生加成反应C.天然气是一种清洁的化石燃料D.煤属于单质,石油产品中的烷烃不能发生加成反应;天然气是一种清洁的化石燃料;煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要元素是碳。
2有关煤的说法正确的是( )A.煤中含有苯、二甲苯、焦炉气B.煤的干馏是物理变化C.煤由有机物和少量无机物组成,煤的干馏是化学变化D.煤主要含有碳和氢两种元素,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素,同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素,煤由有机物和少量无机物组成,煤的干馏可获得苯、二甲苯、焦炉气等,所以是化学变化。
3为了减少大气污染,许多城市推广汽车使用清洁燃料,目前使用的清洁燃料主要有两类:一类是压缩天然气,一类是液化石油气。
这类燃料的主要成分都是( )A.碳水化合物B.碳氢化合物C.氢气D.醇类,而液化石油气的主要成分是小分子烷烃和烯烃的混合物,由此推断压缩天然气和液化石油气的主要成分是碳氢化合物。
4下列关于石油的说法不正确的是( )A.石油裂解是目前生产乙烯的主要方法B.石油主要含有碳、氢两种元素C.石油的裂化是化学变化D.石油分馏的各馏分均是纯净物,所以石油的裂化是化学变化,C项正确;石油分馏是依据蒸馏原理将石油中各成分按不同的沸点范围进行分离,得到的各馏分是处于某一温度范围内的混合物,故D项错误。
5工业上获得苯主要通过( )A.煤的干馏B.石油常压分馏C.石油减压分馏D.石油催化裂化,所以A项正确。
6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作用转化为液体燃料C.将煤制成煤饼作燃料D.将煤干馏制得甲苯和乙烯A、B、D三项都正确,不属于煤的综合利用的只有C项。
7下列对乙烯和聚乙烯的描述中不正确的是( )A.乙烯是纯净物,常温下为气态,聚乙烯为固态,是混合物B.乙烯性质比聚乙烯活泼C.取等质量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的质量分别相等D.取等物质的量的乙烯和聚乙烯完全燃烧后,生成的CO2和H2O的物质的量分别相等,性质变得稳定,由于相对分子质量变大,所以从气态变为固态。
高中化学必修二考点知识讲解与同步练习煤、石油和天然气的综合利用[核心素养发展目标]1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高“宏观辨识与微观探析”的能力。
2.了解煤、石油、天然气为原料综合利用的内容，培养“变化观念”的学科素养。
3.了解节约能源及防止污染的重要性，培养关注社会可持续发展的“科学态度与社会责任”。
1．煤的综合利用(1)煤的组成(2)煤的综合利用2．天然气的综合利用(1)主要成分：CH4(2)3．石油的综合利用(1)石油的组成：由多种碳氢化合物组成的混合物(2)石油的综合利用①②③④4．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。
(2)实例：乙烯制聚乙烯：n CH2==CH2――→催化剂CH 2—CH 2，丙烯制聚丙烯：n CH 2==CH —CH 3――→催化剂。
(1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏( × ) 提示 必须隔绝空气加强热。
(2)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料( √ ) 提示 煤与氢气可以生成液体燃料，该过程为煤的直接液化。
(3)煤的气化和液化都是物理变化( × )提示 煤的气化为：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2，煤的液化分直接液化和间接液化，直接液化为煤和氢气反应生成液体燃料，间接液化是以气化产物CO 和H 2为原料合成甲醇等，都为化学变化。
(4)石油的分馏产品为纯净物( × )提示 石油的分馏产品为沸点相差不大的烃的混合物。
(5)石油的裂解是为了获得更多的汽油等液体燃料( × )提示 石油的裂化目的是为了获取更多汽油等燃料，石油的裂解目的是为了获取乙烯等气态化工原料。
(6)许多性能优异的合成高分子材料的原始原料为煤、石油或天然气( √ )1．煤的气化、液化是物质三态(气、液、固)之间的变化吗？为什么？ 提示 不是，物质三态之间的变化是物理变化，煤的气化、液化是化学变化。
2．生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油。
这种汽油和直馏汽油有何区别？如何鉴别？ 提示 直馏汽油主要是饱和烃的混合物，裂化汽油中含不饱和烃；可用溴的四氯化碳溶液区别它们。
3．目前，多数石油产品仍作为燃料使用，如把石油产品来合成高分子材料，其价值将成倍提升，试写出用汽油(主要成分为辛烷C 8H 18)为原料，生成聚乙烯塑料的合成原理？ 提示 首先汽油裂解C8H18辛烷――――→催化剂加热、加压C4H10丁烷＋C4H8丁烯C4H10丁烷――――→催化剂加热、加压C2H4乙烯＋C2H6乙烷n CH 2==CH 2――→催化剂CH 2—CH 21．国内能源供应紧张形势日益加剧，煤的涨价导致部分地区电荒，煤在国民经济中的重要地位由此可见一斑。
下列关于煤的说法正确的是( ) A ．煤属于有机化合物B．在物质变化类型上，煤的干馏包含了物理变化和化学变化C．煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烃，煤是芳香烃的主要来源D．煤转化为水煤气再燃烧放出的热量不会增加，因此煤的气化并无意义答案 B解析煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物；苯和甲苯是煤中的某些干馏产物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干馏过程中发生化学反应生成的；煤气化后变成清洁高效的燃料，再燃烧可提高其利用率，意义重大。
2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭B．在一定条件下将煤气化或液化生成气体或液体燃料C．将煤制成煤球作燃料D．将石油裂解制得乙烯等化工原料答案 C解析将煤制成煤球作燃料还是直接燃烧，并没有综合利用。
3．关于煤和石油的综合利用，下列说法正确的是( )A．煤中含有甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏得到B．以煤为主要原料，可以合成甲醇C．石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃D．石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色答案 B解析煤中不含甲苯、二甲苯，它们是煤干馏后的产物，故A错误；煤可以通过间接液化合成甲醇，B正确；石油裂化的目的是获取更多更好的轻质液体燃料，故C错误；裂化汽油中含有烯烃，能使溴水褪色，故D错误。
4．(2018·河南西华一中高一检测)下列有关煤和石油的说法正确的是( )A．煤和石油都属于有机化合物B．煤的干馏和石油的分馏都属于化学变化C．水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料D．石油在加热和催化剂的作用下可使烃分子重整生成苯、甲苯等有机物答案 D解析煤和石油都是混合物，A错误；煤的干馏为化学变化，而石油的分馏为物理变化，B错误；水煤气主要成分为CO和H2，是煤经过气化生成的，C错误；石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构调整，使链状烃转化为环状烃，如苯、甲苯等，D正确。
化学中的“三馏”和“两裂”(1)化学中“三馏”比较名称干馏蒸馏分馏根据液态混合物中各原理隔绝空气加强热与蒸馏原理相同组分沸点不同进行分(2)化学中“两裂”的比较课时对点练A组基础对点练题组一煤、石油和天然气的综合利用1．下列有关说法正确的是( )A．煤干馏得到的焦炉气不能与溴水反应而使溴水褪色B．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径C．煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源D．煤的液化就是将煤转化成甲醇等液态物质的过程答案 D解析煤干馏得到的焦炉气主要成分为氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳，因含有乙烯故能使溴水褪色；煤的气化是将固态煤转化为一氧化碳和氢气等气体燃料(由煤制煤气)的过程，煤的液化是将煤转化成甲醇等液态物质的过程，二者都属于化学变化，其产物都是清洁能源。
2．下列关于石油的说法不正确的是( )A．石油主要含C、H两种元素B．石油通过催化重整可得到环状烃C．石油裂化是物理变化D．石油分馏得到的汽油是混合物答案 C解析石油裂化是化学变化。
3．在石油工业中，将重油制成乙烯的方法是( )A．裂化B．裂解C．干馏D．分馏答案 B解析将重油制成气态不饱和烃，应采取比裂化更高的温度才可以实现，采用裂解的方法。
4．合理利用燃料减小污染符合“绿色奥运”理念，下列关于燃料的说法正确的是( ) A．“可燃冰”是将水变为油的新型燃料B．氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料C．乙醇是比汽油更环保、不可再生的燃料D．石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料答案 B解析可燃冰外观像冰，其化学组成是CH4·n H2O，根据元素守恒知，水不能变为油；氢能源具有来源广、热值高，且燃烧后生成水对环境无污染；乙醇中含有碳、氢、氧三种元素，其燃烧产物是二氧化碳和水，但乙醇为可再生能源；石油和煤都属于化石燃料，且属于不可再生能源。
5．煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是( )A．加热的温度不同B．得到的产品不同C．前者要隔绝空气，后者不用隔绝空气D．干馏是化学变化，分馏是物理变化答案 D解析石油的分馏为物理变化；煤的干馏为化学变化。
题组二煤、石油、天然气的综合利用与可持续发展6．乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的重要标志。
聚乙烯是以乙烯为原料合成的一种人们常用的高分子材料。
下列有关聚乙烯的叙述中正确的是( ) A ．乙烯合成聚乙烯的变化属于化合反应B ．乙烯合成聚乙烯的化学方程式是n CH 2==CH 2――→催化剂CH 2==CH 2C ．聚乙烯在自然界中很难降解，容易导致“白色污染”D ．聚乙烯是纯净物 答案 C解析 乙烯合成聚乙烯的反应属于加聚反应，聚乙烯的结构简式为CH 2—CH 2，高聚物均为混合物。
7．在“绿色化学”工艺中，理想状态是反应中原子全部转化为要制取的产物，即原子利用率为100%。
以下反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( ) A ．氯乙烯发生加聚反应制得聚氯乙烯高分子材料 B ．用乙酸与乙醇制备乙酸乙酯 C ．用淀粉发酵反应制得食用酒精 D ．用乙醇催化氧化制乙醛 答案 A解析 A 项，氯乙烯发生加聚反应制得聚氯乙烯高分子材料，属于加聚反应，原子利用率为100%，符合要求，正确；B 项，乙酸与乙醇反应制备乙酸乙酯，属于取代反应，伴随副产物，反应物没有全部转化为所需产物，错误；C 项，用淀粉制酒精，反应物没有全部转化为所需产物酒精，错误。
8．利用水煤气(CO、H2)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化为醛、酸、酯等多种产物，下列叙述不正确的是( )A．以水煤气(CO、H2)为原料合成其他工业原料的反应都是化合反应B．以水煤气(CO、H2)生产液态烃或醇类是实现“煤变油”的有效途径C．以水煤气(CO、H2)为原料也可以合成烯烃D．煤的气化和液化提高了煤的综合利用效率答案 A解析以水煤气(CO、H2)为原料的反应不一定都是化合反应。
9．在一定条件下，动植物油脂与醇反应可制备生物柴油，化学方程式如下：下列叙述错误的是( )A．生物柴油由可再生资源制得B．生物柴油是不同酯组成的混合物C．动植物油脂是高分子化合物D．“地沟油”可用于制备生物柴油答案 C解析短链醇(如乙醇)可由淀粉或纤维素制取，动植物油脂和短链醇均是可再生资源；生物柴油中R1、R2、R3不同，可形成混合物；动物油脂的相对分子质量一般都是几百，不属于高分子化合物。
10．下图是实验室对煤进行干馏的装置图，回答下列问题：(1)指出图中仪器名称：c________，d________。
(2)仪器d的作用是_________________________________________________________，c中液体有________和________，其中无机物里溶有________，可用________检验出来。
有机物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体的主要成分有________，火焰的颜色为________。
答案(1)U形管烧杯(2)盛装冷水对蒸气进行冷却粗氨水煤焦油氨酚酞溶液蒸馏(或分馏)(3)H2、CH4、C2H4、CO 淡蓝色解析(1)c是U形管，d是烧杯。
(2)煤的干馏产物主要有：焦炭(固体)、煤焦油、粗氨水(液体)、焦炉气(H2、CH4、C2H4、CO)等，利用d将蒸气冷却，无机物中溶有氨，可利用酚酞检验；有机物可利用蒸馏或分馏使其中的重要成分分离出来。
(3)e处点燃的气体是焦炉气，火焰呈淡蓝色。
B组综合强化练1．下列气体主要成分是CH4的是( )A．水煤气B．裂解气C．焦炉气D．沼气答案 D解析水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气，A错误；裂解气的主要成分是甲烷及碳原子数为2～5的烯烃和烷烃，B错误；焦炉气中含量最高的气体是氢气，C错误；沼气为植物发酵生成的气体，主要成分为甲烷。
2．(2019·贵阳高一联考)下列有关说法正确的是( )A．通过石油分馏可以获得大量的芳香烃B．液化石油气和天然气的主要成分都是甲烷C．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠D．石油裂解可以得到更多的汽油，这种汽油是一种纯净物答案 C解析芳香烃主要从煤的干馏产品煤焦油中获取，A错误；液化石油气的主要成分是含有3个或4个碳原子的烃，天然气的主要成分是甲烷，B错误；煤油是由石油经分馏或裂化得到的，可用作燃料，且密度比钠小，可用于保存少量金属钠，C正确；石油分馏得到的汽油仍为混合物，D错误。
