高中化學(xué)同步講義（必修二）第22講 8.2煤、石油和天然氣的綜合利用（學(xué)生版）

第2課時(shí)煤、石油和天然氣的綜合利用1．了解煤、石油、天然氣的組成及綜合利用的意義。2．了解煤、石油、天然氣綜合利用的內(nèi)容。一、煤、石油的綜合利用1．煤的組成煤是由__________和少量__________組成的復(fù)雜混合物，主要含有碳元素，還含有少量氫、氧、_____、______等元素。2．煤的綜合利用(1)煤的干餾：將煤____________________使之分解的過(guò)程，工業(yè)上也叫煤的焦化。主要產(chǎn)品：__________(包括焦?fàn)t氣、粗氨水、粗苯)、__________、__________(2)煤的氣化：定義：將煤轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____________的過(guò)程。主要反應(yīng)：______________________________(3)煤的液化：①直接液化：煤＋H2→__________；②間接液化：煤eq\o(→,\s\up7(氣化))CO和H2eq\o(→,\s\up7(催化劑))__________等(4)煤的綜合利用的意義①減少污染物的排放；減少煤燃燒產(chǎn)生的________、________、_______和_______等污染物的排放。②提高煤燃燒的效率；煤的氣化、液化都是使煤變成__________的有效途徑，煤的__________也有很大的提高。③獲得重要的化工原料：通過(guò)煤的干餾，獲得大量重要的__________原料。3．天然氣的成分及應(yīng)用(1)天然氣是一種清潔的化石燃料，主要成分是________，常用作燃料，作為化工原料主要用于__________和生產(chǎn)__________等。(2)天然氣水合物是天然氣與水在__________、__________條件下形成的類似冰狀物質(zhì)，主要成分是________________，組成可表示為CH4·nH2O，甲烷分子處于由多個(gè)水分子形成的籠中。又稱為“可燃冰”。二、石油的綜合利用1．石油的組成由多種____________________組成的混合物。2．石油的綜合利用(1)分餾概念：利用石油中各組分__________的不同進(jìn)行分離的過(guò)程。目的：獲得__________、__________、__________等輕質(zhì)油。(2)裂化概念：將含碳原子________、沸點(diǎn)________的烴（重油）分裂為含碳原子________、沸點(diǎn)________的烴的過(guò)程。目的：提高_(dá)___________________的產(chǎn)量，特別是__________的產(chǎn)量。原理：C16H34eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do7(加熱、加壓))____________________。十六烷辛烷辛烯(3)裂解概念：裂解就是深度裂化。目的：獲得__________、__________、__________等重要的基本化工原料。原理：C4H10eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do7(加熱、加壓))CH4＋__________C4H10eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do7(加熱、加壓))C2H4＋__________。(4)催化重整概念：石油在________和________的作用下，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使________轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______。目的：獲得_______、________等產(chǎn)品。3．化石能源與合成高分子材料(1)三大合成高分子材料：__________、__________、__________。(2)以煤、石油、天然氣為原料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)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：________________________________________。?問(wèn)題一煤和天然氣的綜合利用【典例1】某實(shí)驗(yàn)小組在實(shí)驗(yàn)室中用下圖模擬煤的干餾，按要求回答相關(guān)問(wèn)題：(1)儀器d的作用是__________________，e處點(diǎn)燃的氣體主要有____________________。(2)c中液體分層，其中水層里溶有____________，有機(jī)物層可以通過(guò)________的方法使其中的重要成分分離出來(lái)?！咀兪骄?-1】我國(guó)在“煤變油”技術(shù)上已取得了重大突破，達(dá)到5噸煤可以合成1噸成品油的水平。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．煤的組成元素主要是碳，但煤是混合物B．“煤變油”的方法之一是使煤與H2作用生成液態(tài)有機(jī)物C．煤之所以能變“油”，是因?yàn)槊褐泻写罅康钠?、柴油和煤焦油D．煤變成成品油需要經(jīng)過(guò)一系列工藝流程，發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化才能實(shí)現(xiàn)【變式練1-2】有關(guān)煤的綜合利用如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．煤和水煤氣都屬于化石燃料B．煤中含有焦?fàn)t氣、煤焦油、焦炭等物質(zhì)C．①是將煤在空氣中加強(qiáng)熱使其分解的過(guò)程D．②是煤的氣化方式之一?問(wèn)題二石油的綜合利用【典例2】某研究學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬石油的煉制，設(shè)計(jì)了如圖的裝置。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可觀察到b中試管內(nèi)有少量液體凝結(jié)且聞到有汽油的氣味，c中試管內(nèi)酸性高錳酸鉀溶液褪色。(1)實(shí)驗(yàn)研究小組模擬的是________________(填化工工藝名稱)。(2)c中試管內(nèi)酸性KMnO4溶液褪色，體現(xiàn)了酸性KMnO4溶液的________性。(3)寫出十六烷裂化得到辛烷和辛烯的化學(xué)方程式：______________________________。(4)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，裝置d中的溴水褪色，寫出驗(yàn)證烯烴與溴水的反應(yīng)是加成反應(yīng)而不是取代反應(yīng)的方法：________________________________________________________________________?！練w納小結(jié)】(1)煤的干餾、氣化和液化都是化學(xué)變化。(2)石油分餾屬于物理變化，由于石油中有些物質(zhì)的沸點(diǎn)很接近，所以分餾產(chǎn)物一般為混合物。常壓蒸餾的原料為石油，減壓蒸餾的原料為重油。分餾時(shí)沸點(diǎn)低(相對(duì)分子質(zhì)量小)的烴類先汽化，沸點(diǎn)高(相對(duì)分子質(zhì)量大)的烴類后汽化。(3)石油分餾所得汽油為直餾汽油，多為飽和烴。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不飽和烴，能與鹵素單質(zhì)反應(yīng)。(4)裂化是為了提高汽油等的產(chǎn)量和質(zhì)量，而裂解采用比裂化更高的溫度，是為了獲得大量的乙烯、丙烯等不飽和氣體產(chǎn)物作化工原料?！咀兪骄?-1】下列關(guān)于化石燃料的說(shuō)法不正確的是()A．石油是混合物，汽油也是混合物B．石油分餾可以得到乙烯，煤干餾可以得到苯C．“西氣東輸”的“氣”指的是甲烷D．石油的分餾是物理變化，而裂化和裂解屬于化學(xué)變化【變式練2-2】石油蒸餾裝置如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．儀器W的名稱：圓底燒瓶B．碎瓷片的作用：催化劑C．冷卻水的流向：X進(jìn)水，Y出水D．收集到的60～150℃的餾分為混合物【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．天然氣水合物外形似冰，被人們稱為“可燃冰”。天然氣的主要成分是()A．氫氣B．一氧化碳C．二氧化碳 D．甲烷2．下列屬于物理變化的是()①石油的分餾②煤的干餾③石油的裂化④鋁熱反應(yīng)⑤由乙烯制備聚乙烯⑥將氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧⑦乙烯催熟果實(shí)⑧將苯加入溴水中⑨海水蒸餾制取淡水A．①②③④B．①②⑤⑦C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨3．下列不屬于煤的綜合利用的是()A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭B．在一定條件下將煤與氫氣轉(zhuǎn)化為液體燃料C．煤變?yōu)槊猴濪．將煤氣化為可燃性氣體4．煤、石油、天然氣等化石燃料都是不可再生資源。下列關(guān)于煤、石油、天然氣等資源的說(shuō)法正確的是()A．干餾所得氣體中只含無(wú)機(jī)氣體B．天然氣、天然氣水合物都是清潔的化石燃料C．石油裂解氣中主要成分為甲烷D．石油產(chǎn)品都能發(fā)生加聚反應(yīng)5．下列說(shuō)法正確的是()A．煤和石油都是混合物，都只由碳和氫兩種元素組成B．石油含有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，煤含有苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)物C．煤的氣化、液化是使煤變成清潔能源、減小環(huán)境污染的有效途徑D．沸點(diǎn)范圍：汽油>煤油>柴油>重油6．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．石油催化裂化的主要目的是提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量與質(zhì)量B．含C18以上烷烴的重油經(jīng)過(guò)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、丙烯等氣態(tài)短鏈烴D．石油裂化和裂解都屬于物理變化7．“煤制油”的關(guān)鍵技術(shù)是煤的氣化，而目前煤的氣化主要是煤中的碳和水蒸氣的反應(yīng)：C(s)＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO(g)＋H2(g)，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，反應(yīng)所需能量是由間歇進(jìn)行的碳的燃燒(氧氣用空氣代替)來(lái)提供的：C＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2。下面關(guān)于該過(guò)程的說(shuō)法不正確的是()A．煤的氣化可以減少煤直接燃燒對(duì)環(huán)境造成的粉塵污染B．第一個(gè)反應(yīng)需要吸熱，所以煤的氣化從能量角度來(lái)看，得不償失C．煤氣化后作為燃料，燃燒充分，熱利用率高D．上述兩個(gè)反應(yīng)，反應(yīng)后的混合氣體中除去CO、CO2后主要就是合成氨的兩種原料氣體8．石油化工是指石油的后處理，比如裂解，催化裂化以及后續(xù)的產(chǎn)品比如丙烯等精細(xì)產(chǎn)品的加工。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()石油eq\o(――→,\s\up7(①),\s\do5())分餾產(chǎn)品eq\o(――→,\s\up7(②),\s\do5())乙烯eq\o(――→,\s\up7(③),\s\do5())CH2BrCH2BrA．石油主要是由烴組成的混合物B．①主要發(fā)生物理變化C．②包括裂化、裂解等過(guò)程D．③是加成反應(yīng)，產(chǎn)物名稱是二溴乙烷9．某市家用燃料的更新經(jīng)歷了如圖幾個(gè)過(guò)程：eq\x(\a\al(歷史悠久的,燃料——煤))―→eq\x(\a\al(使用方便的燃料——,液化石油氣或管道煤氣))―→eq\x(\a\al(清潔的燃料,——天然氣))請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)為了使煤充分燃燒，可采取的措施是________________________________。(2)煤的氣化可產(chǎn)生管道煤氣，其主要反應(yīng)是碳與水蒸氣在高溫下生成兩種常見(jiàn)的可燃性氣體，這兩種氣體是____________。(3)液化石油氣的主要成分是丙烷(C3H8)，丙烷完全燃燒的化學(xué)方__________________________________。(4)天然氣作燃料比煤更清潔的原因是________________________________(答一條即可)。10．用石油裂化和裂解過(guò)程得到的乙烯、丙烯來(lái)合成丙烯酸乙酯的路線如下：根據(jù)以上材料和你所學(xué)的化學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題：(1)由CH2=CH2制得有機(jī)物A的化學(xué)反應(yīng)類型是______________。(2)丙烯醛(CH2=CHCHO)中含有的官能團(tuán)是________________(填名稱)。(3)A與B合成丙烯酸乙酯反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________________________________；該反應(yīng)的類型是____________。(4)由石油裂解產(chǎn)物乙烯合成聚乙烯塑料的化學(xué)方程式是______________________________?！灸芰μ嵘?．化學(xué)在人類社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，下列事實(shí)不涉及化學(xué)反應(yīng)的是()A．利用廢棄的秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)燃料乙醇B．利用石油生產(chǎn)塑料、化纖等高分子材料C．利用基本的化學(xué)原料生產(chǎn)化學(xué)合成藥物D．利用反滲透膜從海水中分離出淡水2．C8H18在一定條件下受熱可完全裂解生成CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C4H8五種氣體的混合氣，此混合氣對(duì)相同條件下氫氣的相對(duì)密度為()A．38B．57C．19D．無(wú)定值3．用石油和煤可以得到有機(jī)化工生產(chǎn)中需要的眾多原料，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。其生產(chǎn)過(guò)程如下：①CH2=CH2＋→②eq\o(→,\s\up7(－H2))③n→下列說(shuō)法不正確的是()A．通過(guò)裂解可以從石油中獲得更多的乙烯B．煤干餾可以直接得到純凈的苯C．制聚苯乙烯的反應(yīng)中①為加成反應(yīng)D．反應(yīng)③為加聚反應(yīng)4．中科院研制出一種多功能催化劑，首次實(shí)現(xiàn)將CO2轉(zhuǎn)化為汽油(主要成分是C5～C11的烴類混合物)，過(guò)程示意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該技術(shù)能助力“碳中和”(二氧化碳“零排放”)的戰(zhàn)略愿景B．該多功能催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率C．a(chǎn)和b的一氯代物均有4種D．反應(yīng)①的產(chǎn)物中含有水，反應(yīng)②只有碳?xì)滏I的形成5．煤氣化是有效利用化石能源的手段之一，有關(guān)反應(yīng)為①C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2、②CO＋H2Oeq\o(,\s\up7(一定條件))CO2＋H2，獲得的氣體稱為水煤氣。某研究性學(xué)習(xí)小組為探究氣體的成分，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：[實(shí)驗(yàn)]使水蒸氣通過(guò)灼熱的焦炭，收集反應(yīng)后的氣體。[提出假設(shè)]對(duì)氣體的成分提出了三種假設(shè)。假設(shè)1：該氣體是CO、H2、H2O。假設(shè)2：該氣體是CO2、H2、H2O。(1)假設(shè)3：____________________________________。[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)]擬用圖中提供的儀器，選擇必要的試劑，設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證上述假設(shè)3(加熱裝置和導(dǎo)管等在圖中略去，實(shí)驗(yàn)前裝置內(nèi)部的空氣已經(jīng)排盡)。(2)按氣流從左至右連接各儀器，用題中小寫字母表示接口的連接順序(儀器