第2課時煤、石油和天然氣的綜合利用[核心素養發展目標]1.了解煤、石油、天然氣的組成及綜合利用的意義，提高“宏觀辨識與微觀探析”的能力。2.了解煤、石油、天然氣為原料綜合利用的內容，培養“變化觀念”的學科素養。3.了解節約能源及防止污染的重要性，培養關注社會可持續發展的“科學態度與社會責任”。1．煤的綜合利用(1)煤的組成(2)煤的綜合利用2．天然氣的綜合利用(1)主要成分：CH4(2)3．石油的綜合利用(1)石油的組成：由多種碳氫化合物組成的混合物(2)石油的綜合利用①②③④4．煤、石油、天然氣為原料生產合成材料(1)三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。(2)實例：乙烯制聚乙烯：nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH2，丙烯制聚丙烯：nCH2CH—CH3eq\o(→,\s\up7(催化劑))。(1)把煤加強熱使之分解的過程為煤的干餾(×)提示必須隔絕空氣加強熱。(2)在一定條件下，煤可以和氫氣直接反應生成液體燃料(√)提示煤與氫氣可以生成液體燃料，該過程為煤的直接液化。(3)煤的氣化和液化都是物理變化(×)提示煤的氣化為：C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2，煤的液化分直接液化和間接液化，直接液化為煤和氫氣反應生成液體燃料，間接液化是以氣化產物CO和H2為原料合成甲醇等，都為化學變化。(4)石油的分餾產品為純凈物(×)提示石油的分餾產品為沸點相差不大的烴的混合物。(5)石油的裂解是為了獲得更多的汽油等液體燃料(×)提示石油的裂化目的是為了獲取更多汽油等燃料，石油的裂解目的是為了獲取乙烯等氣態化工原料。(6)許多性能優異的合成高分子材料的原始原料為煤、石油或天然氣(√)1．煤的氣化、液化是物質三態(氣、液、固)之間的變化嗎？為什么？提示不是，物質三態之間的變化是物理變化，煤的氣化、液化是化學變化。2．生活中汽車的車用燃料一般為裂化汽油。這種汽油和直餾汽油有何區別？如何鑒別？提示直餾汽油主要是飽和烴的混合物，裂化汽油中含不飽和烴；可用溴的四氯化碳溶液區別它們。3．目前，多數石油產品仍作為燃料使用，如把石油產品來合成高分子材料，其價值將成倍提升，試寫出用汽油(主要成分為辛烷C8H18)為原料，生成聚乙烯塑料的合成原理？提示首先汽油裂解eq\o(C8H18,\s\do7(辛烷))eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))eq\o(C4H10,\s\do7(丁烷))＋eq\o(C4H8,\s\do7(丁烯))eq\o(C4H10,\s\do7(丁烷))eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))eq\o(C2H4,\s\do7(乙烯))＋eq\o(C2H6,\s\do7(乙烷))nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH21．國內能源供應緊張形勢日益加劇，煤的漲價導致部分地區電荒，煤在國民經濟中的重要地位由此可見一斑。下列關于煤的說法正確的是()A．煤屬于有機化合物B．在物質變化類型上，煤的干餾包含了物理變化和化學變化C．煤中含有大量的苯、甲苯等芳香烴，煤是芳香烴的主要來源D．煤轉化為水煤氣再燃燒放出的熱量不會增加，因此煤的氣化并無意義答案B解析煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物；苯和甲苯是煤中的某些干餾產物中的主要成分，并不是煤本身含有的，是煤干餾過程中發生化學反應生成的；煤氣化后變成清潔高效的燃料，再燃燒可提高其利用率，意義重大。2．下列轉化不屬于煤或石油的綜合利用的是()A．將煤干餾制得煤焦油和焦炭B．在一定條件下將煤氣化或液化生成氣體或液體燃料C．將煤制成煤球作燃料D．將石油裂解制得乙烯等化工原料答案C解析將煤制成煤球作燃料還是直接燃燒，并沒有綜合利用。3．關于煤和石油的綜合利用，下列說法正確的是()A．煤中含有甲苯、二甲苯等有機物，可以通過干餾得到B．以煤為主要原料，可以合成甲醇C．石油裂化的目的是獲取短鏈不飽和氣態烴D．石油裂化生產的汽油不能使溴水褪色答案B解析煤中不含甲苯、二甲苯，它們是煤干餾后的產物，故A錯誤；煤可以通過間接液化合成甲醇，B正確；石油裂化的目的是獲取更多更好的輕質液體燃料，故C錯誤；裂化汽油中含有烯烴，能使溴水褪色，故D錯誤。4．(2018·河南西華一中高一檢測)下列有關煤和石油的說法正確的是()A．煤和石油都屬于有機化合物B．煤的干餾和石油的分餾都屬于化學變化C．水煤氣是通過煤的液化得到的氣體燃料D．石油在加熱和催化劑的作用下可使烴分子重整生成苯、甲苯等有機物答案D解析煤和石油都是混合物，A錯誤；煤的干餾為化學變化，而石油的分餾為物理變化，B錯誤；水煤氣主要成分為CO和H2，是煤經過氣化生成的，C錯誤；石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結構調整，使鏈狀烴轉化為環狀烴，如苯、甲苯等，D正確。化學中的“三餾”和“兩裂”(1)化學中“三餾”比較名稱干餾蒸餾分餾原理隔絕空氣加強熱使物質分解根據液態混合物中各組分沸點不同進行分離與蒸餾原理相同產物混合物單一組分的純凈物沸點相近的各組分組成的混合物類型化學變化物理變化物理變化(2)化學中“兩裂”的比較名稱定義目的裂化在一定條件下，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質量小、沸點低的烴提高輕質油的產量，特別是提高汽油的產量裂解在高溫下，使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態烴和少量液態烴獲得短鏈不飽和烴課時對點練A組基礎對點練題組一煤、石油和天然氣的綜合利用1．下列有關說法正確的是()A．煤干餾得到的焦爐氣不能與溴水反應而使溴水褪色B．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑C．煤經氣化和液化兩個物理變化過程，可變為清潔能源D．煤的液化就是將煤轉化成甲醇等液態物質的過程答案D解析煤干餾得到的焦爐氣主要成分為氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳，因含有乙烯故能使溴水褪色；煤的氣化是將固態煤轉化為一氧化碳和氫氣等氣體燃料(由煤制煤氣)的過程，煤的液化是將煤轉化成甲醇等液態物質的過程，二者都屬于化學變化，其產物都是清潔能源。2．下列關于石油的說法不正確的是()A．石油主要含C、H兩種元素B．石油通過催化重整可得到環狀烴C．石油裂化是物理變化D．石油分餾得到的汽油是混合物答案C解析石油裂化是化學變化。3．在石油工業中，將重油制成乙烯的方法是()A．裂化 B．裂解C．干餾 D．分餾答案B解析將重油制成氣態不飽和烴，應采取比裂化更高的溫度才可以實現，采用裂解的方法。4．合理利用燃料減小污染符合“綠色奧運”理念，下列關于燃料的說法正確的是()A．“可燃冰”是將水變為油的新型燃料B．氫氣是具有熱值高、無污染等優點的燃料C．乙醇是比汽油更環保、不可再生的燃料D．石油和煤是工廠經常使用的可再生的化石燃料答案B解析可燃冰外觀像冰，其化學組成是CH4·nH2O，根據元素守恒知，水不能變為油；氫能源具有來源廣、熱值高，且燃燒后生成水對環境無污染；乙醇中含有碳、氫、氧三種元素，其燃燒產物是二氧化碳和水，但乙醇為可再生能源；石油和煤都屬于化石燃料，且屬于不可再生能源。5．煤的干餾和石油的分餾，兩種變化在本質上的差別是()A．加熱的溫度不同B．得到的產品不同C．前者要隔絕空氣，后者不用隔絕空氣D．干餾是化學變化，分餾是物理變化答案D解析石油的分餾為物理變化；煤的干餾為化學變化。題組二煤、石油、天然氣的綜合利用與可持續發展6．乙烯的產量是衡量一個國家石油化工水平的重要標志。聚乙烯是以乙烯為原料合成的一種人們常用的高分子材料。下列有關聚乙烯的敘述中正確的是()A．乙烯合成聚乙烯的變化屬于化合反應B．乙烯合成聚乙烯的化學方程式是nCH2CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2=CH2C．聚乙烯在自然界中很難降解，容易導致“白色污染”D．聚乙烯是純凈物答案C解析乙烯合成聚乙烯的反應屬于加聚反應，聚乙烯的結構簡式為CH2—CH2，高聚物均為混合物。7．在“綠色化學”工藝中，理想狀態是反應中原子全部轉化為要制取的產物，即原子利用率為100%。以下反應最符合綠色化學原子經濟性要求的是()A．氯乙烯發生加聚反應制得聚氯乙烯高分子材料B．用乙酸與乙醇制備乙酸乙酯C．用淀粉發酵反應制得食用酒精D．用乙醇催化氧化制乙醛答案A解析A項，氯乙烯發生加聚反應制得聚氯乙烯高分子材料，屬于加聚反應，原子利用率為100%，符合要求，正確；B項，乙酸與乙醇反應制備乙酸乙酯，屬于取代反應，伴隨副產物，反應物沒有全部轉化為所需產物，錯誤；C項，用淀粉制酒精，反應物沒有全部轉化為所需產物酒精，錯誤。8．利用水煤氣(CO、H2)生產汽油、甲醇和氨等已經實現了工業化，合成氣也可轉化為醛、酸、酯等多種產物，下列敘述不正確的是()A．以水煤氣(CO、H2)為原料合成其他工業原料的反應都是化合反應B．以水煤氣(CO、H2)生產液態烴或醇類是實現“煤變油”的有效途徑C．以水煤氣(CO、H2)為原料也可以合成烯烴D．煤的氣化和液化提高了煤的綜合利用效率答案A解析以水煤氣(CO、H2)為原料的反應不一定都是化合反應。9．在一定條件下，動植物油脂與醇反應可制備生物柴油，化學方程式如下：下列敘述錯誤的是()A．生物柴油由可再生資源制得B．生物柴油是不同酯組成的混合物C．動植物油脂是高分子化合物D．“地溝油”可用于制備生物柴油答案C解析短鏈醇(如乙醇)可由淀粉或纖維素制取，動植物油脂和短鏈醇均是可再生資源；生物柴油中R1、R2、R3不同，可形成混合物；動物油脂的相對分子質量一般都是幾百，不屬于高分子化合物。10．下圖是實驗室對煤進行干餾的裝置圖，回答下列問題：(1)指出圖中儀器名稱：c________，d________。(2)儀器d的作用是_________________________________________________________，c中液體有________和________，其中無機物里溶有________，可用________檢驗出來。有機物可以通過________的方法使其中的重要成分分離出來。(3)e處點燃的氣體的主要成分有________，火焰的顏色為________。答案(1)U形管燒杯(2)盛裝冷水對蒸氣進行冷卻粗氨水煤焦油氨酚酞溶液蒸餾(或分餾)(3)H2、CH4、C2H4、CO淡藍色解析(1)c是U形管，d是燒杯。(2)煤的干餾產物主要有：焦炭(固體)、煤焦油、粗氨水(液體)、焦爐氣(H2、CH4、C2H4、CO)等，利用d將蒸氣冷卻，無機物中溶有氨，可利用酚酞檢驗；有機物可利用蒸餾或分餾使其中的重要成分分離出來。(3)e處點燃的氣體是焦爐氣，火焰呈淡藍色。B組綜合強化練1．下列氣體主要成分是CH4的是()A．水煤氣 B．裂解氣C．焦爐氣 D．沼氣答案D解析水煤氣的主要成分是一氧化碳和氫氣，A錯誤；裂解氣的主要成分是甲烷及碳原子數為2～5的烯烴和烷烴，B錯誤；焦爐氣中含量最高的氣體是氫氣，C錯誤；沼氣為植物發酵生成的氣體，主要成分為甲烷。2．(2019·貴陽高一聯考)下列有關說法正確的是()A．通過石油分餾可以獲得大量的芳香烴B．液化石油氣和天然氣的主要成分都是甲烷C．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉D．石油裂解可以得到更多的汽油，這種汽油是一種純凈物答案C解析芳香烴主要從煤的干餾產品煤焦油中獲取，A錯誤；液化石油氣的主要成分是含有3個或4個碳原子的烴，天然氣的主要成分是甲烷，B錯誤；煤油是由石油經分餾或裂化得到的，可用作燃料，且密度比鈉小，可用于保存少量金屬鈉，C正確；石油分餾得到的汽油仍為混合物，D錯誤。3．(2019·西安高一期末)十九大報告中指出：“綠水青山就是金山銀山。”而利用化學知識降低污染，提高原料利用效率是化學工作者的首要任務，有關煤和石油的綜合利用，下列說法正確的是()A．將煤塊制成煤粉，可提高燃燒效益，減少SO2的排放B．煤中含有苯等多種芳香烴，可先干餾后分餾把它們分離出來C．可通過石油裂化獲取乙烯等工業原料D．以煤和石油為原料加工生成高分子化合物，可大大提高煤和石油利用效率答案D4．下列有關煤、石油及產品的說法正確的是()A．煤的氣化和液化都屬于物理變化B．將煤在空氣中加強熱使之分解的過程，稱為煤的干餾，也叫煤的焦化C．將石油分餾得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料D．用溴的四氯化碳溶液可鑒別分餾獲取的汽油和裂化獲得的汽油答案D解析煤的氣化和液化都屬于化學變化，A錯誤；煤在隔絕空氣加強熱的條件下分解的過程稱為煤的干餾，而不是在空氣中，B錯誤；石油分餾主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通過石油裂化、裂解獲得，C錯誤；分餾獲得的汽油主要成分是飽和烴，裂化獲得的汽油中含有不飽和烴，二者可用溴的四氯化碳溶液鑒別，D正確。5．下列說法正確的是()A．利用化石燃料燃燒放出的熱量使水分解產生氫氣，是氫能開發的研究方向B．光合作用是將光能轉化為化學能的有效途徑C．石油、煤、天然氣屬于二次能源D．綠色化學最顯著的特征是在生產化工產品過程中必須以綠色動植物為原料答案B解析利用化石燃料燃燒法使水分解制氫氣需要消耗大量的能源，A錯誤；光合作用是將光能轉化為化學能的有效途徑，B正確；石油、煤、天然氣屬于一次能源，C錯誤；綠色化學的核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染，反應物的原子全部轉化為期望的最終產物，D錯誤。6．(2018·河南信陽一中月考)有關煤的綜合利用如圖所示。下列說法正確的是()A．煤的干餾是將煤中有機物在高溫下蒸餾出來，故為物理變化B．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有機物C．②是放熱的過程D．B為甲醇或乙酸時，原子利用率均達到100%答案D解析A項，煤的干餾是指將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程，錯誤；B項，煤通過干餾得到苯、甲苯、二甲苯等有機物，錯誤；C項，反應②是碳和水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，為吸熱反應，錯誤；D項，甲醇(CH4O)可寫為(H2)2·CO，乙酸(C2H4O2)可寫為(H2)2·(CO)2，原子利用率均達到100%，正確。7．(2019·湖北黃岡高一檢測)某研究性學習小組在實驗室中模擬石油的催化裂化，裝置如圖。實驗過程中可觀察到燒瓶Ⅰ中固體石蠟先熔化，試管Ⅱ中有少量液體凝結，試管Ⅲ中酸性高錳酸鉀溶液褪色，實驗后發現試管Ⅱ中液體具有汽油的氣味。(1)該裝置儀器連接的順序應遵循的原則為__________，加入藥品之前的操作為__________________________，長導管的作用是________。(2)試管Ⅱ中有少量液體凝結說明________________________________________________。(3)試管Ⅲ中溶液褪色說明_______________________________________________________。(4)能否用試管Ⅱ中的液體萃取溴水中的溴，理由是__________________________________________________________________________________________________________。(5)寫出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化學方程式：_____________________________________________________________________________________________________。(6)石油裂化的重要意義是__________________________________________________。答案(1)從下往上，從左往右檢驗裝置的氣密性導氣和冷凝氣體(2)裂化生成了碳原子數大于4的烴(3)裂化生成了碳原子數小于5的烯烴(4)不能，裂化產物中有烯烴，易與溴發生加成反應(5)C20H42eq\o(→,\s\up7(Al2O3),\s\do5(△))C10H22＋C10H20(6)提高石油產品中輕質燃油的產量，特別是汽油的產量和質量解析實驗室儀器連接的順序應遵循從下往上、從左到右的原則，裝入藥品之前要檢驗裝置的氣密性；依據石油分餾塔原理，設置了長導管，除起導氣作用外，兼起冷凝氣體的作用。試管Ⅱ中有液體生成，說明生成了碳原子數大于4的烴。試管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色說明生成了常溫、常壓下呈氣態的碳原子數小于5的烯烴。由于裂化產物中有烯烴生成，易與溴發生加成反應，所以不能用試管Ⅱ中的液體來萃取鹵素單質。從以上變化可以看出，石油裂化的主要目的是為了獲得更多的輕質燃油，特別是提高汽油的產量和質量。8．(2019·張家口期末)煤氣化是有效利用化石能源的手段之一，有關反應為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。某研究性學習小組為探究氣體的成分，進行了如下實驗。【實驗】使水蒸氣通過灼熱的焦炭，收集反應后流出的氣體。【提出假設】對氣體的成分提出了三種假設。假設1：該氣體是CO、H2、H2O。假設2：該氣體是CO2、H2、H2O。(1)假設3：________________________________________________________________。【設計實驗方案，驗證假設】擬用圖中提供的儀器，選擇必要的試劑，設計一個實驗，驗證上述假設3。(加熱裝置和導管等在圖中略去，實驗前裝置內部的空氣已經排盡)(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(儀器可重復使用)：混合氣→dc→________→________→________→________→________→ij。(3)儀器A中需要加入的試劑名稱為________，其中的反應的化學方程式可能有____________________________________________________________________________________________________________________