2018-2019學(xué)年高中化學(xué)人教版必修二教師用書：第四章 第二節(jié) 第1課時　煤、石油和天然氣的綜合利用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第二節(jié)資源綜合利用環(huán)境保護(hù)第1課時煤、石油和天然氣的綜合利用1．認(rèn)識煤、石油、天然氣等化石燃料的組成及綜合利用.2．掌握加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)。以聚乙烯為例,了解高分子材料在生活領(lǐng)域中的應(yīng)用及對環(huán)境造成的壓力.一、從煤、石油和天然氣中獲得基本化工原料1．煤的綜合利用(1)煤的組成煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要含碳元素,還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。(2）煤的綜合利用2．天然氣的綜合利用(1)組成：天然氣的主要成分是甲烷。(2）綜合應(yīng)用①天然氣是一種清潔的化石燃料，②作為一種化工原料,主要用于合成氨和生產(chǎn)甲醇等.3．石油的綜合利用(1)石油的組成石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。(2）石油的綜合利用①分餾:利用原油中各組分沸點(diǎn)的不同進(jìn)行分離的過程。②裂化：將含碳原子數(shù)較多，沸點(diǎn)較高的烴斷裂為碳原子數(shù)較少、沸點(diǎn)較低的烴的過程。③裂解：即深度裂化。④催化重整:石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。二、以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)合成材料1．三大合成材料：塑料、合成橡膠、合成纖維。2．實(shí)例:制取聚乙烯反應(yīng)的化學(xué)方程式為nCH2===CH2eq\o(――→，\s\up12(催化劑）)CH2—CH2。3．四個概念（1)加聚反應(yīng)：由不飽和的小分子化合物通過加成反應(yīng)生成高分子化合物的反應(yīng)稱為加成聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng).(2)單體：聚合成高分子化合物的小分子化合物，聚乙烯的單體為CH2===CH2。(3)鏈節(jié)：高分子化合物中的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，聚乙烯的鏈節(jié)為—CH2—CH2—。（4)聚合度:高分子化合物中所含鏈節(jié)的數(shù)目，聚乙烯的聚合度為n。1．（2018·浙江卷)下列屬于物理變化的是(）A．煤的氣化 B．天然氣的燃燒C．烴的裂解 D．石油的分餾解析：煤的氣化屬于復(fù)雜的物理化學(xué)變化，A錯誤；天然氣的燃燒屬于化學(xué)變化，B錯誤；烴的裂解屬于化學(xué)變化，C錯誤；石油的分餾屬于物理變化，D正確。答案:D2．（2018·甘肅師大附中期末）下列有關(guān)煤、石油、天然氣等資源的說法正確的是（)A．石油裂化得到的汽油是純凈物B．煤的氣化就是將煤在高溫條件由固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)是物理變化過程C．天然氣是一種清潔的化石燃料D．煤就是碳，屬于單質(zhì)解析:石油裂化得到的汽油是混合物，A錯誤;煤的氣化是將其轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程,屬于化學(xué)變化，B錯誤；天然氣燃燒只生成CO2和H2O，是一種清潔的化石燃料，C正確；煤是由有機(jī)物和少量無機(jī)物組成的復(fù)雜混合物,其組成以碳元素為主，D錯誤。答案：C3．判斷正誤（正確的打“√”，錯誤的打“×"）（1)煤、石油、天然氣都是潔凈的化石燃料。()（2）汽油、柴油都是混合物。(）（3)乙烯、聚乙烯含碳量相同，相同質(zhì)量的乙烯、聚乙烯完全燃燒生成CO2相同。()(4)煤的氣化、液化與水的汽化、液化一樣，均屬于物理變化。（）(5)三大合成材料都主要是以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)的。（)答案:(1)×(2）√（3）√（4)×（5)√化學(xué)“三餾"的比較蒸餾分餾干餾原理根據(jù)物質(zhì)沸點(diǎn)的差異,對液態(tài)混合物加熱和冷凝，分離成兩組不同沸點(diǎn)范圍的物質(zhì)根據(jù)物質(zhì)沸點(diǎn)的差異，對液態(tài)混合物不斷地加熱和冷凝，分離成多組不同沸點(diǎn)范圍的物質(zhì)把固態(tài)混合物（如煤、木材)隔絕空氣加強(qiáng)熱使其分解的過程變化類型物理變化物理變化化學(xué)變化實(shí)用舉例從海水中提取淡水；除去碘的四氯化碳溶液中的四氯化碳將石油（原油)分離為石油氣、汽油、煤油等；將煤焦油分離為苯、二甲苯、甲苯、酚類、萘和瀝青干餾煤、干餾木材常用裝置下圖是實(shí)驗(yàn)室干餾煤的裝置圖：（1)指出圖中儀器的名稱：b________，c________.（2）儀器d的作用是____________________________，c中的液體中無機(jī)物有________，可用________檢驗(yàn)出來。有機(jī)物有________，可以通過________的方法使其中的重要成分分離出來.（3)e處點(diǎn)燃的氣體主要成分有________________,火焰顏色是________。(4)反應(yīng)結(jié)束后b中留有的固體是________?！窘馕觥勘绢}是關(guān)于煤干餾的實(shí)驗(yàn),根據(jù)煤干餾的主要產(chǎn)品,e處放出的氣體為焦?fàn)t氣,c中得到常溫下為液態(tài)的產(chǎn)品應(yīng)為粗氨水、粗苯和煤焦油，b處得到固體產(chǎn)品焦炭。c中液體無機(jī)物為粗氨水，呈堿性,用指示劑酚酞等可以檢驗(yàn)；有機(jī)物有粗苯和煤焦油里的苯、甲苯、二甲苯、酚、萘等的混合物，它們是相互混溶且沸點(diǎn)不同的液體混合物，可用分餾將其分開.焦?fàn)t氣的主要成分為H2、CH4、C2H4、CO均為易燃燒氣體，火焰呈淡藍(lán)色?！敬鸢浮?1）硬質(zhì)玻璃管U形管（2）對氣體產(chǎn)物進(jìn)行冷卻，使其液化粗氨水酚酞溶液煤焦油分餾(3)H2、CH4、CH2=CH2、CO淡藍(lán)色（4)焦炭下列過程屬于物理變化的是（)A．煤的干餾 B．煤的氣化C．石油分餾 D．石油裂化解析：石油的分餾是通過控制沸點(diǎn)的不同來實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分離的方法，屬于物理變化，C項(xiàng)符合題意；其他三項(xiàng)變化過程中均有新物質(zhì)生成，為化學(xué)變化。答案：C兩組反應(yīng)類型比較1．加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)（1)相同點(diǎn)：都是有機(jī)物分子中雙鍵(或三鍵）兩端的碳原子與其他的原子或原子團(tuán)直接結(jié)合生成新的化合物。（2）不同點(diǎn)：加成反應(yīng)生成的新化合物是小分子,加聚反應(yīng)生成的是高分子。舉例:加成反應(yīng)：2．加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)(1)相同點(diǎn)：均為小分子反應(yīng)生成高分子化合物。(2）不同點(diǎn)：加聚反應(yīng)的產(chǎn)物只有高分子化合物；縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物有高分子化合物和小分子。舉例:加聚反應(yīng)：聚苯乙烯的結(jié)構(gòu)為,試回答下列問題：(1)聚苯乙烯的鏈節(jié)是________,單體是________，生成該物質(zhì)的反應(yīng)類型是________.(2)實(shí)驗(yàn)測得某聚乙烯的相對分子質(zhì)量（平均值）為52000,則該高聚物的聚合度n＝________?！窘馕觥?1）把聚苯乙烯結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)看成氫原子，則可知該物質(zhì)是通過加聚反應(yīng)生成的，單體即為，鏈節(jié)即重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元為。（2)相對分子質(zhì)量等于52000，則聚合度n＝eq\f(52000，M苯乙烯)＝eq\f(52000,104）＝500。【答案】（1）加聚反應(yīng)（2)500（雙選)乙烯和丙烯按物質(zhì)的量之比1∶1聚合成乙丙樹脂，該高聚物的結(jié)構(gòu)簡式是()解析：乙烯（CH2=CH2）和丙烯(CH3—CH=CH2）兩種烯烴雙鍵斷開后的結(jié)構(gòu)為-CH2—CH2-、，兩種不同結(jié)構(gòu)按1∶1聚合成乙丙樹脂時可得到、兩種高聚物，故選A、B項(xiàng)。答案：AB1.(2018·鹽城市期末)下列氣體主要成分是CH4的是（）A．水煤氣 B．裂解氣C．焦?fàn)t氣 D．天然氣解析：水煤氣是CO和H2的混合氣，A錯誤；裂解氣主要成分是烷烴和烯烴，B錯誤；焦?fàn)t氣主要成分是H2、CH4、C2H4、CO等,C錯誤;天然氣主要成分是CH4,D正確。答案：D2．下列說法錯誤的是（)A．石油中含有C5～C11的烷烴,可以通過石油的分餾得到汽油B．含C18以上烷烴的重油經(jīng)過催化裂化可以得到汽油C．煤是由有機(jī)物和無機(jī)物組成的復(fù)雜的混合物D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干餾后分餾的方法把它們分離出來解析：汽油是C5~C11的烷烴，可以通過石油的分餾得到，也可由C18以上的烷烴經(jīng)過裂化反應(yīng)得到，A、B項(xiàng)正確;煤是由有機(jī)物和無機(jī)物所組成的復(fù)雜混合物，C項(xiàng)正確；煤干餾產(chǎn)物中有苯和甲苯，而煤本身不含有苯和甲苯，D項(xiàng)錯誤。答案：D3．石油煉制過程中，既能提高汽油產(chǎn)量又能提高汽油質(zhì)量的方法是()A．常壓分餾 B．減壓分餾C．裂解 D．催化裂化解析:A項(xiàng)只能對石油初加工，各類烴僅占石油總量的25％左右；B項(xiàng)操作是對重油的加工不會得到汽油；C項(xiàng)所得產(chǎn)物主要是乙烯、丙烯等小分子短鏈化合物；D項(xiàng)主要目的就是對重油加工得到質(zhì)量更高、產(chǎn)量更多的汽油。答案：D4．日常生活中接觸到的材料多為合成材料。下列物質(zhì)中，不屬于合成材料的是（）A．塑料 B．棉花C．合成纖維 D．合成橡膠解析：合成材料為人造材料，是用化學(xué)方法合成的，A、C、D三項(xiàng)屬于；B項(xiàng)棉花屬于天然材料。答案:B5．下列高分子不能通過加聚反應(yīng)合成的是（）解析：A的單體為CH2=CH2，B的單體為，D的單體為，均含有碳碳雙鍵,通過加聚反應(yīng)生成高分子化合物；C項(xiàng)是通過和HO—CH2-CH2—OH發(fā)生縮聚反應(yīng)合成的。答案：C1．下列說法中不正確的是（)A．天然氣、沼氣的主要成分是甲烷B．煤礦中的“瓦斯"爆炸是一定含量的甲烷在空氣中遇明火燃燒所致C．“西氣東輸"中所說的氣是指天然氣D．以液化石油氣作燃料的爐灶改用天然氣作燃料時,應(yīng)增大空氣的進(jìn)入量解析：甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。“西氣東輸”就是將新疆等地的天然氣，輸送到長江三角洲。液化石油氣的主要成分為丙烷,C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up12(點(diǎn)燃))3CO2＋4H2O,CH4＋2O2eq\o(→，\s\up12(點(diǎn)燃)）CO2＋2H2O，根據(jù)燃燒方程式知相同體積的丙烷耗氧量大于甲烷，故D錯誤。答案：D2．(2018·福建師大附中期末）下列說法正確的是（）A．石油的分餾、裂化、裂解屬于化學(xué)變化B．煤的干餾、氣化、液化屬于物理變化C．汽油、煤油、柴油是純凈物D．天然氣、沼氣的主要成分均是甲烷解析：石油的分餾是物理變化，A錯誤；煤的干餾、氣化、液化屬于化學(xué)變化，B錯誤；汽油、煤油、柴油是混合物，C錯誤；天然氣、沼氣的主要成分均是甲烷,D正確.答案：D3．下列關(guān)于化石燃料的加工說法正確的是(）A．石油裂化主要目的是得到乙烯B．石油分餾是化學(xué)變化，可得到汽油、煤油C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦?fàn)t氣D．天然氣是重要的化工原料，經(jīng)物理變化可合成甲醇解析：石油裂化主要目的是獲得更多的液態(tài)輕質(zhì)汽油，A項(xiàng)錯誤；石油分餾屬于物理變化,B項(xiàng)錯誤；天然氣的主要成分是甲烷，由甲烷合成甲醇發(fā)生了化學(xué)變化，D項(xiàng)錯誤.答案:C4．下列對乙烯和聚乙烯的描述中不正確的是()A．乙烯是純凈物，常溫下為氣態(tài),聚乙烯為固態(tài)，是混合物B．乙烯性質(zhì)比聚乙烯活潑，乙烯能發(fā)生加成反應(yīng),而聚乙烯不能C．取等質(zhì)量的乙烯和聚乙烯完全燃燒后,生成的CO2和H2O的質(zhì)量分別相等D．取等物質(zhì)的量的乙烯和聚乙烯完全燃燒后,生成的CO2和H2O的物質(zhì)的量分別相等解析:乙烯：CH2=CH2,聚乙烯:CH2—CH2,乙烯發(fā)生加聚反應(yīng)生成聚乙烯，雙鍵變?yōu)閱捂I，性質(zhì)變得穩(wěn)定，不再能發(fā)生加成反應(yīng)，并且聚乙烯為高分子化合物，常溫下為固態(tài),因?yàn)閚值不同，所以為混合物，A、B正確；因?yàn)橐蚁┖途垡蚁┓肿又蠧、H百分含量相同，相對分子質(zhì)量不同,所以等質(zhì)量的二者分別完全燃燒生成的CO2和H2O的量分別相等，但等物質(zhì)的量的二者燃燒生成的CO2和H2O，聚乙烯比乙烯要多，故C正確，D錯誤.答案：D5．某混合氣體通過溴水,溴水褪色，再通過灼熱的氧化銅，氧化銅由黑色變?yōu)榧t色，再通過無水硫酸銅白色粉末，無水硫酸銅變?yōu)樗{(lán)色，再通過澄清的石灰水,石灰水由澄清變渾濁再變澄清,最后剩余氣體在空氣中點(diǎn)燃，火焰呈淡藍(lán)色，則混合氣體是（)A．水煤氣 B．焦?fàn)t氣C．石油液化氣 D．天然氣解析：水煤氣的成分是H2和CO；焦?fàn)t氣主要成分是H2、CH4、C2H4、CO等；石油液化氣主要是含4個碳原子以下的烷烴等飽和烴;天然氣的主要成分是CH4。從題給信息分析該混合氣體含有使溴水褪色的氣體,含有還原性氣體,故只有焦?fàn)t氣滿足條件，選B項(xiàng)。答案：B6．某高分子化合物的結(jié)構(gòu)簡式為,下列有關(guān)敘述正確的是（)A．其單體是CH2=CH2和HCOOC2H5B．其鏈節(jié)是CH3CH2—COOC2H5C．它是縮聚反應(yīng)產(chǎn)物D．其單體是CH2=CH—COOC2H5解析：是加聚反應(yīng)的產(chǎn)物，其單體是CH2=CH—COOC2H5，其鏈節(jié)為,故選D項(xiàng)。答案：D7．某同學(xué)設(shè)計了如下圖所示裝置進(jìn)行石油蒸餾的實(shí)驗(yàn)，回答下列問題：（1）指出實(shí)驗(yàn)裝置中儀器A、B、C、D的名稱：A________，B________，C________，D________.(2）指出該同學(xué)所設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置中存在的錯誤，并給予改正.(3)實(shí)驗(yàn)裝置改正后，應(yīng)如何檢查氣密性？解析：（1)各儀器名稱依次為：蒸餾燒瓶、冷凝管、牛角管（或尾接管)、錐形瓶。(2）蒸餾實(shí)驗(yàn)要用蒸餾燒瓶，且溫度計水銀球置于支管口處,為了測蒸氣的溫度。蒸氣出來后需用冷凝管冷卻，冷卻水的方向與蒸氣方向相反,即采用“逆流"原理，這樣冷卻效果會很好，故該裝置此處錯誤。（3)整套裝置檢查其氣密性用微熱法。要點(diǎn)為：封閉體系→加熱→氣泡→停止加熱→倒吸穩(wěn)定水柱→氣密性好。答案:（1)蒸餾燒瓶冷凝管牛角管(或尾接管)錐形瓶（2)錯誤：冷凝水水流方向錯誤。改正:冷凝水應(yīng)下口進(jìn)，上口出。（3）連接好裝置后，將尾接管換成導(dǎo)管，并將導(dǎo)管下端浸沒在水中，對燒瓶加熱，看到導(dǎo)管口有氣泡冒出,冷卻后，導(dǎo)管內(nèi)倒吸一段水柱，水柱高度保持不變,證明裝置氣密性好。8．(2018·云南民族大學(xué)附中期中)Ⅰ?，F(xiàn)代以石油化工為基礎(chǔ)的三大合成材料除塑料外，還有________、________。Ⅱ。了解一些用藥常識，有利于自我保健.(1)藥品常用淀粉作黏合劑，淀粉水解的最終產(chǎn)物是________。(2)現(xiàn)有下列藥物:青霉素、阿司匹林、麻黃堿、抗酸藥(有效成分為碳酸鎂）。①其中屬于解熱鎮(zhèn)痛藥物的是_______，青霉素的作用_______。②碳酸鎂可治療胃酸過多的原理是（用離子方程式表示)________________。解析：Ⅰ?，F(xiàn)代以石油化工為基礎(chǔ)的三大合成材料除塑料外，還有合成纖維和合成橡膠.Ⅱ.(1)淀粉屬于多糖，淀粉水解的最終產(chǎn)物為葡萄糖，淀粉水解的化學(xué)方程式為（2）青霉素是消炎藥；阿司匹林具有解熱鎮(zhèn)痛作用,用于治感冒；麻黃堿具有止咳平喘作用,用于治療支氣管哮喘、鼻黏膜充血引起的鼻塞等；抗酸藥用于治療胃痛,能中和胃里過多的鹽酸，緩解胃部不適。①屬于解熱鎮(zhèn)痛藥的是阿司匹林。青霉素的作用是抗菌消炎。②MgCO3與胃里過多的HCl反應(yīng)的離子方程式為MgCO3＋2H＋=Mg2＋＋CO2↑＋H2O。答案:Ⅰ。（1)合成纖維合成橡膠Ⅱ。（1）葡萄糖(2）①阿司匹林抗菌消炎②MgCO3＋2H＋=Mg2＋＋CO2↑＋H2O1．下圖是石油分餾塔的示意圖，a、b、c三種餾分中()A．a(chǎn)的沸點(diǎn)最高B．b的熔點(diǎn)最低C．c的平均相對分子質(zhì)量最大D．每一種餾分都是純凈物解析：由題圖可知，a先分餾出來，c最后分餾出來，故熔沸點(diǎn)高低順序?yàn)閍<b<c，熔沸點(diǎn)越高，烴中含碳原子數(shù)越多，相對分子質(zhì)量越大，故c的平均相對分子質(zhì)量最大；分餾得到的每一種餾分均為混合物，A、B、D三項(xiàng)錯誤，只有C項(xiàng)正確。答案:C2．對圖示中的變化敘述錯誤的是（）A．圖示實(shí)驗(yàn)中發(fā)生了化學(xué)變化B．液體X溶液的pH>7，液體Y是一種黑色黏稠狀液體C．氣體Z易燃，可還原CuO,也可使溴水褪色D．試管A中產(chǎn)生濃的白煙解析:本題考查煤的干餾實(shí)驗(yàn)，干餾產(chǎn)物有固態(tài)的焦炭；液態(tài)的氨氣、水等無機(jī)物和煤焦油等難溶于水的有機(jī)物；氣態(tài)的H2、CO、C2H4、CH4。煤的干餾是化學(xué)變化,A正確；液體X為氨水呈堿性pH〉7，液體Y為煤焦油是黏稠液體,B正確；氣體H2、CO均易燃，可還原CuO，C2H4能使溴水褪色，C正確;試管A中產(chǎn)生黃色的煙，D錯誤。答案：D3．下列對合成材料的認(rèn)識不正確的是（)A．有機(jī)高分子化合物稱為聚合物或高聚物,是因?yàn)樗鼈兇蟛糠质怯尚》肿油ㄟ^聚合反應(yīng)而制得的C．聚乙烯（CH2—CH2）是由乙烯加聚生成的純凈物D．高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類解析：聚乙烯是混合物,C項(xiàng)錯誤。答案：C4．某高分子化合物含有如下結(jié)構(gòu)片段，對此結(jié)構(gòu)的分析中正確的是（）A．它是縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物B．合成它的小分子是CH3OHC．合成它的小分子是CH3CH2COOCH3D．合成它的小分子是CH2=CHCOOCH3解析:由高分子結(jié)構(gòu)片段知鏈節(jié)為,單體為，由該單體反應(yīng)生成高聚物的反應(yīng)為加聚反應(yīng)(類似乙烯）。答案：D5．（2018·襄陽市期末）下圖是丁烷(C4H10）裂解的實(shí)驗(yàn)流程。連接好裝置后,需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有：①檢查整套裝置的氣密性；②排出裝置中的空氣；③給D、G裝置加熱等。G后面裝置以及鐵架臺等已省略；CuO能將烴氧化成CO2和H2O。請回答下列問題：（1)丁烷裂解的可能方程式為C4H10eq\o(→,\s\up12（催化劑),\s\do15（△））CH4＋C3H6,__________________。（2）寫出甲烷與氧化銅反應(yīng)的化學(xué)方程式__________________。(3)若對反應(yīng)后E裝置中的混合物(溴水足量)，再按以下流程實(shí)驗(yàn):①分離操作Ⅰ和Ⅱ的名稱分別是________、________（填字母)。a．蒸發(fā)b．過濾c．分液d．蒸餾②Na2SO3溶液的作用是（用離子方程式表示）________________。③已知A的碳原子數(shù)大于B的碳原子數(shù),請寫出B的名稱____________。(4)假定丁烷完全裂解,流經(jīng)D、G裝置中的氣體能完全反應(yīng)。當(dāng)(E＋F）裝置的總質(zhì)量比反應(yīng)前增加了0。49g，G裝置的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了1。44g,則丁烷的裂解產(chǎn)物中甲烷和乙烷的物質(zhì)的量之比為________。解析:（1）丁烷裂解除生成CH4和C3H6