高中化學(xué)新教材復(fù)習(xí)智能考點三十六：天然氣石油和煤的綜合利用

第四章有機化學(xué)智能考點三十六天然氣石油和煤的綜合利用I、課標(biāo)要求能說出天然氣、石油液化氣、汽油的組成，認(rèn)識它們在生產(chǎn)，生活中的應(yīng)用II、考綱要求了解天然氣、石油液化氣、汽油的主要組成及其應(yīng)用III、教材精講1．天然氣系古生物遺骸長期沉積地下，經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)化及變質(zhì)裂解而產(chǎn)生之氣態(tài)碳?xì)浠衔?，具可燃性，多在油田開采原油時伴隨而出，天然氣蘊藏在地下約3000—4000米2．石油的組成及其分餾產(chǎn)品成分：石油是烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴組成的復(fù)雜的混合物，因此沒有固定的沸點。含碳原子數(shù)越少的烴，沸點越低。因此，在給石油加熱時，低沸點的烴先汽化，經(jīng)過冷凝液化后分離出來。隨著溫度的升高，較高沸點的烴再汽化，經(jīng)過冷凝液化后，又分離出來。這樣不斷地加熱汽化和冷凝液化，就可以把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物。這種方法就是叫做餾分。每一種餾分仍然是多種烴的混合石油分餾的各種成分石油分餾產(chǎn)品的沸點與成分分餾產(chǎn)品分餾溫度（沸點）碳原子數(shù)

用

途粗

汽

油石油氣40℃C1-C4燃料、化工原料石油醚40~60C5-C6溶劑汽油60~205C7-C9內(nèi)燃機燃料煤油205~300C9-C16燃料柴油300~360C16-C18柴油機燃料潤滑油360℃C16-C20機械潤滑劑凡士林360℃C20-C24防銹劑制藥重油360℃殘留物燃料、建筑材料②減壓分餾。為了分離重油的成分，并防止溫度過高而使烴分解，甚至炭化結(jié)焦損壞設(shè)備，因此在減壓的條件下進(jìn)行分餾，通常叫減壓分餾。

③裂解與裂化。裂化是為了提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量，產(chǎn)品是裂化汽油，其中含有烯烴不能做溶劑;而裂解采用比裂化更高的溫度，是為了獲得大量的不飽和氣體產(chǎn)物。裂化溫度一般不超過500℃，而裂解溫度一般是在700～1000℃，所以裂解就是深度裂化。裂解的目的是為了獲取石油化工原料---工業(yè)“三烯”---乙烯、丙烯、1，3-④石油化工：把石油產(chǎn)品作原料經(jīng)裂解等過程制得基礎(chǔ)有機原料，進(jìn)而生產(chǎn)大量化工產(chǎn)品。在石油化工業(yè)，常把乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。3．煤及其綜合利用煤是有機物、無機物組成的復(fù)雜的混合物。煤的干餾將煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程，叫做煤的干餾表一煤干餾的主要產(chǎn)品和用途干餾產(chǎn)品主要成分主要用途出爐煤氣焦?fàn)t氣氫氣、甲烷、乙烯、一氧化碳?xì)怏w燃料、化工原料粗氨水氨、銨鹽氮肥粗苯苯、甲苯、二甲苯炸藥、染料、醫(yī)用、農(nóng)用、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚類、萘染料、醫(yī)用、農(nóng)用、合成材料瀝青建筑材料、制碳素電極焦炭碳冶金、合成氨造氣、電石Ⅳ、典型例題例1某人坐在空調(diào)車內(nèi)跟在一輛卡車后面，觀察到這輛卡車在起動、剎車時排出黑煙，由此可推斷這輛卡車所用的燃料是()A.酒精B.汽油C.柴油D.液化石油氣解析按一般常識，汽車所用的燃料為汽油或柴油，且酒精、液化石油氣燃燒一般不會產(chǎn)生黑煙，所以答案應(yīng)在(B)、(C)中選擇。汽油的主要成分為C5～C11的烷烴，柴油的主要成分為C15～C18的烷烴，柴油分子中的碳原子數(shù)目多于汽油分子中的碳原子數(shù)，而碳原子數(shù)越多的烷烴，其中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，燃燒時多發(fā)生不完全燃燒，生成C等而產(chǎn)生黑煙。故排出黑煙者，其燃料為柴油。選C。例2在瀝青中含稠環(huán)芳香烴，其中偶數(shù)個苯環(huán)的可視為同系物。如：此順推還有D、E、F……等，在該系列化合物中含碳的最大質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：(A)100%(B)%(C)56%(D)%解析根據(jù)題意，應(yīng)先找出這一類化合物的規(guī)律，A的分子式為C10H8，B為C16H10，C為C22H12。故這一類化合物的通式為C6n+4H2n+6，從通式可知n值越大，含碳量越高，故最大含碳量＝當(dāng)n→∞時最大含碳量＝＝×100%＝%。故選(D)。例3在密閉容器中，丁烷催化裂解，其碳鏈按兩種方式斷裂，生成兩種烷烴和兩種烯烴。若丁烷的裂解率為90%，求裂解后混合氣體的平均相對分子質(zhì)量。＝molmol則n(總)＝+2x+2＝(mol)由質(zhì)量守恒知：m(總)＝m(丁烷)＝58(g)則＝＝＝答案：Ⅴ、跟蹤訓(xùn)練一、選擇題（單選題）1．近來來我國許多城市禁止汽車使用含鉛汽油，其主要原因是 （）A.提高汽油燃燒效率 B.降低汽油成本 C.避免

鉛污染大氣 D.鉛資源短缺2．已知天然氣的主要成分CH4是一種會產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體，等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大。下面是有關(guān)天然氣的幾種敘述：①天然氣與煤、柴油相比是較潔凈的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)也是前者大；③燃燒天然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的是()A．①②③ B.只有① C.①和② D．只有③3．汽車尾氣（含有烴類、CO、NO和SO2等）是城市空氣的主要污染源。治理方案是在汽車排氣管上加裝“催化轉(zhuǎn)化器”，它使CO和NO反應(yīng)生成可參與大氣生態(tài)環(huán)境循環(huán)的無毒氣體，并促使烴類充分燃燒及SO2的轉(zhuǎn)化。下列說法中錯誤的是A、CO和NO反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO+2NO=2CO2+N2B、此方法的缺點是由于CO2的增多，會大大提高空氣的酸度；C、汽車改用天然氣為燃料或開發(fā)氫能源，都會減少對空氣的污染；D、CO、NO均可與人體內(nèi)血紅蛋白結(jié)合而使人中毒。4．管道煤氣的主要成分是H2、CO和少量的甲烷。相應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；△H=／mol2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；△H=-566kJ／molCH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；△H=／mol當(dāng)使用管道煤氣的用戶改用天然氣后，在相同條件下燃燒等體積的燃?xì)?，理論上所獲得的熱值，后者大約是前者的多少倍A． B．1.3 C． D．5.下列有關(guān)石油加工的敘述中，不正確的是()A.石油分餾所得的餾分仍是混合物 B.石油裂化的原料是石油分餾產(chǎn)品，包括石油氣C.石油裂化的主要目的是獲得更多汽油等輕質(zhì)油 D.石油裂解的原料是石油分餾產(chǎn)品，包括石油氣二、選擇題（每小題有一個或兩個選項符合題意）天然氣、沼氣、坑道氣、瓦斯氣的主要成分為CH4，CH4是僅由碳、氫組成的烴。它是最簡單的有機物，也是含氫量最大的化合物。沼氣凈化后得到的甲烷可以制取CCl4和炭黑的化工材料。據(jù)此回答下列3-5題：6．實驗室制取甲烷可表示為：CH3COONa+NaOHNaCO3+CH4下列有關(guān)反應(yīng)中添加CaO作用說法正確的是：A.吸收水分使反應(yīng)易于進(jìn)行B.使NaOH與玻璃SiO2的反應(yīng)減慢C.使反應(yīng)物結(jié)塊，阻止分散D.不利于CH4從混合物中逸出7．在煤礦的礦井里容易發(fā)生瓦斯爆炸事件，所以必須采取安全措施，如通風(fēng)、嚴(yán)禁煙火等，而且要隨時檢測瓦斯的體積分?jǐn)?shù)?？諝庵泻淄?%-15%(體積分?jǐn)?shù))，點燃就會發(fā)生爆炸。發(fā)生爆炸最強烈時，甲烷在空氣中所占的體積分?jǐn)?shù)是：%%%8．天然氣和液化石油氣(主要成分為高碳烷烴)燃燒的化學(xué)方程式分別為：CH4+2O2 CO2+2H2OC3H8+5O23CO2+4H2O現(xiàn)有一套以天然氣為燃?xì)獾脑罹?，今改燒液化石油氣，?yīng)采取的正確措施是：A.減少空氣的進(jìn)入量，增大石油進(jìn)入量 B.兩種氣體量都減少C.增加空氣的進(jìn)入量，也增大石油進(jìn)入量 D.增加空氣的進(jìn)入量，或減少石油進(jìn)入量閱讀下面一段文字材料，回答第22-24題為了減少煤燃燒時對環(huán)境造成的污染，人們一方面改善燃煤技術(shù)；另一方面，設(shè)法把煤轉(zhuǎn)化成清潔的燃料。碳燃燒時既可以使用空氣，也可以使用氧氣，但得到的煤氣的成分、熱值及用途都不同，分別叫做低熱值氣和中熱值氣。中熱值氣在適當(dāng)催化劑作用下，又可以轉(zhuǎn)變成高熱值氣。碳在空氣中燃燒 成分：一氧化碳、氫氣、相當(dāng)量的氮氣低熱值氣特點與用途：熱值較低、用作冶金、機械工業(yè)的燃料氣煤氣化碳在氧氣中燃燒成分：一氧化碳、氫氣、少量的甲烷熱值氣特點與用途：熱值較高，可以短距離輸送。用作居民使用煤氣，也可以用于合成氨、甲醇等反應(yīng)方程式a高熱值氣(合成天然氣) 主要成分：A特點與用途：熱值很高，可以長距離輸送。乙二醇液態(tài)烴合成氣CO+H2C2-C4輕烯烴甲醇煤乙醇合成汽油醋酸 9．某地工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，沒有高級的分餾設(shè)備,則可以利用外地產(chǎn)生的出爐煤氣發(fā)展的化學(xué)工業(yè)是A.無機化肥加工工業(yè)B.橡膠合成工業(yè)C.高熱值甲烷工業(yè)D.炸藥合成工業(yè)10．在煤氣化合成圖中，化學(xué)方程式a與高熱值氣A的主要成分各代表A.CO+3H2催化劑CH4+H2OCH4B.C+2H2催化劑CH4CH4C.2C+2H2催化劑C2H4C2H4D.2CO+4H2催化劑C2H4+2H2OC2H411．在煤氣化合成中，可以產(chǎn)生一種化工原料B，其可以作為一種水果的催熟劑，在工業(yè)中，它可以由C在催化劑的作用下裂解而成，又得到另一種化工原料——乙烷，假定C的裂解率為50%，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，體積裂解后的混合氣體和10體積的氧氣完全燃燒，恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)狀況時，氣體體積是A.7.5體積體積體積體積12、C8H18經(jīng)多步裂化，最后完全轉(zhuǎn)化為C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五種氣體的混合物。該混合物的平均相對分子質(zhì)量可能是() .30C三、13.“汽車尾氣污染”問題已備受世人的關(guān)注。汽車汽油(辛烷C8H18)引擎若采用電火花去點燃汽缸中的燃料和空氣混合物，汽缸內(nèi)發(fā)生燃燒，燃燒是急速而猛烈的，溫度很高。當(dāng)活塞從汽缸里往外推出時，燃燒的氣體跟著在不到百分之一秒的時間內(nèi)受到膨脹和冷卻，因此燃料必有一部分來不及燃燒或不完全氧化。(1)根據(jù)你所學(xué)的知識寫出汽缸內(nèi)可能發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)假設(shè)辛烷在汽缸內(nèi)完全燃燒，則空氣質(zhì)量與辛烷質(zhì)量之比x值是。(3)若空氣質(zhì)量與辛烷質(zhì)量之比大于x值，則汽車尾氣中有害氣體含量較多的是；若空氣質(zhì)量與辛烷質(zhì)量之比小于x值，則汽車尾氣中有害氣體含量較多的是。14．（8分）實驗室在提純化學(xué)試劑時常采用減壓蒸餾．回答下列問題：（1）減壓蒸餾適用于蒸餾出（）A．沸點較高（如沸點高于150℃）的物質(zhì)B．沸點較低（如沸點低于150℃）的物質(zhì)C．熱不穩(wěn)定、易熱分解的物質(zhì)D．熱穩(wěn)定、不易熱分解的物質(zhì)（2）減壓蒸餾的簡單裝置如下圖所示，整個系統(tǒng)由克氏（Claisen）蒸餾燒瓶、冷凝管、收集器、抽氣（真空泵）裝置、接口等部分組成．在開始蒸餾之前，必須對減壓蒸餾裝置進(jìn)行_______________檢查．（3）將欲純化的化學(xué)試劑加入燒瓶中，加入量為燒瓶容量的________（填2/3或1/2），燒瓶浸入加熱浴的深度，務(wù)必使瓶內(nèi)被蒸餾物質(zhì)的液面________（填高于或低于或等于）加熱浴的液面．（4）然后先將________（填A(yù)或B或C或D），再________（填A(yù)或B或C或D），當(dāng)蒸餾成分在希望的沸點被蒸餾完畢時，或者蒸餾過程需要中斷時，應(yīng)當(dāng)先________（填A(yù)或B或C或D），再________（填A(yù)或B或C或D）．A．移開加熱浴將體系冷卻B．開始加熱C．緩緩解除系統(tǒng)真空，讓空氣進(jìn)入裝置內(nèi)待恢復(fù)常壓后關(guān)閉真空泵D．將體系抽成減壓狀態(tài)智能考點三十六天然氣、石油和煤的綜合利用參考答案選擇題（單選題）1、C2、C3、B4、D5、B二、6、AB7、B、8、D9、A10、A11、A12、BC5.(1)(1)2C8H18+17O2 16CO+18H2O(不完全)2C8H18+25O2 16CO2+18H2O(完全)2CO+O2=2CO2高溫N2+O2====2NO 高壓2NO+O2===2NO22NO2==N2O4(3分)(2)(3)NOx(或NO、NO2)、CO.14．（1）AC（2）裝置是否密封（3）1