高中化 2.3 石油、煤和天然氣的綜合利用每課一練 新人教版選修2

課題3石油、煤和天然氣的綜合利用(時(shí)間：30分鐘)考查點(diǎn)一石油的煉制和石油化工1.從石油分餾得到的固體石蠟，用氯氣漂白后，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生含氯元素的氣體，這是由于石蠟在漂白時(shí)與氯氣發(fā)生過 （）。A.加成反應(yīng) B.取代反應(yīng)C.聚合反應(yīng) D.催化裂化反應(yīng)解析本題主要考查石油的分餾產(chǎn)品之一石蠟的成分及其所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的知識(shí)。石蠟與石油的成分相同，主要為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，因此與Cl2發(fā)生的反應(yīng)主要為取代反應(yīng)。答案B2.對(duì)石油工業(yè)敘述錯(cuò)誤的是 （）。A.石油含有C5～C11的烷烴，可以通過石油的常壓分餾得到汽油B.催化裂化既能提高汽油產(chǎn)量又能提高汽油質(zhì)量C.石油裂解的目的是提高汽油產(chǎn)量D.石油的減壓分餾的生產(chǎn)目的是獲得輕質(zhì)油解析石油的減壓分餾的生產(chǎn)目的是為了獲得各種餾分，特別是碳原子數(shù)較大的餾分，如柴油、潤(rùn)滑油、石蠟、燃料油等。答案D3.將下圖所列儀器組裝成一套實(shí)驗(yàn)室蒸餾石油的裝置，并進(jìn)行蒸餾得到汽油和煤油。（1）上圖中A、B、C三種儀器的名稱分別是；；。（2）將以上儀器（一）→（六），按連接順序表示（用字母a，b，c……表示）：e接i；接；k接l；接；接。（3）A儀器中，c口是，d口是。（4）蒸餾時(shí)，溫度計(jì)水銀球應(yīng)在位置。（5）在B中注入原油后，再加幾片碎瓷片的目的是。（6）給B加熱，收集到沸點(diǎn)在60～150℃之間的餾分是，收集到150～300℃之間的餾分是。解析此實(shí)驗(yàn)裝置的安裝應(yīng)本著“由下往上，由左到右”的原則進(jìn)行。注意檢查裝置氣密性，及冷凝管的水流方向是低進(jìn)高出，溫度計(jì)水銀球的位置應(yīng)在蒸餾燒瓶支管口附近。收集到汽油和煤油（沸點(diǎn)范圍分別在60～150℃和150～300℃答案（1）冷凝管、蒸餾燒瓶、錐形瓶（2）habfgq（3）進(jìn)水口出水口（4）蒸餾燒瓶支管口附近（5）防止暴沸（6）溶劑油和汽油煤油考查點(diǎn)二煤的綜合利用4.為了更好地解決能源問題，人們一方面研究如何提高燃煤的燃燒效率，另一方面尋找能源，以下做法不能提高燃燒效率的是 （）。A.煤的氣化與液化 B.液體燃料呈霧狀噴出C.通入大量的空氣 D.將煤粉碎解析A、B、D都是通過改變?nèi)剂系臓顟B(tài)，來增大反應(yīng)物的接觸面積，使其充分燃燒；C通入大量空氣，也能使燃料充分燃燒，但大量氣體逸出時(shí)會(huì)帶走熱量。答案C5.下列說法中正確的是 （）。①煤是各種芳香烴組成的混合物②煤燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等污染物③煤是以單質(zhì)碳為主的復(fù)雜混合物④以煤為主要原料，不僅可以合成甲醇，還可以加工成高級(jí)汽油A.①②B.①③C.②④D.③④解析煤是由無機(jī)物和有機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，除主要含有C元素外，還含有H、O、S、N等元素，但不含碳單質(zhì)和簡(jiǎn)單的有機(jī)物，因此①③是錯(cuò)誤的；煤燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化硫等污染物，所以②正確，④正確。答案C6.隨著全球性石油危機(jī)的來臨，使許多國(guó)家關(guān)注用煤代替石油的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在443～473K的溫度下，用Co作催化劑，水煤氣（主要成分是CO和H2）可以生成碳原子數(shù)5～8之間的烷烴，這是用煤合成汽油的方法之一。（1）用煤合成汽油CnH2n＋2的有關(guān)反應(yīng)方程式是_________________________________________________________________；_________________________________________________________________；_________________________________________________________________。（2）要達(dá)到合成上述汽油的要求，CO和H2的體積比的取值范圍是。解析本題以煤的液化為背景分別考查煤化工及一碳化學(xué)的相關(guān)知識(shí)，是一道綜合應(yīng)用較強(qiáng)的題目。煤的氣化可得到CO和H2，CO和H2在上述條件下反應(yīng)生成汽油（CnH2n＋2）和水，配平此反應(yīng)化學(xué)方程式，取n＝5和n＝8兩個(gè)極值，計(jì)算出CO和H2的體積比，即可確定取值范圍。nCO＋（2n＋1）H2eq\o(→,\s\up7(Co),\s\do5(443～473K))CnH2n＋2＋nH2O則eq\f(V（CO）,V（H2）)＝eq\f(n,2n＋1)，當(dāng)n＝5時(shí)，eq\f(V（CO）,V（H2）)＝eq\f(5,11)，當(dāng)n＝8時(shí)，eq\f(V（CO）,V（H2）)＝eq\f(8,17)。答案（1）C＋H2O（g）eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2nCO＋（2n＋1）H2eq\o(→,\s\up7(Co),\s\do5(443～473K))CnH2n＋2＋nH2O（2）eq\f(5,11)≤eq\f(V（CO）,V（H2）)≤eq\f(8,17)7.將煤轉(zhuǎn)化為水煤氣是通過化學(xué)方法將煤轉(zhuǎn)化為潔凈燃料的方法之一。煤轉(zhuǎn)化為水煤氣的主要化學(xué)反應(yīng)為：C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。而C（g）、CO（g）和H2（g）完全燃燒的熱化學(xué)方程式分別為：①C（s）＋O2（g）=CO2（g）ΔH1＝－393.5kJ·mol－1②H2（g）＋eq\f(1,2)O2（g）=H2O（g）ΔH2＝－242.0kJ·mol－1③CO（g）＋eq\f(1,2)O2（g）=CO2（g）ΔH3＝－283.0kJ·mol－1請(qǐng)你根據(jù)上述信息回答下列問題：（1）煤是一種成分復(fù)雜的混合物，其中除含碳、氫元素外，還含有氧、硫、氮、砷、硒等元素。所以固體煤燃燒會(huì)導(dǎo)致大氣污染，寫出煤燃燒產(chǎn)生的兩種污染：，將石灰石粉與煤粉混合，可以有效地減少煤燃燒過程中的二氧化硫污染，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________________________________________________。（2）根據(jù)已知熱化學(xué)方程式寫出由煤制備水煤氣的熱化學(xué)方程式：________________________________________________________________。（3）下面是甲、乙兩位同學(xué)對(duì)上述熱化學(xué)方程式及煤燃燒的理解。甲同學(xué)：1molCO與1molH2燃燒放出的熱量之和大于1mol固體炭燃燒放出的熱量，所以煤燃燒時(shí)加入少量水，可以使煤燃燒放出更多的熱量。乙同學(xué)：根據(jù)下面的物質(zhì)與能量循環(huán)，將煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣，再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤炭放出的熱量相同，而將煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣將會(huì)增加消耗，故煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣得不償失。C（s）＋H2O（g）＋O2（g）eq\o(→,\s\up7(ΔH1))CO2（g）＋H2O（g） CO（g）＋O2（g）＋H2（g）eq\o(→,\s\up7(ΔH2))CO（g）＋H2O（g）＋eq\f(1,2)O2（g）請(qǐng)你評(píng)價(jià)兩位同學(xué)的理解：①甲同學(xué)的說法（答“正確”或“不正確”），原因是_______________________________________________________________。②乙同學(xué)的說法（答“正確”或“不正確”），原因是_________________________________________________________________。解析煤在燃燒時(shí)產(chǎn)生的SO2、NyOx及含砷的化合物等均會(huì)污染大氣。工業(yè)上用CaCO3固硫，發(fā)生的反應(yīng)為：2CaCO3＋2SO2＋O2=2CaSO4＋2CO2。答案（1）酸雨（或答“二氧化硫污染大氣”）、含砷粉塵污染、氮氧化物污染（答出兩種即可）2SO2＋2CaCO3＋O2=2CaSO4＋2CO2（2）C（s）＋H2O（g）=CO（g）＋H2（g）ΔH＝＋131.5kJ·mol－1（3）①不正確加入水，水汽化需要吸收能量②不正確盡管將煤炭轉(zhuǎn)化為水煤氣再燃燒放出的熱量與直接燃燒煤炭放出的熱量相同，但水煤氣與氧氣接觸面積大，反應(yīng)速率快，燃燒充分，能量利用率高，污染小8.氣化和液化是使煤變成清潔能源的有效途徑。煤的氣化的主要反應(yīng)是：C＋H2O（g）eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2，CO和H2的混合氣體是合成多種有機(jī)物的原料氣，研究由CO、H2合成有機(jī)物的化學(xué)稱為一碳化學(xué)。下圖是合成某些物質(zhì)的路線圖：其中，D易溶于水，且與CH3COOH互為同分異構(gòu)體，F(xiàn)分子中的碳原子數(shù)是D中的3倍，H經(jīng)催化氧化可得到G。請(qǐng)回答下列問題：（1）寫出下列物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A：，H：，指出A和H的關(guān)系。（2）利用合成氣（H2＋CO）生產(chǎn)汽油、甲醇和氨等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，合成氣也可合成醛、酸、酯等多種產(chǎn)物，下列表述正確的是。①以合成氣為原料的反應(yīng)都是化合反應(yīng)②改變合成氣中CO與H2的體積比，可得到不同的產(chǎn)物③合成氣的轉(zhuǎn)化反應(yīng)需在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪簭?qiáng)下通過催化完成④從合成氣出發(fā)生成氣態(tài)烴或醇類有機(jī)物是實(shí)現(xiàn)“煤變油”的有效途徑⑤以合成氣為原料的反應(yīng)產(chǎn)物中不可能有烯烴或水A.①②④B.②③④C.②④⑤D.③④⑤（3）寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式：①CH3COOH＋E→F：____________________________________________。②D與新制氫氧化銅懸濁液加熱：___________________________________。解析由D與CH3COOH互為同分異構(gòu)體，故分子式為C2H4O2，D能和H2反應(yīng)，E和CH3COOH發(fā)生酯化反應(yīng)生成F，故D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HO—CH2—CHO，E為。由Aeq\o(→,\s\up7(O2),\s\do7(催化劑))Beq\o(→,\s\up7(O2),\s\do7(催化劑))C衍變關(guān)系，可知A為CH3OH，C為HCOOH，故H應(yīng)為CH3CH2CH2CH2OH。因H可催化氧化生成G，故G為CH3CH2CH2CHO。答案（1）CH3OHCH3CH2CH2CH2OH同系物（2）B（3）①2CH3COOH＋HOCH2CH2OHeq\o(,\s\up10(濃硫酸),\s\do8(△))CH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O②HOCH2CHO＋2Cu（OH）2eq\o(→,\s\up7(△))HOCH2COOH＋Cu2O↓＋2H2O考查點(diǎn)三一碳化學(xué)的應(yīng)用9.“可燃冰”是水與天然氣相互作用形成的晶體物質(zhì)，經(jīng)研究測(cè)定：每立方米“可燃冰”釋放200m3（）。A.“可燃冰”將成為新能源B.“可燃冰”使用方便，清潔衛(wèi)生C.“可燃冰”實(shí)質(zhì)是水變成的固態(tài)油D.在海底和凍土層可能存在“可燃冰”解析“可燃冰”是水與天然氣相互作用形成的晶體物質(zhì)，不是水變成的油。答案C10.天然氣的主要成分CH4是一種會(huì)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。下列敘述：①天然氣與煤、石油相比是較潔凈的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2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；④甲烷可用于制造合成氨的原料氣；⑤用甲烷可生成CCl4；⑥甲烷易完全燃燒，故燃燒甲烷時(shí)不必保持空氣流暢。其中正確的是（）。A.①②③ B.③④⑤C.①②④⑤ D.①②③④⑤解析天然氣燃燒主要產(chǎn)生CO2和H2O，對(duì)環(huán)境污染小，與煤、柴油相比是比較清潔的能源；等質(zhì)量的CH4和CO2相比，前者的物質(zhì)的量大，由題給信息知產(chǎn)生的溫室效應(yīng)前者大；燃燒天然氣對(duì)形成酸雨沒有影響；甲烷和氯氣在光照條件下可以發(fā)生取代反應(yīng)；甲烷在氧氣中燃燒，混入空氣可能會(huì)發(fā)生爆炸。答案C11.作為國(guó)家正在實(shí)施的“西氣東輸”工程終點(diǎn)站——上海將逐步改變以煤、石油為主的能源結(jié)構(gòu)，這對(duì)解決城市環(huán)境污染意義重大。（1）目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤氣，浦東新區(qū)居民開始使用東海天然氣作為民用燃料，管道煤氣的主要成分是CO、H2和少量烴類，天然氣的主要成分是CH4，它們?nèi)紵幕瘜W(xué)方程式為：2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2CO22H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2H2OCH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O根據(jù)以上化學(xué)方程式判斷：燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣，消耗空氣體積較大的是，因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燒天然氣，灶具的改進(jìn)方法是進(jìn)風(fēng)口（填“增大”或“減小”），如不作改進(jìn)可能產(chǎn)生的不良結(jié)果是。（2）管道煤氣中含有的烴類，除甲烷外，還有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它們的某些性質(zhì)如下：乙烷丙烷丁烷熔點(diǎn)/℃－183.3－189.7－138.4沸點(diǎn)/℃－88.6－42.1－0.5試根據(jù)以上某個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)解釋冬天嚴(yán)寒的季節(jié)有時(shí)管道煤氣火焰很小，并且呈斷續(xù)狀態(tài)的原因是_____