專題17-化石燃料的綜合利用(人教版2019必修第二冊)(解析版)

2021-2022學年高一化學期末復習重點專題突破專題17化石燃料的綜合利用方法探究一、煤的組成和綜合利用1．煤的組成2．煤的加工方法及產品二、天然氣的組成和利用三、石油的組成和利用特別提醒1．煤的干餾必須是在隔絕空氣的條件下進行的，原因是煤在高溫下與空氣中的O2易發(fā)生化學反應。2．煤的氣化、液化的主要目的是把煤轉變?yōu)榍鍧嵞茉?，提高煤的燃燒效率?．煤的干餾、氣化、液化都是化學變化。4．石油的裂化、裂解均是化學變化，而石油的分餾是物理變化。5．石油分餾的目的是為了得到汽油、煤油、柴油等輕質油；石油裂化的目的是為了提高輕質油特別是汽油的產量和質量；石油裂解的目的是為了得到乙烯、丙烯、丁二烯等短鏈不飽和烴。四、以煤、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，這三大合成材料，主要是以石油、煤和天然氣為原料生產的。2．合成高分子化合物的常見反應類型(1)加聚反應：由相對分子質量小的化合物通過加成反應相互結合成相對分子質量很大的高分子化合物的反應。如nCH2CH2①單體：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如CH2==CH2。②鏈節(jié)：高分子化合物中的最小重復單元，如—CH2—CH2—。③聚合度：高分子化合物中的鏈節(jié)數，如聚乙烯中的n。(2)縮聚反應：由相對分子質量小的化合物通過縮合結合成相對分子質量很大的高分子化合物，同時有小分子(如H2O等)生成的反應。如：典例剖析例1下列關于化石燃料的加工說法正確的是（）A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分餾是化學變化，可得到汽油、煤油C．煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣D．煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑【答案】C【解析】石油裂化主要得到更多的液態(tài)輕質油，A錯誤；石油的分餾是指在加熱條件下將石油分成不同沸點范圍的產物的過程屬于物理變化，B錯誤；煤的干餾是將煤隔絕空氣加強熱的過程，其產物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣，C正確；由煤制取煤氣的過程中，煤中的碳與水蒸氣反應生成一氧化碳和氫氣，兩者的混合物被稱為“水煤氣”，這個過程發(fā)生的是化學變化，D錯誤。例2下列關于高分子化合物與單體的說法中正確的是A．單體為一種物質時，則單體只能發(fā)生加聚反應B．在28g乙烯、丙烯和聚乙烯樹脂中，含有的碳原子數目為2NAC．可由兩種單體通過加聚反應制得D．工程塑料ABS樹脂可由3種單體通過縮聚反應制得【答案】B【詳解】A.單體為含有碳碳不飽和鍵的有機物，則單體可以發(fā)生加聚反應；若單體為含有羥基(或氨基)和羧基的有機物，可以發(fā)生縮聚反應，A錯誤；B.乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和聚乙烯樹脂(C2H4)n，三種有機物最簡式為CH2；所以28g混合有機物的量為28/14=2mol，含有的碳原子數目為2NA，B正確；C.乙二醇HO?CH2?CH2?OH和乙二酸HOOC?COOH發(fā)生縮聚反應生成，C錯誤；D.三種分子CH2=CH?CN、CH2=CH?CH=CH2和CH2=CH?C6H5均含有碳碳雙鍵，只能通過相互加成聚合成高分子，D錯誤；正確選項B。例3煤的干餾是煤綜合利用的重要途徑，如圖是實驗室干餾煤的裝置圖，回答下列問題：(1)反應完全后，試管A中剩下的灰黑色固體是_________。(2)試管B中的液體分兩層，上層為澄清、透明的水溶液，能使酚酞變紅，是_________，下層的黑色黏稠物是_________。(3)C處點燃的氣體在工業(yè)上叫_________，其主要成分是_________?！敬鸢浮?1)焦炭(2)粗氨水

粗苯和煤焦油(3)

焦爐氣

H2、CO、CH4、C2H4【解析】(1)煤干餾得到焦炭，則反應完全后，試管A中剩下的灰黑色固體是焦炭；(2)干餾產物經過冷卻后，在試管中變?yōu)橐后w，上層是粗氨水，下層是煤焦油，粗氨水顯堿性，能使酚酞變紅，粗苯和煤焦油是黑色黏稠狀液體；(3)C處點燃的氣體在工業(yè)上叫焦爐氣，其主要成分是H2、CO、CH4、C2H4等，它們均是可燃性氣體。精選習題1．下列關于煤氣、液化石油氣和天然氣的說法正確的是（）A.煤氣主要成分是氫氣、甲烷、乙烯和一氧化碳B.液化石油氣是將甲烷壓縮后成為液態(tài)的燃料C.北京奧運會“祥云”火炬和家用打火機所用燃料均為丙烷,它是液化石油氣的成分之一D.家用液化石油氣與天然氣成分相同,但純度不同【答案】C【解析】焦爐氣的主要成分為氫氣、甲烷、乙烯和一氧化碳,而煤氣的主要成分則為氫氣和一氧化碳,A錯;液化石油氣的主要成分為丙烷和丁烷,B、D錯誤。2．下列說法正確的是A．煤的干餾產物主要是各類有機物B．石油的分餾、裂化、裂解以及煤的干餾和液化都屬于化學變化C．從煤焦油中經過分餾可以得到苯、甲苯等，說明煤中含有苯和甲苯D．石油的裂化、裂解說明烴在加熱條件下是可以分解的，并且碳鏈越長，越易分解【答案】D【詳解】A．煤的干餾產物主要包括焦爐氣、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭等，其中以焦炭最多，A錯誤；B．石油的分餾屬于物理變化，B錯誤；C．煤的干餾發(fā)生的是復雜的化學變化，苯、甲苯是由煤分解得來的，而不是原來就有的，C錯誤；D．油加熱可以裂化生成汽油，而在更高的溫度下可以發(fā)生裂解，得到小分子的烴，D正確；故選D。3．下列關于化石燃料的說法錯誤的是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C20以上烷烴的重油經過催化裂化可以得到汽油C．天然氣是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料，主要用于合成氨和生產甲醇等D．煤中含有苯和甲苯，可以用分餾的方法把它們從煤中分離出來【答案】D【詳解】A．汽油的主要成分是含有的烷烴，石油中含有的烷烴，可以通過石油的分餾得到汽油，故A正確；B．含以上烷烴的重油經過催化裂化，將含碳原子較多的烷烴碳鏈斷裂，生成含碳原子較少的烴，可得到汽油，故B正確；C．天然氣是一種清潔的化石燃料，廣泛用于民用及商業(yè)燃氣灶具、熱水器等，天然氣也可用作化工原料，主要用于合成氨和生產甲醇等，故C正確；D．煤中不含苯和甲苯，煤經過干餾才能得到苯和甲苯，故D錯誤；答案選D。4．下列說法錯誤的是石油分餾產品乙烯A．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、裂解等過程 D．③是取代反應【答案】D【解析】A.石油主要是由含有不同碳原子數的烴組成的復雜混合物，故A正確；B.石油的分餾是利用沸點不同對石油中各種成分進行分離，沒有新物質產生，發(fā)生的是物理變化，故B正確；C.裂化是把長鏈烴斷裂為短鏈烴，裂解是把相對分子質量較大的烴斷裂成乙烯、丙烯等小分子烴，故②包括裂化、裂解等過程，故C正確；D.乙烯與溴發(fā)生加成反應生成，所以③是加成反應，故D錯誤；故選D。5．食品保鮮膜的材質有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等種類。下列敘述錯誤的是A．等質量的聚乙烯（PE）和乙烯完全燃燒消耗氧氣的量相等B．廢棄的PE和PVC均可回收利用以減少白色污染C．將PVC薄膜放入試管中加強熱，產生的氣體可使?jié)駶櫟乃{色石蕊試紙變紅D．PVC的單體可由PE的單體與氯化氫加成制得【答案】D【解析】乙烯、聚乙烯含碳量相同，等質量的聚乙烯（PE）和乙烯完全燃燒消耗氧氣的量相等，故A正確；廢棄的塑料回收利用以減少白色污染，故B正確；聚氯乙烯放入試管中加強熱，產生的氣體可生成氯化氫，故C正確；PE的單體是乙烯，乙烯與氯化氫加成生成一氯乙烷，PVC的單體是氯乙烯，故D錯誤。6．下列關于化石燃料及其使用的一些說法不正確的是A．煤的氣化是指將固態(tài)煤粉碎后高溫下變?yōu)闅鈶B(tài)，以使煤燃燒時能與氧氣充分接觸而完全燃燒B．天然氣除可用作清潔燃料外，還可用于合成氨和生產甲醇等C．石油通過催化裂化過程可將重油裂化為汽油D．化石燃料是重要的化工原料，乙烯和苯就是分別來自于石油和煤的基本化工原料【答案】A【詳解】A．煤的氣化是將固態(tài)煤轉化為可燃性氣體的過程，主要反應的化學方程式為，故A錯誤；

B．天然氣是一種清潔的化石燃料，它作為化工原料則主要用于合成氨和生產甲醇等，故B正確；

C．含碳原子多的重油經過催化裂化過程可得到汽油等物質，故C正確；

D．天然氣、煤和石油都是重要的化工原料，石油裂解可以得到乙烯，煤的干餾可以得到苯，故D正確。

故答案為：A7．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⑤由乙烯制備聚乙烯⑥將氧氣轉化為臭氧⑦乙烯催熟果實⑧將苯加入溴水中⑨海水蒸餾制取淡水A．①②③④ B．①②⑤⑦ C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨【答案】C【解析】有新物質生成的變化為化學變化，沒有新物質生成的變化為物理變化，化學變化與物理變化的本質區(qū)別在于有無新物質生成，據此抓住化學變化和物理變化的區(qū)別結合事實進行分析判斷即可。①石油的分餾是利用物質沸點不同將各餾分分離開來，沒有新物質生成，為物理變化；②煤的干餾是指將煤隔絕空氣加強熱使之分解的過程，有新物質生成，屬于化學變化；③石油的裂化是在一定的條件下，將相對分子質量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質量較小、沸點較低的烴的過程，有新物質生成，屬于化學變化；④鋁熱反應為鋁與某些金屬氧化物高溫下發(fā)生的置換反應，有新物質生成，屬于化學變化；⑤由乙烯制備聚乙烯，有新物質聚乙烯生成，屬于化學變化；⑥氧氣轉變?yōu)槌粞酰行挛镔|臭氧生成，屬于化學變化；⑦乙烯催熟果實，有新物質生成，屬于化學變化；⑧將苯加入溴水中，苯將溴從溴水中萃取出來，沒有新物質生成，為物理變化；⑨海水蒸餾制取淡水，只是分離混合物，沒有新物質生成，為物理變化；綜上分析，屬于物理變化的有①⑧⑨，答案選C。8．加熱聚丙烯廢塑料可以得到炭、氫氣、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯。用如圖所示裝置探究廢塑料的再利用。下列敘述中不正確的是（）A.聚丙烯的鏈節(jié)是—CH2—CH2—CH2—B.裝置乙的試管中可收集到芳香烴C.裝置丙中的試劑可吸收烯烴以制取鹵代烴D.最后收集的氣體可作燃料【答案】A【解析】A.聚丙烯的鏈節(jié)是—CH2—CH（CH3）—，故A錯誤；B.加熱聚丙烯廢塑料可以得到芳香烴苯和甲苯，苯和甲苯的沸點較高，故B正確；C.烯烴可以與溴單質發(fā)生加成反應生成鹵代烴，故C正確；D.最后收集的氣體為氫氣和甲烷，可作燃料，故D正確。9．有關煤的綜合利用如圖所示。下列說法正確的是A．①是將煤在空氣中加強熱使其分解的過程B．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有機物，可通過分餾獲得苯C．②是放熱的過程D．B為甲醇或乙酸時，原子利用率均可達到100%【答案】D【解析】A．①是煤的干餾，即煤在隔絕空氣的情況下加強熱的過程稱為煤的干餾，A錯誤；B．煤是由無機物和有機物組成的復雜的混合物，通過干餾得到苯、甲苯、二甲苯等有機物，B錯誤；C．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，C錯誤；D．根據CO+2H2CH3OH，2CO+2H2CH3COOH，可知原子全部轉化為想要的生成物，利用率均達到100%，D正確；故選D。10．工業(yè)上合成丁苯橡膠的反應如下（反應條件已略去）：。下列有關說法錯誤的是A．丁苯橡膠的兩種單體都屬于烴B．丁苯橡膠不能使溴水褪色C．上述反應的原子利用率為100%D．丁苯橡膠屬于高分子化合物【答案】B【解析】A．丁苯橡膠的兩種單體苯乙烯、1，3?丁二烯都屬于烴，故A正確；B．丁苯橡膠含有碳碳雙鍵，能使溴水褪色，故B錯誤；C．上述反應是加成反應，所以原子利用率為100%，故C正確；D．丁苯橡膠屬于高分子化合物，故D正確。故選B。11．如圖所示把煤隔絕空氣加強熱，下列敘述錯誤的是A．煤發(fā)生了化學變化，從Y中分離得到苯等芳香烴的過程為物理變化B．液體X的pH<7，Y是一種黑色黏稠狀液體C．氣體Z易燃，可還原CuO，也可使溴水和酸性KMnO4溶液褪色D．硬質玻璃管中最終無殘留物質【答案】BD【分析】把煤隔絕空氣加強熱叫煤的干餾，發(fā)生化學變化，生成Ｘ粗氨水、Ｙ煤焦油、Ｚ焦爐氣，其中焦爐氣主要成分為CH4、H2、CO、C2H4，易燃，而且CO、H2均有還原性，能還原CuO，C2H4可使溴水和酸性KMnO4溶液褪色，是終在硬質玻璃管中最終會殘留焦炭；【詳解】A、煤的干餾是化學變化，從煤焦油中用蒸餾的方法分離出芳香烴，是物理變化，A正確；B、煤的干餾產物X是粗氨水，顯堿性，pH>7，Y是煤焦油，是黑色黏稠狀液體，B錯誤；C、氣體Z是焦爐氣，其主要成分為CH4、H2、CO、C2H4，易燃，而且CO、H2均有還原性，能還原CuO，C2H4可使溴水和酸性KMnO4溶液褪色，C正確；D、硬質玻璃管中最終會殘留黑色物質，D錯誤;答案選BD。12．已知A、B、F是家庭中常見的有機物，E是石油化工發(fā)展水平的標志，F(xiàn)是一種常見的高分子材料。根據下面轉化關系回答下列問題：(1)操作⑥、操作⑦的名稱分別為________、________。(2)下列物質中沸點最高的是________。A．汽油B．煤油C．柴油D．重油(3)在①～⑤中屬于取代反應的是________；原子利用率為100%的反應是________(填序號)。(4)寫出A、F的結構簡式：A________、F________。(5)寫出反應③的離子方程式：______________________________。(6)作為家庭中常見的物質F，它給我們帶來了極大的方便，同時也造成了環(huán)境污染，這種污染稱為_____________。【答案】(1)分餾裂解(2)D(3)①②③④⑤(4)CH3COOH(5)CH3COOCH2CH3+OH?→CH3COO?+C2H5OH(6)白色污染【解析】石油經過分餾可生產石油氣、汽油、柴油等產品，而上述產品再經過高溫裂解可制得乙烯、丙烯等化工產品，而E是石油化工發(fā)展水平的標志，故E為乙烯，則F為聚乙烯，B為乙醇。由框圖知C為乙醇與酸A發(fā)生酯化反應生成的酯，且A為家庭中常見有機物，故A為乙酸，C為乙酸乙酯，其他答案可依次推出。13．以原油為原科生產聚烯烴的流程如下：回答下列問題：(1)流程中②表示的加工方法是___________(填序號)。A．分餾B．分液C．裂解D．干餾(2)C4～C10的混合物中含戊烷，請寫出戊烷的所有同分異構體的結構簡式：___________。(3)聚乙烯的結構簡式為___________。(4)丙烯與乙烯化學性質相似。丙烯可以與水反應生成丙醇，該反應類型是___________，丙醇中官能團的名稱是___________。(5)寫出加熱條件下，用丙醇(CH3CH2CH2OH)、乙酸和濃硫酸制取乙酸丙酯的化學方程式___________。【答案】CCH3(CH2)3CH3、、加成反應羥基CH3COOH+CH3CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH3+H2O【詳解】(1)流程中②表示獲得乙烯、丙烯等重要的化工原料，加工方法是裂解，故答案為：C；(2)戊烷C5H10的同分異構體有正戊烷、異戊烷、新戊烷，結構簡式分別為：CH3(CH2)3CH3、、；(3)乙烯發(fā)生加聚反應生成聚乙烯，聚乙烯結構簡式為；(4)丙烯含有碳碳雙鍵，可以與水發(fā)生加成反應丙醇，丙醇中含有的官能團為羥基；(5)CH3CH2CH2OH、乙酸和濃硫酸作用下得到CH3COOCH2CH2CH3、H2O，反應方程式為：CH3COOH+CH3CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH3+H2O。14．將煤直接作為燃料燃燒，不但熱效率較低，且產生煙塵、二氧化硫、氮氧化物等物質，造成嚴重的環(huán)境污染。煤的干餾是提高煤的利用率、生產重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化學學習小組在實驗室條件下探究煤干餾的現(xiàn)象及產物，裝置如圖所示，請回答有關問題：(1)煤干餾的條件是_______。(2)盛有冷水的燒杯的作用是__________________。(3)實驗后檢驗有粗氨水生成的操作是___________。(4)已知CO不能使溴水褪色，若將從具支試管支管口處逸出的氣體通入溴水中，發(fā)現(xiàn)溴水褪色，則說明煤的干餾產生了_______________________。(5)點燃尾氣，火焰的顏色為________________________(6)從煤焦油中分離出苯、甲苯、二甲苯的實驗方法是_________________。【答案】(1)隔絕空氣加強熱(2)使粗氨水和煤焦油冷凝液化(3)將具支試管取出，塞上試管塞并加熱，將潤濕的紅色石蕊試紙放在支管口處，若試紙變藍，則說明有粗氨水生成(4)不飽和烴類物質(5)淡藍色(6)分餾【解析】(1)根據煤干餾的定義可知其條件為隔絕空氣加強熱；(2)冷水溫度較低能使粗氨水和煤焦油冷凝下來；(3)粗氨水受熱分解生成氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，操作為：將具支試管取出加熱，將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口若試紙變藍則生成粗氨水；(4)乙烯等不飽和烴類物質能使溴水褪色說明產生了乙烯等不飽和烴物質；(5)CO、乙烯等燃燒時的火焰顏色為淡藍色；(6)煤焦油中苯及其同系物與其他成分互溶，但沸點不同，可用蒸餾分離。鏈接高考1．（2021·山東）有利于實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”的是A．風能發(fā)電 B．糧食釀酒 C．燃煤脫硫 D．石油裂化【答案】A【詳解】碳達峰是指我國承諾2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值之后逐步降低；碳中和是指通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產生的二氧化碳排放量，實現(xiàn)二氧化碳“零排放”，故選A。2．（2021·全國乙）我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達峰，2060年實現(xiàn)碳中和，這對于改善環(huán)境，實現(xiàn)綠色發(fā)展至關重要。碳中和是指的排放總量和減少總量相當。下列措施中能促進碳中和最直接有效的是A．將重質油裂