人教版高中化学第8章8.1.3煤石油和天然气的综合利用学案

第八章化学与可持续发展第一节自然资源的开发利用第3课时煤、石油和天然气的综合利用1．结合石油化工了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。2．以煤、石油、天然气的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。煤、石油、天然气是目前人类使用的主要能源(化石燃料)。一．煤的组成及其综合利用1．煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，其组成以碳元素为主，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。2．煤的综合利用：煤的综合利用的主要途径是煤的干馏、煤的气化和液化，目的是获得洁净的燃料和多种化工原料。高温（1）煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，也叫煤的焦化。高温（2）煤的气化是指将其转化为可燃性气体的过程，主要的反应是：C+H2O（g）===CO+H2（3）煤的液化是指通过直接液化或间接液化转化为液体燃料的过程。 二．天然气的组成及其综合利用天然气是一种清洁的化石燃料。三．石油的组成及其综合利用1．石油的组成：石油主要是由多种碳氢化合物化合物组成的混合物。2．石油的综合利用（1）分馏：利用原油中各组分沸点的不同进行分离的过程。（2）石油经分馏后可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油；还有很多含碳原子多的重油需要通过催化裂化过程将重油裂化为汽油等，再进一步裂解，可以获得很多重要的化工原料，如乙烯、甲烷等短链烃。（3）催化重整：石油在加热和催化剂的作用下，可以通过结构的重新调整，可以使链状烃转化为环状烃，如苯和甲苯等。四．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料1.三大合成高分子材料：塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成高分子材料主要是以煤、石油、天然气为原料生产的。高分子化合物有天然的，如蛋白质、纤维素、淀粉等；也有人工合成的，如聚乙烯等。（1）加聚反应：由许多小分子经过加成反应合成高分子化合物的反应称为加成聚合反应，简称加聚反应。如nCH2＝CHCH3eq\o(→,\s\up7(一定条件))在聚乙烯中，CH2＝CH2称为乙烯；—CH2—CH2—称为链节；n称为聚合度，表示高分子化合物中所含链节的数目。(2)缩聚反应：由许多小分子经过缩合反应合成高分子化合物的同时生成许多小分子的反应称为缩合聚合反应，简称缩聚反应。例如获得聚对苯二甲酸乙二酯：【总结】化学中的“三馏”、“两裂”和“六气”

1.“三馏”比较:干馏蒸馏分馏原理隔绝空气加强热使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离与蒸馏原理相同产物产物为混合物产物为单一组分的纯净物产物为沸点不同的各组分组成的混合物反应类型化学变化物理变化物理变化2.化学中“两裂”的比较:名称定义目的裂化在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃提高轻质油的产量,特别是提高汽油的产量裂解在高温下,使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃获得短链不饱和烃2.化学“六气”的主要成分高炉煤气水煤气天然气液化石油气焦炉气裂解气主要成分CO、CO2H2、COCH4C3H8、C4H10C3H6C4H8H2、CH4、C2H4、COC2H4、C3H6、C4H8、CH41．关于能源，以下说法中不正确的是（）A．煤、石油、天然气等燃料属不可再生能源B．煤、石油、水煤气可从自然界直接获取，属一级能源C．太阳能是一级能源、新能源、可再生能源D．潮汐能来源于月球引力做功【答案】B【解析】A.煤、石油、天然气等化石燃料蕴藏量有限，不可再生，A正确；B.煤、石油等可从自然界直接获取，属一级能源，但水煤气是由焦炭与H2O(g)在高温下反应制取，属二级能源，B错误；C.太阳能既是一级能源、新能源，还是可再生能源，C正确；D.潮汐能来自于月球引力的做功，D正确；答案选B。2．下列关于煤气、液化石油气和天然气的说法正确的是（）A.煤气主要成分是氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳C.北京奥运会“祥云”火炬和家用打火机所用燃料均为丙烷,它是液化石油气的成分之一D.家用液化石油气与天然气成分相同,但纯度不同【答案】C【解析】焦炉气的主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳,而煤气的主要成分则为氢气和一氧化碳,A错;液化石油气的主要成分为丙烷和丁烷,B、D错误。3．下列关于化石燃料的加工说法正确的是（）A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径【答案】C【解析】石油裂化主要得到更多的液态轻质油，A错误；石油的分馏是指在加热条件下将石油分成不同沸点范围的产物的过程属于物理变化，B错误；煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，其产物有焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，C正确；由煤制取煤气的过程中，煤中的碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，两者的混合物被称为“水煤气”，这个过程发生的是化学变化，D错误。4．下列说法不正确的是（）A．煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠B．煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物D．以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维【答案】C【解析】植物油是由C、H、O三种元素构成的有机物，属于酯类化合物，不属于碳氢化合物。5．国家游泳中心（俗称“水立方”）采用了高分子膜材料“ETFE”，该材料是四氟乙烯（CF2=CF2）与乙烯（CH2=CH2）发生聚合反应得到的高分子材料，下列说法不正确的是（）A．“ETFE”分子中可能存在“﹣CH2﹣CH2﹣CF2﹣CF2﹣”的连接方式B．合成“ETFE”的反应为加聚反应C．CF2=CF2和CH2=CH2均是平面形分子D．CF2=CF2可由CH3CH3与F2两种物质直接反应制得【答案】D【解析】A．“ETFE”是由乙烯和四氟乙烯通过加聚反应生成的高分子化合物，“ETFE”分子中可能存在“﹣CH2﹣CH2﹣CF2﹣CF2﹣”的连接方式，A正确；B．合成“ETFE”的反应为加聚反应，B正确；C．CF2＝CF2和CH2＝CH2均是平面形分子，C正确；D．CH3CH3与F2光照条件下只发生取代反应，无法生成不饱和的有机物，D错误；答案选D。6．下列说法中正确的是（）A．苯和乙烷都能发生取代反应B．石油的分馏和煤的干馏都是化学变化C．工业上可通过石油分馏直接得到甲烷、乙烯和苯D．乙烯和聚乙烯都能使溴的四氯化碳溶液褪色【答案】A【解析】A.苯和液溴在铁做催化剂的条件下发生取代反应生成溴苯，乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成氯乙烷，故A正确；B.石油的分馏是物理变化，煤的干馏是化学变化，故B错误；C.工业上可通过石油分馏可以直接得到甲烷，分馏是物理变化，得不到乙烯和苯，故C错误；D.乙烯含有碳碳双键能使溴的四氯化碳溶液褪色，聚乙烯不含有碳碳双键不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故D错误；故答案选A。7．下列关于化石燃料的加工说法正确的是（）A．石油裂化主要得到乙烯B．石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油C．煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气D．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径【答案】C【解析】A．催化裂化的目的是得到轻质液体燃料汽油，选项A错误；B．石油分馏是物理变化，选项B错误；C．煤隔绝空气加强热主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气，选项C正确；D．煤制煤气有新物质一氧化碳和氢气生成，是化学变化，选项D错误。答案选C。8．我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列有关叙述错误的是（）A．煤的组成元素主要是C，还含有少量的H、N、S、O等元素B．“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物C．煤之所以能变“油”，是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油D．煤变成成品油需要经过一系列工艺流程，发生复杂的物理、化学变化才能实现【答案】C【解析】本题考查煤的组成及综合利用。煤之所以能变“油”，是通过煤的液化将煤中的有机物转化为可燃性液体燃油，并不是因为煤中含有汽油、柴油和煤焦油。9．下列有关石油和煤的利用叙述不正确的是（）A．煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解，得到焦炭、煤焦油等物质的过程B．煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等液态物质的过程C．煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程D．石油通过催化裂化，可以获得碳原子数较少的轻质油【答案】C【解析】A项，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，煤的干馏产品主要有焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等；B项，煤的液化是将煤转化为液体燃料(如甲醇等)的过程；C项，煤的气化是将煤转化为气体燃料(如CO、H2)的过程为化学变化；D项，石油的催化裂化是将相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小，沸点低的烃的过程，从而获得轻质油。10．下列生活用品中主要由合成纤维制造的是（）【答案】A【解析】尼龙绳的主要成分是合成纤维,宣纸的主要成分是纤维素,羊绒衫的主要成分是蛋白质,棉衬衣的主要成分是纤维素。11．加热聚丙烯废塑料可以得到炭、氢气、甲烷、乙烯、丙烯、苯和甲苯。用如图所示装置探究废塑料的再利用。下列叙述中不正确的是（）A.聚丙烯的链节是—CH2—CH2—CH2—【答案】A【解析】A.聚丙烯的链节是—CH2—CH（CH3）—，故A错误；B.加热聚丙烯废塑料可以得到芳香烃苯和甲苯，苯和甲苯的沸点较高，故B正确；C.烯烃可以与溴单质发生加成反应生成卤代烃，故C正确；D.最后收集的气体为氢气和甲烷，可作燃料，故D正确。12．对煤干馏并检验其中部分产物，装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是（）A．煤的干馏过程发生复杂的物理、化学变化B．向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液，溶液变蓝C．c装置可检验产生的气体中一定含有H2SD．e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色【答案】C【解析】煤干馏得到焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭，据此分析；A．煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，发生复杂的物理、化学变化，得到焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油、焦炭，故A说法正确；B．煤的干馏得到产物中含有NH3，氨水显碱性，能使紫色石蕊溶液变蓝，故B说法正确；C．焦炉气中含有乙烯，乙烯也能使酸性KMnO4溶液褪色，故C说法错误；D．焦炉气中含有H2、CH4、CO都能还原CuO，使黑色变为红色，故D说法正确；答案：C。13．聚丙烯是一种合成塑料，由丙烯制备聚丙烯的化学方程式为____________________________________________________________，聚丙烯单体的结构简式________，链节________。【答案】14．(1)如图是石油分馏塔的示意图。a、b、c三种馏分中________(填字母)。A．a的沸点最高B．b的熔点最低C．c的平均相对分子质量最大D．每一种馏分都是纯净物(2)裂化汽油中除含有C5～C11的烷烃外，还含有C5～C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。已知甲苯、二甲苯能使酸性KMnO4溶液褪色。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，实验步骤为①先逐滴加入________，振荡，如果看到________，则证明有________存在；②继续逐滴加入________至________为止，静置，用分液漏斗分出________(填“上”或“下”)层的裂化汽油样品，再加入________振荡，如果看到________，则证明裂化汽油中有________存在。【答案】(1)C(2)①溴水溶液褪色烯烃②溴水不褪色上酸性KMnO4溶液溶液褪色苯的同系物【解析】(1)由题图可知，a先分馏出来，c较a、b最后分馏出来，故熔、沸点高低顺序为a＜b＜c，熔、沸点越高，