高中化学（人教版）必修第二册 第八章 第一节 第2课时 煤、石油和天然气的综合利用

第2课时煤、石油和天然气的综合利用

［核心素养发展目标］1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义，提高宏观辨识与微观探析的能

力。2.了解煤、石油、天然气综合利用的内容，培养变化观念的学科素养。3.了解节约能源及防止污染的

重要性，培养社会可持续发展的科学态度与社会责任。

一、煤和天然气的综合利用

1.煤的综合应用

⑴煤的组成

物质组成由有机物和少■无机物组成的复杂

、昆合物

阐元素组成一以碳元素为主,还含有少量氢、氧、

—4包、碗等元素

⑵煤的综合利用途径

煤的综合利用目的是获得清洁的燃料和多种化工原料，其主要途径如下：

定义：将煤隔绝空气加强热使之分使的

厂过程，工业上也叫煤的焦化,属於化学

煤的

变化

干倒

・主要产品：出炉煤气、煤焦油、焦炭

定义：将煤转化为可燃性气体的过程,属

煤的于化学变化

气化--------高温

「主要反应原理：C+H?O（g）^=CO+H」

煤的工厂直接液化：煤+出一液体燃料

液化一间接液化：煤色色CO和H?幽幽甲醇等

⑶煤的综合利用的意义

①减少污染物的排放。

②提高煤燃烧的效率。

③获得重要的化工原料。

2.天然气的综合利用

王要成分瓯

天然»

…「清洁的化石燃和（-------,

---------

—:化工原料•

T生产甲醇等

「应用体验」

1.判断正误

（1）煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质（）

⑵煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸储获取苯、甲苯等芳香烧()

(3)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料•()

(4)煤的气化和液化都是物理变化()

(5)天然气是清洁的化石燃料，对环境没有污染()

答案(1)X(2)X(3)V(4)X(5)X

2.(2024・连云港学业考试)下列有关煤的说法正确的是()

A.煤的干健是物理变化

B.煤中不含有N元索

C.煤中含量最高的元素是C元素

D.煤的干储对环境没有污染

答案C

解析煤的干馅是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，是化学变化，A错误；煤的干储产物中含有氨

气，则煤中含有N元素，B错误；煤的干储得到一氧化碳等物质，对环境有污染，D错误。

3.有关煤的综合利用如图所示。下列说法错误的是()

A.煤的干储是将煤在空气中加强热使其分解的过程

B.反应①为置换反应

C.煤是一种混合物

催化剂

D.M为甲醇(CHQH)时，反应②的化学方程式为CO+2H2CH?OH

答案A

解析煤的干惚是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，A错误：焦炭和水反应生成Hz和CO,发生了置

换反应，B正确。

二、石油的综合利用化石能源与合成高分子材料

1.石油的组成

石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。

2.石油的综合利用途径

目的：分岗石油中沸点不同的组分

一(勿镭成分：分士可赧得汽油、煤油、喳

一辿等碳原子少的轻质油

目的：获得轻质油,特别是汽油

•I裂化

.原理：CM化・

加tCHHIH+CHHI6

加,f热、7加压

工

目的：获得乙烯、丙烯、甲烷等弟

方

要的基本化工原料

法

原理：?化剂・.匕儿

CHu,加热、加压5----

催化剂

C2Hl+C2H/,

加热、加压

定义：石油在加热和催化剂的作川

催化

卜.•可以通过结构的调整.使链状

重整

始转化为环状烧

【思考】生活中汽车的车用燃料一般为裂化汽油，这种汽油和直储汽油在组成上的区别是直馅汽油主要

是饱和泾的混合物，裂化汽油中含不饱和泾。如何鉴别它们？

提示各取少许于试管中，加入漠的四氯化碳溶液，不褪色的是直僧汽油，褪色的是裂化汽油。

3.化石能源与合成高分子材料

(1)三大合成高分子材料：塑型:、合成橡胶、合成纤维0

(2)以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如：

①乙烯制聚乙烯：〃CH2=CH2的”-&CH2—CH23n.

-ECFL—CHi

催化剂J,口

②丙烯制聚丙烯：〃CH2=CH—CH3---------'CH3。

「应用体验」

1.判断正误

(1)石油的裂化和裂解原理相同，孑的也相同()

(2)含4个碳原子的烷烽，经催化裂解后，只能生成2种气态燃()

(3)许多性能优异的合成高分子材料的原始原料为煤、石油和天然气()

答案(1)X(2)X(3)4

2.(2025•沏南学业考试)我国南海拥有丰富的石油资源，下列关于石油的说法正确的是()

A.属于混合物B.属于纯净物

C.属于清洁能源D.属于无机物

答案A

解析石油是多种碳氢化合物组成的混合物，石油化工产品燃烧会产生碳氢化合物、CO等污染物，不属

于清洁能源；故选A。

3.下列说法正确的是()

A.石油的炼制过程都是化学变化

B.石油分储出来的各储分仍是多种燃的混合物

C.石油经过常压分解、减压分偏、裂化等工序炼制后能制得纯净物

D.石油分储的目的是将含碳原子数较多的蜂先汽化，再经冷凝而分离出来

答案B

解析石油的分馅是物理变化，A错误；石油经过常压馆、减压分馅、裂化等工序炼制后不能制得纯净

物，仍是沸点在一定范围内的多种成分的混合物，C错误；石油分谯的目的是将含碳原子数较少的泾光汽

化，再经冷凝而分离出来，D错误。

■归纳总结

[Mt]-M

Ftr、合赢料

（i）煤的干储、气化、液化均发生的是化学变化。

（2）石油分馆属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馅产物一般为混合物。常压蒸储的

原料为石油，减压蒸偏的原料为重油。分馆时沸点低（相对分子质量小）的烧类先汽化，沸点高（相对分子质

量大）的妙类后汽化。

（3）石油分缁所得汽油为直偷汽油，多为饱和烧。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和燃。

（4）裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等

不饱和气体产物作化工原料。

课时对点练

[分值：100分]

对点训练

[1~8题,每小题5分]

题组一煤、天然气的综合利用

1.（2024•山西长治期末）化石能源是全球消耗的最主要能源。下列说法错误的是（）

A.天然气可用于生产甲醇

B.煤的气化属于物理变化

C.煤的液化可获得清洁的燃料

D.煤和石油的综合利用均可获得产品苯

答案B

解析煤的气化属于化学变化，故选B。

2.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。下列叙述错误的

是（）

A.煤的组成元素主要是碳，但煤是混合物

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

3.有关煤的综合利用如图所示。下列说法正确的是（）

出炉煤气

煤焦油

A.煤和水煤气都属于化石燃料

B.煤।।含有焦炉气、煤焦油、焦炭等物质

C.①口也可直接生成NH4HCO3

D.②是煤的气化方式之一

答案D

解析水煤气属于二次能源，不是化石燃料，A错误；煤干馅后能得到这些物质，但煤本身并不含这些物

质，B错误；①是煤的干馅，其条件之一是高温，NH4HCO3受热易分解，故煤的干馅不可能直接生成

NH4HCO3,C4音误。

题组二石油的综合利用

4.下列有关石油的炼制及产品说法正确的是（）

A.加热石油时，沸点高的成分光汽化，经冷凝后收集，沸点较低的成分随后汽化、冷凝

B.石油分储所得的懒分都是混合物

C.通过石油分僧可以获得大量的短链烧

D.石油分镭得到汽油、煤油、乙烯等产品

答案B

5.（2024•苏州高一期中）下列有关石油加工的叙述中，正确的是（）

A.石油属于可再生矿物能源

B.裂化汽油中含有不饱和燃

C.石油分储所得的储分是一种具有固定熔、沸点的纯净物

D.石油的分窗、裂化和裂解都是化学变化

答案B

解析石油属于不可再生矿物能源，A错误；石油的分馆是物理变化，裂化和裂解都是化学变化，D错

沃。

6.（2025•福州月考）下列说法正确的是（）

A.裂化汽油不能使酸性KMnCU溶液褪色

B.汽油通常由石油干饰获得

C.蒸例石油实验中温度计的水银球应伸入液面下

D.石油裂化的目的是提高汽油等轻质油的产量和质量

答案D

解析裂化汽油中含有不饱和烧，能使酸性KMnCh溶液褪色，A错误；汽油通常由石油的分馆和重油的

裂化获得，B错误；蒸馅石油实脸中温度计的水银球应置于蒸馅烧瓶的支管口处，C错误。

题组三煤、石油、天然气的综合利用与可持续发展

7.（2024.天津滨海新区高一月考）下列有关煤、石油和天然气的说法错误的是（）

A.可通过石油裂解获取乙烯等工业原料

B.“可燃冰”是天然气与水在高压、低温条件下形成的类冰状结晶物质

C以煤或大然气为主要原料，均可以生产甲醉

D.通过石油裂化和裂解可以得到苯或甲苯等环状烧

答案D

解析石油裂化主要获得汽油，石油裂解主要获得乙烯、丙端等气态烧，石油在加热和催化剂的作用下,

可以通过结构调整，使链状烧转化为苯或甲苯等环状烧，故选D。

8.（2024.河北沧州高一期中）下列关于煤和石油的说法错误的是（）

A.煤和石油均是混合物，属于传统能源

B.石油裂化和裂解的主要目的都是为了得到重要产品乙烯

C.新型煤化工以生产清洁能源和可替代石油化工的产品为主

D.煤化工和石油化工均可以制得汽油

答案B

解析石油裂化主要得到的是轻质汽油，裂解主要得到的是乙炜等气态度，故选B。

IET综合强化

[9~11题，每小题6分]

9.（2024.陕西渭南期末）实验室中用下图装置模拟工业上用石蜡油分解制乙烯。下列说法错误的是（）

A.石蜡油是石油分储的产物之一，石油分储为化学变化

B.碎究片的作用是作催化剂和使石蜡油附着在高温的碎究片上发生分解

C.试管B和CU」褪色原理不同

D.根据实验现象可推知石蜡油分解产生了与烷烧性质不同的燃

答案A

解析石油分馅为物理变化，故选A。

10.（2024•扬州高一段考）以天然气为原料合成氨是新的生产氮肥的方法，其工艺流程如下，下列说法不正确

的是（）

_[-CO-------------1

天然气磊_2，定条件.尿素

催化剂J杀CO（NH2）2

—催化剂NH1

空气-------卜一他….NH,NO.,

02

催化剂

A.反应①的化学方程式为CH4+2HQ^^CO2+4H2

B.反应②中每个N原子转移1个电子

C.生成1.0molNHdNOa至少需要0.75molCHa

D.反应③理论上当MN%）:«（02）=1：I时，恰好完全反应

答案B

解析反应①为在催化剂作用下甲烷与水反应生成二氧化碳和氢气，反应的化学方程式为CH4+2H2O

侬化剂一定条件

：

^CO2+4H2,A正确：反应②的化学方程式为CO2+2NH3^^^CO（NH2）2+H2O,反应中元素化合

价没有发生变化，属于非氧化还原反应，B错误；生成1mol硝酸锭需要2moi氨气，2moi氨气需要3

molH2,1mol甲烷与水反应当成4molH2,转化关系为NH4NO3-2NH3-3H2^^CH4,则学成1mol硝酸接至

催化剂

=

少需要0.75molCH』，C正确；反应③的化学方程式为2NH3+2O2^^NHlNO3+H2O,由化学方程式可

知，反应中氯气和氧气的物质的量之比为1：1,D正确。

II.对煤干储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.煤的干僧过程发生了复杂的物理、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H2s

D.e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色

答案C

解析煤的干储是将煤隔绝空气加强热发生复杂的物理、化学变化的过程，主要产物有焦炭、焦炉气、粗

氮水、粗苯、煤焦油等，故A正确；煤的干馅产物中有氮生成，氮进入b装置极易溶于水生成一水合氮，

溶液呈碱性，则向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液，溶液变蓝，故B正确；焦炉气中生成的乙烯气体等

也可以使酸性高镒酸钾溶液槌色，不一定是硫化氢，故C错误；焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气

体，可以还原氧化铜生成单质铜，e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色，故D正确。

12.(10分)(2025•江西宜春段考)请回答实验室石油分储的有关问题：

(1)以上是实验室石油分储的装置图，试指出有关仪器的名称：A;B

(2)图中有处错误。

(3)实验室石油分储的正确操作顺序是。

A.连接接液管

B.装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子

C.检鱼装置气密性

D.连接B仪器及进出水管

E.在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上陶土网

F.固定好A仪器

G.加热

(4)石油分馆得到的各个储分都是(填“混合物”或“纯净物”)。

答案（1）蒸馆烧瓶直形冷凝管（2）2（3）DCB（4）混合物

解析（2）蒸馆时温度计水银球应该在蒸馅烧瓶的支管处，冷凝水应该下进上出，头2处错误。（3）安装仪器

从下到上，从左到右，在检查装置气密性前连接好冷凝水的进出水管并连接好接液管，检查装置气密性后

装入沸石安装好温度计后点燃酒精灯开始蒸馅，故操作顺序为E-F-D-A-C-B-G。

13.（12分）煤、石油和天然气是重要的化工原料，实现化石燃料的综合利用，是人类面临的重大挑战。

石油理北

2

一重油----

图3

⑴图1中所进行的实验可称为（填“煤的干储”“煤的气化”或“煤的液化”）。

（2）图1所示实验结束后，再设计实验证明水层中含有氨，选用的试剂为,现象为o

（3）海底蕴藏的甲烷水合物晶体又称为“可燃冰”，甲烷分子处于由多个水分子组成的笼中，如图2所示。

某种甲烷水合物晶体中，平均每46个水分子构成8个分子笼，每个分子笼可容纳1个甲烷分子或水分子。

若这8个分子笼中有6个容纳的是甲烷分子，另外两个被水分子容纳，则该甲烷水合物的化学式

为O

（4）石油成分更杂，使用前需要在炼油厂进行精炼，其操作过程如图3所示。其中涉及化学变化的操作过程

为（填“操作1”或“操作2”）。

答案（I）煤的干储（2）酚献试液（或紫色石蕊试液）滴加酚酸试液后变红（或滴加紫色石蕊试液后变蓝）

（3）CH4-8H2O（4）操作2

解析（2）图1所示实验结束后，再设计实脸证明水层中含有氯，氨气溶于水显碱性，因此选用的试剂为酚

酿试波或紫色石蕊试液，现象为滴加酚配试液变红或紫色石蕊试液变蓝。

（3）根据题意可知若这8个分子笼中有6个容纳的是甲烷分子，另外两个被水分子容纳，则总共有48个水

分子，则该甲烷水合物的化学式为CH4-8H2。。

（4）根据题意分析得到操作1是石油的分馈，属于物理变化，操作2是石油的裂化，属于化学变化。

14.（20分）（2024•山东威海期末）石油被誉为“工业的血液”，是一种重要的化工原料。A和F互为同系物，

F的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志。一种由石油合成部分化工产品的流程如下：

HI油

^；Cii/

QHBr小皿&NaOHGHQ△一CH3cH2cHO

CD

蜡|④

油

c；.n,o2

⑤浓碱酸/△E

^HjoOj

H

NaOH

已知：R—B