煤、石油和天然气的综合利用考向解析突破.pdf
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1、考点51 煤、石油和天然气的综合利用知识整合_/i.煤的综合利用(1)煤的组成宏观组成.有机物和少量无机物主 要 含 另 有 少 量 H、0、此苴等元素(2)煤的加工L气态物质 焦炉气:H2、CO、CH、q H4液 二粗氨水:氨、被盐一 干 福 一 需 一 粗 苯:苯、甲苯、二甲苯煤-质一煤焦油:苯、酚类、蔡L固态物质:焦炭气化:制水煤气,反应方程式为高温C +H,O(g)CO+H液,直接液化:煤与氢气作用生成液体燃料%L间接液化:先转化为一氧化碳和氢气.再在催化剂作用下合成甲醛等,反应方程催化剂式为C O +2H,C H,O H2.石油的综合利用(1)石油的组成:多种碳氢化合物组成的混合物,
2、所含元素以C、H为主。(2)石油的加工方法过程目的分僧把原油中各组分分离成沸点不同的分储产物获得汽油、煤油、柴油等轻质油裂化把相对分子质量大的烧断裂成相对分子质量小的烧得到更多的汽油等轻质油裂解深度裂化,产物呈气态得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料3.天然气的综合利用(1)天然气是一种清洁的化石燃料,更是一种重要的化工原料,它的主要成分是甲烷。(2)天然气与水蒸气反应制取出 的化学方程式为CH4+H2O_高 温 CO+3H2。催化剂考向 化石燃料的组成及综合应用典 例 引 领典 例 1 下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是A.煤的干储是将煤在空气中加强热使之分解的过程B.煤的气化是将其通过物理变
3、化转化为气态的过程C.天然气除了作燃料之外,还可用于合成氨D.将石蜡油(液态烷燃混合物)加强热分解,生成的气体都是烷烧【解析】A 项,煤的干储必须将煤隔绝空气加强热;煤的气化和液化都是化学变化,B错误;CH4可以转化为H 2,用于合成氨,C 正确;石蜡油加强热分解,可以生成乙烯等,D错误。【答案】C变 式 拓 展1.下列说法不正确的是石涧9分储产阊用函,2-二浪乙烷A.石油是由烧组成的混合物B.主要发生物理变化C.是石油的裂化、裂解D.属于取代反应鱼化学中的“三僧”“两裂”比较(1)化学中的“三饵”名称干储蒸储分储(2)化学中的“两裂原理隔绝空气、高温下使物质分解根据液态混合物中各组分沸点不同
4、进行分离与蒸储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相近的各组分组成的混合物变化类型化学变化物理变化物理变化名称裂化裂解定义在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烧断裂为相对分子质量小、沸点低的燃在高温下,使具有长链的烧断裂成各种短链的气态烧和少量液态嫌目的提高轻质油的产量,特别是提高汽油的产量获得短链煌、声点冲关,1.绿水青山就是金山银山。下列有关说法不正确的是A.“煤改气”中的“气”指的是水煤气B.“煤改电”可以减少SOz和粉尘等污染物的排放,有利于提高空气质量C.煤经过干储后可获得苯等化工原料D.集中用燃煤发电,再利用输送的电能,一定程度上减少了环境污染2.煤是工业的
5、粮食,石油是工业的血液。下列关于煤和石油的说法中错误的是A.煤中含有苯和甲苯,可用先干储后分得的方法将它们分离出来B.含 Ci8以上烷烧的重油经过催化裂化可以得到汽油C.石油裂解主要目的是得到短链的不饱和燃D.煤的气化与液化都是化学变化3.下列关于石油、煤的说法不正确的是石油是混合物,其分僧产品汽油为纯净物煤油可由石油分储获得,可用作燃料或用于保存少量金属钠乙烯、聚乙烯和苯分子中均含有碳碳双键石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链燃A.B.C.D.4.如图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。装置内发生的主要反应中不含k洁净的气体
6、J 进入烟囱燃煤产生的 心 so2(a S O sCaCOj空气CaSO4A.化合反应B.分解反应C.置换反应D.氧化还原反应5.石油裂解是一个复杂的过程,其产物为混合物。例如:CzH4+C4H6+MCH4+N下列说法中不正确的是A.M的分子式为H?,N的分子式为C5H8-LCH3B.可用滨水区别I-1 和I _ IC.等质量的I 一I 和I-1 完全燃烧时耗氧量相同D.C4H6可以是烯煌也可以是焕煌6.某混合气体通过澳水,澳水褪色,再通过灼热的氧化铜,氧化铜由黑色变为红色,再通过无水硫酸铜白色粉末,无水硫酸铜变为蓝色,再通过澄清的石灰水,石灰水由澄清变浑浊再变澄清,最后剩余气体在空气中点燃,
7、火焰呈淡蓝色,则混合气体是A.水煤气 B.焦炉气C.石油液化气 D.高炉煤气7.”煤制油 的关键技术是煤的气化,而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应:高温C(s)+H2O(g)zCO(g)+H2(g),该反应是吸热反应,反应所需能量是由间歇进行的碳占燃的燃烧(氧气用空气代替)来提供的:C+026 三CC2,下面关于该过程的说法不正确的是A.煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染B.第一个反应需要吸热,所以煤的气化从能量角度来看,得不偿失C.煤气化后作为燃料,燃烧充分,热利用率高D.上述两个反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气8.发展循环经济应当在技术可行
8、、经济合理和有利于节约资源、保护环境的前提下,按照减量化优先的原则实施。下列说法有悖于循环经济的是A.将有机垃圾转化为气态燃料B.大力开采石油、煤、天然气满足社会生产需要而加快经济发展C.将 1 molCM 转化为4 moi比 用于合成氨D.CO、CH.QH 和 C3H4 合成 CH2=C(CH.3)COOCH3直通高考,S/1.2018江苏卷1C02是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是A.光合作用 B.自然降雨C.化石燃料的燃烧 D.碳酸盐的沉积2.2017新课标III化学与生活密切相关。下列说法错误的是A.PM2.5是指粒径不大于2.5 gm 的可吸入悬浮颗粒
9、物B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料3.2016新课标H 下列有关燃料的说法错误的是A.燃料燃烧产物CO?是温室气体之一B.化石燃料完全燃烧不会造成大气污染C.以液化石油气代替燃油可减少大气污染D.燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一般 参 考 答案,变式拓展-1.【答案】D【解析】由乙烯得1,2-二澳乙烷属于加成反应。考点冲关H z-1.【答案】A【解析】“煤改气 中的 气 指的是天然气,A错误;“煤改电”减少了煤燃烧时产生的酸性污染气体如S02等及粉尘的排放,B正
10、确;煤经过干储后可获得洁净燃料和多种化工原料,如苯等,C正确;燃煤电厂的集中发电、集中处理,一定程度上可减少环境污染,D正确。2.【答案】A【解析】煤中不含有苯、甲苯,它们是煤在干馆时经过复杂的化学变化产生的,A错误;含Ci8的烷始经催化裂化可得到汽油,B正确;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链泾作化工原料,C正确;煤的气化是煤形成H?、C O等气体的过程,煤的液化是将煤与 在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H?、CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品,都属于化学变化,D正确。3.【答案】A【解析】石油分情获得的汽油、煤油等产品均为混合物,错误:只有乙烯中含碳碳
11、双键,错误。4.【答案】C【解析】装置内没有单质出现,故不存在置换反应。化合反应为SCh+CaO-CaSO3,高温分解反应为CaCCh=CaO+CO2T,氧化还原反应为2CaSO?+O2-2CaSO41.5.【答案】C【解析】亡CH3和QCH:,分子式不相同,最简式不相同,故等质量的两种物质完全燃烧时耗氧量不同。6.【答案】B【解析】水煤气的成分是氢气和一氧化碳;焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳;石油液化气主要含4个碳原子以下的烷烧等饱和烧;高炉煤气主要成分是CO、CO2等。从题给信息分析该混合气体含有使淡水褪色的气体,含有还原性气体,满足题给条件的只有B项。7.【答案】B【解析】
12、虽然在煤的气化过程中,会有一部分煤的潜在能量受到损失,但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高,且较清洁,故从总体来看煤气化或液化后使用是合理的,B占燃项错误,A、C项正确;因反应C+02=三 三 CCh中的氧气用空气代替,故反应后混合气体成分为N2、CO,CO2和H2等,除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2)D项正确。8.【答案】B【解析】环境污染的治理需结合元素及其化合物的性质,不能带来新的污染,不能采用“以毒攻毒”的方法,最好将污染控制在源头,尽量少产生或不产生有害物质,还可采用回收再利用的方法以节约资源、保护环境。大力开采化石燃料不符合绿色化学发展要求,应加快新能源、新材料的
13、开发和利用。对于天然气化工产生的H2的量要特别注意生成的1mol C 最多还可产生2 mol H2,原子经济题目要由相关概念进行分析和计算。根据反应CO+CH30H+C3H4*CH2=C(CH3)COOCH3,可知其原子利用率为100%,符合循环经济理念。【备注】不理解天然气化工涉及到的CFU分解生成H?、C,忽视生成的C 还可继续合成H2而错选C。1 m o lC K 高温裂解可得2 molH?和 1 molC,1 mol C 又可与水蒸气反应得到 1 mol CO和 1 mol H2,1 mol CO还 可 得 到 1 mol H2,使 CH4生 产 H2的量达到最大值,符合循环经济理念。
14、不能根据CO、CH30H和 C3H4与 CH2Y(CH3)COOCH3进行比较并根据原子经济概念进行判断而错选D。直通高考1.【答案】C叶绿恰4【解析】A 项,光合作用消耗CO2,光合作用的总方程式可表示为6co2+6H2O快照”C6Hl2。6+6。2,光合作用会引起大气中C02含量下降;B 项,自然降雨时H2。会与少量C02反应生成H2co3,不会引起CO2含量的上升;c 项,化石燃料指煤、石油、天然气,煤、石油、天然气中都含C 元素,C 元素燃烧后生成C O 2,化石燃料的燃烧会引起大气中 C02含量上升;D 项,碳酸盐沉积指由形成于海洋或湖泊底部的粒装泥状碳酸盐矿物及其集合体,通过生物作
15、用或从过饱和碳酸盐的水体中直接沉淀,水体中生物活动消耗CO2,有利于碳酸盐沉积,碳酸盐沉积不会引起大气中CO2含量上升;化石燃料的燃烧会引起大气中C02含量上升,答案选C。点睛:本题考查化学与环境保护、低碳经济等,掌握化石燃料的成分是解题的关键。2.【答案】C【解析】A.通常将大气中直径不大于2.5(im 的悬浮颗粒物称为PM 2.5,故 A 正确:B.绿色化学的核心就是从源头上杜绝污染,故 B 正确;C.燃煤燃烧产生S02和 C O 2,其中CaO可以和S02结合生成CaSCh,并最终氧化为C aSO 3而 CO2在高温下不能与CaO结合生成CaCO3,则加入CaO可减小S02的排放,但不能
16、减小CCh的排放,故 C 错误;D.目前推广使用的清洁燃料有天然气和液化石油气,故 D 正确。答案选C。3.【答案】B【解析】A.温室气体包括CCh、C E 等气体,A 项正确;B.化石燃料完全燃烧产生大量 CO?气体及SCh气体等,大气中C02含量过高会导致温室效应等环境问题,SO2会导致酸雨,B 项错误;C.液化石油气中主要含烧类,燃烧生成水和二氧化碳,是一种比较清洁的能源,所以以液化石油气代替燃油可减少大气污染,C 项正确;D.CO 是有毒气体,则燃料不完全燃烧排放的CO 是大气污染物之一,D 项正确;答案选B。百力,牝学逸闻_ J杜甫的困惑客从南溟来,遗我泉客珠。珠中有隐字,欲辨不成书
17、。缄之箧笥久,以俟公家须。开视化为血,哀今征敛无。大意是一位客人送给杜甫一颗珍珠,杜甫珍藏在箱中,过了好久,打开箱子却发现珍珠不翼而飞,只剩下了一些红色的液体。其实珍珠的主要成分是碳酸钙,还有一些有机质,杜甫住的房子漏雨潮湿,遇到水和空气中的二氧化碳后,碳酸钙转变为酸式盐而溶解了。考点52 乙醇和乙酸知识整合一、乙醇i.乙醇的分子组成与结构分子式结构式结构简式官能团比例模型C2H6。H H1 1H-C COII1 1H HCH3cH20H 或C2H50H羟基:一0H2.物理性质俗称颜色气味状态(通常)密度溶解性挥发性酒精无色特殊香味液态比水的小能与水以任意比例互溶,易溶于有机溶剂易挥发(1)p
18、鞫别1 1,乙醇沸点低,易挥发,应密封保存。(2)(3)由于乙醇与水以任意比互溶,因此不能用乙醇萃取滨水中的澳单质。工业酒精中约含乙醇96%(质量分数),含 乙 醇99.5%以上的叫无水乙醇,制无水乙醇时,要加入新制的生石灰再进行蒸储,直接蒸储得不到无水乙醇。(4)检验乙醉中是否含有水通常加入无水硫酸铜固体,无水硫酸铜固体变蓝,则证明其中含有水。3.化学性质(1)乙醉与金属钠的反应特别提醒:水与钠反应乙醇与钠反应钠的变化钠粒浮在水面上,熔化成闪亮的小球并快速四处游动,钠球逐渐变小,最后消失钠粒开始沉于试管底部,未熔化,最终慢慢消失声的现象有“嘶嘶”的声响无声响气体的现象观察不到气泡的产生,收集
19、气体,经验纯后点燃,发出淡蓝色火焰钠粒表面有气泡产生,收集气体,经验纯后点燃,发出淡蓝色火焰实验结论钠的密度比水的小,熔点低;钠与水剧烈反应生成氢气;水分子中羟基上的氢原子比较活泼钠的密度比乙醇的大;钠与乙醇缓慢反应生成氢气;乙醇中羟基上的氢原子相对不活泼化学方程式2Na+2H2O=2N aO H+H2T2Na+2cH3cH20H-2cH3cHzONa+H2T在乙醇分子中,被钠取代的氢是羟基中的氢原子,而不是乙基中的氢原子。虽然CH3cH20H中羟基中的氢能被取代,但 CH3cH20H是非电解质,不能电离出H+。其他活泼金属如钾、镁、铝等,也能把乙醇分子羟基中的氢原子置换出来,如2cH3cH2
20、OH+Mg-(CH3cH2O)2Mg+H2f。含有一O H 的有机物都能与N a反应,如 CH3OH、HOCH2cH20H等,1 mol0 H -2mol H2,该关系式常用于确定有机物分子中含有一O H 的数目。(2)乙醇的氧化反应乙醉的燃烧乙醇在空气中易燃烧:CH3cH2OH+3O2的2CO2+3H2O现象:火焰呈淡蓝色,放出大量的热。a.乙醇的催化氧化实验步骤反复做几次注:可用银丝代替铜丝实验红色光亮的铜丝灼烧后变为黑色,趁热插入乙醇中,铜丝又现象变为红色。重复几次实验后,闻到试管中的液体有刺激性气味实验在加热和铜作催化剂的条件下,乙醇发生了化学反应:结论2cH3cHOH+O,9H(乙醛
21、)+2比。2cH3C-Ob.乙醇催化氧化反应的实质将弯成螺旋状的铜丝灼烧将灼烧后的铜丝插入乙醇中原理-2Cu+0,2CuO日现象与 铜丝由红色变为黑色现象铜 丝 由 黑 色 变 为 红 色0IICH3c H+CU+H2O乙醛乙醇催化氧化反应中应注意的问题:(1)铜丝作催化剂,如果使用一般的细铜丝,应将其绕成紧密的螺旋状,这样既可以增大与反应物的接触面积,又有利于保存热量。(2)在乙醇的催化氧化反应中,铜会参与反应,但从催化氧化的整个过程来看,铜起到的是催化剂的作用。(3)醇被催化氧化时,分子中去掉2 个氢原子,故相同碳原子数的醛比醇的相对分子质量小2(4)反应生成的乙醛是一种无色、具有刺激性气
22、味的液体;密度比水的小;沸点为20.8,易挥发;易燃烧;与水、乙醇互溶。结构简式为CH3cHO或H3CCHo注意:(1)催化氧化的断键方式:oCH3CHo+o-CH3CH+H2Or l-1 nL H.H J在催化氧化反应中,乙醇分子中的OH键和与羟基直接相连的碳原子上的C-H键断开,可见乙醇与H2、C O相似,都具有还原性,能被氧化铜氧化。(2)与羟基相连的碳原子上有2个氢原子的醉,可被氧化生成醛。(3)有机反应中,有机物“去氢”或“得氧”的反应被称为氧化反应;加氢”或 去氧 的反应被称为还原反应。乙醇被强氧化剂氧化乙酥被弱氧化剂(如氧气)氧化为乙醛,但若遇到强氧化剂,则被氧化为乙酸。CH3c
23、H20HKMnO,(H+、aq)土&8(或 KzCrzO,(H+、aq)(3)与氢卤酸反应与氢卤酸反应时,乙醇分子中的C-0键断裂,羟基被卤素原子取代,生成卤代垃。C2H50H+HBrAc2HsBr+HzO(4)消去反应乙醉和浓硫酸共热到170 时,会发生分子内脱水,生成乙烯。CHiCH2OH-BC2H5OC2H5+H2O140 t4.用途(1)用作酒精灯、火锅、内燃机等的燃料。(2)用作化工原料。以乙醇为原料可制取乙醛、醋酸、饮料、香精等。(3)用作消毒剂。在医疗上广泛使用的酒精消毒剂是体积分数为75%的乙醇溶液,碘酒也是医疗上广泛使用的消毒剂。5.乙醇的工业制法(1)乙烯水化法CH2=CH
24、2+H2O 1一 二 E ACH3CH2OH(工业乙静)加热、加压(2)发酵法淀粉淀 粉 醉Z i;油 亚 由 酒 化 酶7桔-匍萄糖-乙醇水解 醉解(C6HmO,)”+NH,O 淀粉酶 1 r CHWOG淀粉 葡萄糖C6 Hl 迪J2CO2T+2c2H50H(食用乙醇)葡萄糖(3)利用生物质能,将植物的秸秆、枝叶、杂草中的纤维素转化为乙醇。二、乙酸1.乙酸的分子结构分子式结构式结构简式官能团比例模型C 2H 4。2H O1 IIH C C 01HHCH3coOH竣基:COOH(s2.乙酸的物理性质颜色气味状态(通常)熔点沸点溶解性无色强烈刺激性气味液态16.6117.9 易溶于水和乙醇3.乙
25、酸的化学性质发生化学反应时,乙酸的主要断键方式::-酯化反应(I)乙酸的酸性乙酸是一种常见的有机酸,其酸性强于碳酸,但仍属于弱酸,电离方程式为CH3co0H CH3coeT+H+,具有酸的通性。能与酸碱指示剂反应,如能使紫色石蕊溶液变红;能与活泼金属反应放出H22cH3coOH+Zn(CH3coO/n+H2T能与金属氧化物反应CUO+2 C H3COOH-(CH3C O O)2CU+H2O能与碱发生中和反应CU(O H)2+2 C H3C O O H (C H 3 C O O)2 CU+2 H 2 O能与弱酸盐反应CaCO3+2CH3COOH qCFhCOObCa+CCM+HzO考向一 乙醇的
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