1、煤、石油和天然气的综合利用(40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题7分,共56分)1.下列说法中不正确的是()A.天然气、沼气的主要成分是甲烷B.煤矿中的“瓦斯”爆炸是一定含量的甲烷在空气中遇明火燃烧所致C.“西气东输”中所说的气是指天然气D.以液化石油气作燃料的炉灶改用天然气作燃料时,应增大空气的进入量【解析】选D。甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。“西气东输”就是将新疆等地的天然气,输送到长江三角洲。液化石油气的主要成分为丙烷,C3H8+5O23CO2+4H2O,CH4+2O2CO2+2H2O,根据燃烧方程式知相同体积的丙烷耗氧量大于甲烷,故D错误。2.“煤制油
2、”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:C(s)+H2O(g)CO(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的燃烧(氧气用空气代替)来提供的:C+O2CO2。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,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体【解析】选B。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
3、总体来看煤气化后使用是较合理的,B项错误,A、C项正确。D项,因反应C+O2CO2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,正确。3.下列属于物理变化的是()石油的分馏煤的干馏石油的裂化铝热反应由乙烯制备聚乙烯将氧气转化为臭氧乙烯催熟果实将苯加入溴水中海水蒸馏制取淡水A.B.C.D.【解析】选C。蒸馏和分馏的原理相同,都是利用沸点不同分离物质,将苯加入溴水中不发生化学反应,而是苯萃取溴水中的溴,故均属于物理变化,其余各项均发生了化学变化。4.下列不属于煤的综合利用的是()A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭B.在一定条件下将
4、煤与氢气转化为液体燃料C.煤变为煤饼作燃料D.将煤干馏制得甲苯和乙烯【解析】选C。煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。因此A、B、D三项都正确,不属于煤的综合利用的只有C项。5.含有6个碳原子的烷烃,经催化裂化可生成的烷烃最多有()A.3种B.4种C.5种D.6种【解析】选C。C6H14裂解的方式可能有下列四种:C6H14CH4+C5H10C6H14C2H6+C4H8C6H14C3H8+C3H6C6H14C4H10+C2H4其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷,没有同分异构体,而C4H10有2种同分异构体CH3CH2CH2CH3、,因此考虑C4H10的同分异构体,最终
5、生成的烷烃最多有5种。6.(2019六盘水高一检测)如图是石油分馏塔的示意图,关于a、b、c三种馏分的说法正确的是()A.a的沸点最高B.b的沸点最低C.c的平均相对分子质量最大D.每一种馏分都是纯净物【解析】选C。石油分馏得到的每一种馏分都是混合物,沸点最低的最先蒸出,故a、b、c三种馏分中,a馏分的沸点最低,c馏分的沸点最高,沸点最高的馏分含碳原子数最多,即平均相对分子质量最大。7.下列有关说法正确的是()石油中含有C5C11的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油石油的分馏是化学变化 石油的分馏实验中,温度计水银球插入液面以下,因为它测的是混合液的温度石油分馏得到的汽油仍是混合物A.B.C.D
6、.【解析】选C。石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而分离的操作,故为物理变化,错;石油分馏实验中,温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处,以测量馏出蒸气的温度,故错。8.下列说法不正确的是()A.经过石油的裂化能得到乙烯和甲烷等B.煤的气化、液化、干馏过程中都有化学变化C.相同质量的乙炔、苯分别在足量氧气中燃烧,消耗的氧气一样多D.在一定条件下,苯与氢气生成环己烯的反应类型是加成反应【解析】选A。乙烯和甲烷是石油经过裂解得到,是深度裂化的过程,故A错误;煤的气化是将固体煤转化为CO、H2、CH4等可燃性气体;煤的液化指固体煤经化学加工转化成烃类液体燃料和化工原料的过程;煤的干馏是煤隔
7、绝空气加强热使之分解的过程,三者都生成了新物质,故B正确;乙炔化学式为C2H2,苯的化学式为C6H6,其实验式相同,所以等质量消耗氧气的质量也相同,故C正确;C6H6(苯)+2H2C6H10(环己烯),反应类型属于加成反应,故D正确。【补偿训练】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B.液化石油气是将甲烷压缩后成为液态的燃料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【解析】选C。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
8、碳,A错;液化石油气的主要成分为丙烷和丁烷,B、D错误。二、非选择题(本题包括1小题,共14分)9.(2019襄阳高一检测)下图是丁烷(C4H10)裂解的实验流程。连接好装置后,需进行的实验操作有:检查整套装置的气密性;排出装置中的空气;给D、G装置加热等。G后面装置以及铁架台等已省略;CuO能将烃氧化成CO2和H2O。请回答下列问题:(1)丁烷裂解的可能方程式为 C4H10CH4+C3H6,_。(2)写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式_。(3)若对反应后E装置中的混合物(溴水足量),再按以下流程实验:分离操作和的名称分别是_、_(填字母序号)。a.蒸发b.过滤c.分液d.蒸馏Na2SO3溶液的
9、作用是_(用离子方程式表示)。已知A的碳原子数大于B的碳原子数,请写出B的名称_。(4)假定丁烷完全裂解,流经D、G装置中的气体能完全反应。当(E+F)装置的总质量比反应前增加了0.49 g,G装置的质量比反应前减少了1.44 g,则丁烷的裂解产物中甲烷和乙烷的物质的量之比为_。【解析】(1)丁烷裂解除生成CH4和C3H6外,还会裂解生成C2H6和C2H4 ,裂解方程式为C4H10C2H6+C2H4。(2)根据CuO能将烃氧化成CO2和H2O可知,甲烷与氧化铜反应的化学方程式为CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O。(3)亚硫酸钠与有机物不互溶,故操作的分离方法是分液;操作是分离互溶的液体用
10、蒸馏。Na2SO3溶液可吸收溴单质,反应的离子方程式为S+Br2+H2OS+2H+2Br-。由A的碳原子数大于B的碳原子数可知,A为1,2-二溴丙烷CH3CHBrCH2Br,B为1,2-二溴乙烷CH2BrCH2Br。(4)“当(E+F)装置的总质量比反应前增加了0.49 g”,根据质量守恒可以知道烯烃的质量为0.49 g,设C2H4的物质的量为x mol,C3H6的物质的量为y mol,则乙烷和甲烷的物质的量分别是x mol、y mol,故有28x+42y=0.49,再根据G装置的质量比反应前减少了1.44 g即氧原子的守恒可得4x+3x+2y+2y=,解得x=0.01、y=0.005,则甲烷
11、和乙烷的物质的量之比为12。答案:(1)C4H10C2H6+C2H4(2)CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O (3)cdS+Br2+H2OS+2H+2Br-1,2-二溴乙烷(4)12(20分钟30分)1.(4分)(2019济南高一检测)下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是()A.煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态,以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧B.天然气除可用作清洁能源外,也可用于合成氨和生产甲醇等C.石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同D.化石燃料也是重要的化工原料,乙烯和苯就是分别来自于石油和煤的基本化工原料【解析】选A。煤的气化是将固态煤转
12、化为可燃性气体的过程,主要反应的化学方程式为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),A项错误;天然气、煤和石油都是重要的化工原料,B、D项正确;分馏汽油的成分是烷烃,裂化汽油中含有不饱和烃,C项正确。2.(12分)(2019郑州高一检测)汽油不仅是最重要的燃料,而且是重要的化工原料,它既可以在催化剂作用下裂解得到气态化工原料,如乙烯等,还可以在催化剂作用下改变分子结构,使链烃变成芳香烃,如使己烷变成苯,庚烷变成甲苯,这种变化叫异构化。请根据以汽油为原料的下列衍变关系,回答下列问题。(1)反应的化学方程式为_。(2)含有键的化合物与CH2CH2的性质相似,在一定条件下可聚合为高分子化合物。
13、广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料,是由聚合得到的,其化学方程式为_。四氟乙烯(CF2CF2)在一定条件下发生加聚反应,生成的聚四氟乙烯可作“不粘锅”炊具的内涂层。下列叙述中正确的是_(填字母序号)。A.聚四氟乙烯中不含碳碳双键,在高温时易燃烧B.聚四氟乙烯是高分子化合物C.聚四氟乙烯的化学性质很稳定D.由于氟是最活泼的非金属元素,故四氟乙烯不能发生任何化学反应【解析】(2)聚四氟乙烯能作锅的内涂层,说明其能耐高温且性质稳定,A项错误,C项正确;CF2CF2通过加聚反应生成,故聚四氟乙烯是高分子化合物,B项正确;四氟乙烯能发生加聚反应生成聚四氟乙烯,D项错误。答案:(1)CH2CH2+Cl2(2)
14、BC3.(14分)(2020太原高一检测)发展煤化工是推动山西能源革命的重要力量,煤的干馏是煤化工的一种重要途径。(1)煤的干馏属于_(填“物理”或“化学”)变化。(2)煤干馏后得到的固体物质主要是_,得到的可燃性气体中的一种成分是_。(3)煤焦油中含有苯,用苯制取硝基苯的化学方程式是+HONO2,该反应类型属于_,煤焦油中除了含有苯,还含有甲苯、二甲苯等物质,用_方法提纯苯。(4)煤焦油经过分馏可以得到萘(),其分子式为_。(5)为证明实验中得到的水层中含有氨,可进行的实验操作是_。【解析】(1)煤的干馏是指煤在隔绝空气的条件下加热,生成煤焦油、焦炭、出炉煤气等物质,有新物质产生,为化学变化;(2)固体主要是焦炭;液体主要是煤焦油,含苯、甲苯等;气体是氢气、甲烷、一氧化碳等;(3)苯能与硝酸发生取代反应得到硝基苯;有机物之间互相溶解,采用分馏的方法提纯苯;(4)萘的结构式为,故分子式为C10H8;(5)水层中含有氨,则溶液中含有铵根离子,故可在混合液中加入NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸变蓝,证明有NH3的存在。答案:(1)化学(2)焦炭甲烷(合理即可)(3)取代反应(或硝化反应)分馏(4)C10H8(5)在混合液中加入NaOH浓溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近管口,试纸变蓝,证明有NH3的存在- 7 -
