一、煤的組成及其綜合利用
1．煤的組成
2．煤的綜合利用
煤的干餾、氣化和液化屬于什么變化？
提示：化學(xué)變化。
二、天然氣的組成和利用
三、石油的組成和綜合利用
1．組成：石油是由多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物。
2．綜合利用
(1)分餾
①定義：利用石油中各組分沸點的不同進行分離的過程叫做石油的分餾。
②石油經(jīng)分餾后可以獲得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的輕質(zhì)油，但其產(chǎn)量難以滿足社會需求，而含碳原子多的重油卻供大于求。
(2)催化裂化
①目的：將重油裂化為汽油等物質(zhì)。
②例如：C16H34eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))C8H18＋C8H16
(3)裂解
①目的：得到乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料。
②例如：C8H18eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))C4H10＋C4H8
C4H10eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))CH4＋C3H6
C4H10eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))C2H6＋C2H4。
(4)催化重整：石油在加熱和催化劑的作用下，可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整，使鏈狀烴轉(zhuǎn)化為環(huán)狀烴。
微點撥：石油的分餾為物理變化，石油的裂化、裂解、催化重整均為化學(xué)變化。
四、以煤、石油、天然氣為原料生產(chǎn)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，是以煤、石油和天然氣為原料生產(chǎn)的。
2．隨著合成材料的大量生產(chǎn)和使用，急劇增加的廢棄物對人類社會造成巨大的環(huán)境壓力。
生活中的白色污染，主要指什么？
提示：廢棄塑料制品。
1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)煤、石油和天然氣是不可再生能源，也是新型清潔能源。( )
(2)煤的干餾是指在空氣中加強熱使之分解的過程。( )
(3)重油的裂化和裂解可以得到烯烴。( )
(4)重油裂化的目的是為了獲得氣態(tài)烴。( )
(5)石油分餾得到的汽油或煤均為純凈物。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．下列關(guān)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(xué)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?fàn)t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
3．由于我國煤儲藏量相對比石油和天然氣豐富，能源消費以煤為主。將原煤作為燃料燃燒，既嚴(yán)重污染環(huán)境，效率又不高，因而國家大力提倡煤的綜合利用。實施“煤變油”，其原理之一是先將煤與水蒸氣制得水煤氣(CO和H2)，再催化合成甲醇或烴類等液態(tài)能源。
(1)用CO和H2合成甲醇(CH3OH)的化學(xué)方程式是____________________
________________________________________________________________。
(2)用CO和H2合成烴(CnHm)的化學(xué)方程式是_________________________
________________________________________________________________。
(3)氣化和液化的優(yōu)點是_________________________________。
[答案] (1)CO＋2H2eq \(――→,\s\up9(催化劑))CH3OH
(2)nCO＋eq \f(m＋2n,2)H2eq \(――→,\s\up9(催化劑))CnHm＋nH2O
(3)使煤變成清潔能源，提高煤的燃燒效率
煤、石油的綜合利用原理
1．“三餾”比較
微點撥：減壓可以降低物質(zhì)的沸點，石油的減壓蒸餾可以在較低溫度下，使重油、柴油等常壓蒸餾產(chǎn)品繼續(xù)分離，可得到燃料油、潤滑油、石蠟等石油產(chǎn)品。
2．化學(xué)中“兩裂”的比較
3.化學(xué)“六氣”的主要成分
1．煤的干餾和石油的分餾，兩種變化在本質(zhì)上的差別是( )
A.加熱的溫度不同
B．得到的產(chǎn)品不同
C．前者要隔絕空氣，后者不用隔絕空氣
D．干餾是化學(xué)變化，分餾是物理變化
D [石油的分餾是物理變化，煤的干餾是化學(xué)變化。]
2．關(guān)于石油的說法中，不正確的是( )
A．石油是混合物，除含烷烴外，還可能含有環(huán)烷烴和芳香烴
B.常壓分餾得到的汽油是混合物，沒有固定的沸點
C．裂化是化學(xué)變化，裂解不是化學(xué)變化
D．裂化的目的是得到輕質(zhì)油，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料
C [石油是混合物，除含烷烴外，還可能含有環(huán)烷烴和芳香烴，故A正確；常壓分餾得到的汽油是混合物，混合物沒有固定的沸點，故B正確；裂化是在一定條件下，將相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴的過程，裂解是石油化工生產(chǎn)過程中，以比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)物(包括石油氣)中的長鏈烴斷裂成乙烯、丙烯等短鏈烴的加工過程，裂化和裂解過程中都有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，故C錯誤；石油裂化的目的是提高輕質(zhì)液體燃料(汽油、煤油、柴油等)的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，裂解的目的是得到乙烯、丙烯等化工原料，故D正確。]
3．下列說法不正確的是( )
A．煤油可由石油分餾獲得，可用作燃料和保存少量金屬鈉
B.煤可與水蒸氣反應(yīng)制成水煤氣，水煤氣的主要成分為CO和H2
C．汽油、煤油、柴油和植物油都是碳?xì)浠衔?br>D．以煤、石油和天然氣為原料，可生產(chǎn)塑料、合成橡膠和合成纖維
C [植物油是由C、H、O三種元素組成的有機物，不屬于碳?xì)浠衔铩
1．有關(guān)煤的說法正確的是( )
A．煤中含有碳的單質(zhì)、苯、二甲苯、焦?fàn)t氣
B．煤的干餾是物理變化
C．煤是由有機物和少量無機物組成的復(fù)雜混合物，煤的干餾是化學(xué)變化
D．煤主要含有碳和氫兩種元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素
C [煤主要含有碳元素，同時還含有少量的氫、硫、氧、氮等元素；煤是由有機物和少量無機物組成的復(fù)雜混合物；煤干餾可獲得焦炭、苯、二甲苯、焦?fàn)t氣等，屬于化學(xué)變化，C項正確。]
2．下列關(guān)于石油的說法不正確的是( )
A．石油主要含C、H兩種元素
B．石油通過催化重整可得到環(huán)狀烴
C．石油裂化是物理變化
D．石油分餾得到的汽油是混合物
[答案] C
3．含有6個碳原子的烷烴，經(jīng)催化裂化可生成的烷烴最多有( )
A．3種 B．4種
C．5種 D．6種
C [C6H14裂解的方式可能有下列四種：
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))CH4＋C5H10
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))C2H6＋C4H8
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))C3H8＋C3H6
C6H14eq \(―――――→,\s\up9(催化劑),\s\d9(加熱、加壓))C4H10＋C2H4
其中CH4、C2H6、C3H8分別為甲烷、乙烷、丙烷，沒有同分異構(gòu)體，而C4H10有2種同分異構(gòu)體CH3—CH2—CH2—CH3、，因此考慮C4H10的同分異構(gòu)體，最終生成的烷烴最多有5種。]
4．下列關(guān)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(chǎn)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
A [煤的氣化是將固態(tài)煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為C＋H2O(g)eq \(=====,\s\up9(高溫))CO＋H2，選項A錯誤；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(chǎn)甲醇等，選項B正確；含碳原子多的重油經(jīng)過催化裂化過程可得到汽油等物質(zhì)，選項C正確；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，選項D正確。]
5．下圖是實驗室干餾煤的裝置圖：
(1)指出圖中儀器名稱：a.________，d.________。
(2)儀器d的作用是________________________________________________
________________________________________________________________，
c中液體有________和________，其中無機物里溶有______，可用________檢驗出來。有機物可以通過________的方法使其中的重要成分分離出來。
(3)e處點燃的氣體主要成分有______________________(填化學(xué)式)，火焰的顏色是________。
[解析] 本題是關(guān)于煤干餾的實驗，根據(jù)煤干餾的主要產(chǎn)品，b中得到的應(yīng)是焦炭，c中得到的應(yīng)是粗氨水和煤焦油，e處點燃的應(yīng)是焦?fàn)t氣。其中粗氨水中溶有氨，呈堿性，可用酚酞溶液等檢驗；煤焦油主要是苯、甲苯、二甲苯的混合物，應(yīng)用分餾的方法分離；焦?fàn)t氣的主要成分有CH4、CO、H2、CH2===CH2，燃燒時呈淡藍(lán)色火焰。
[答案] (1)酒精噴燈 燒杯
(2)盛裝冷水對蒸氣進行冷卻 粗氨水 煤焦油 氨 酚酞溶液 分餾
(3)H2、CH4、CH2===CH2、CO 淡藍(lán)色
發(fā)展目標(biāo)
體系構(gòu)建
1.結(jié)合石油化工了解化學(xué)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，認(rèn)識化學(xué)工業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中的重要地位。培養(yǎng)“社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。
2.以煤、石油、天然氣的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法。培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。
3.認(rèn)識化學(xué)對于構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系所能發(fā)揮的作用，體會化學(xué)對促進人與自然和諧相處的意義。培養(yǎng)“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。
干餾
蒸餾
分餾
原理
隔絕空氣加強熱使物質(zhì)分解
根據(jù)液態(tài)混合物中各組分沸點不同進行分離
與蒸餾原理相同
產(chǎn)物
產(chǎn)物為混合物
產(chǎn)物為單一組分的純凈物
產(chǎn)物為沸點不同的各組分組成的混合物
反應(yīng)類型
化學(xué)變化
物理變化
物理變化
名稱
定義
目的
裂化
在一定條件下，把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴
提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量
裂解
在高溫下，使具有長鏈分子的烴斷裂成各種短鏈的氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴
獲得短鏈不飽和烴
高爐煤氣
水煤氣
天然氣
液化石油氣
焦?fàn)t氣
裂解氣
主要成分
CO、CO2、N2
H2、CO
CH4
C3H8、C4H10
H2、CH4、C2H4、CO
C2H4、C3H6、C4H8、CH4

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