重难点18 化石燃料的综合利用-2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版必修二） 试卷

2019-2020学年高一化学重难点探究（人教版必修二）

重难点18  化石燃料的综合利用

方法探究

一、煤的组成和综合利用

1．煤的组成

2．煤的加工方法及产品

二、天然气的组成和利用

三、石油的组成和利用

特别提醒

1．煤的干馏必须是在隔绝空气的条件下进行的，原因是煤在高温下与空气中的O2易发生化学反应。

2．煤的气化、液化的主要目的是把煤转变为清洁能源，提高煤的燃烧效率。

3．煤的干馏、气化、液化都是化学变化。

4．石油的裂化、裂解均是化学变化，而石油的分馏是物理变化。

5．石油分馏的目的是为了得到汽油、煤油、柴油等轻质油；石油裂化的目的是为了提高轻质油特别是汽油的产量和质量；石油裂解的目的是为了得到乙烯、丙烯、丁二烯等短链不饱和烃。

四、以煤、石油、天然气为原料生产合成材料

1．三大合成材料

塑料、合成橡胶、合成纤维，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。

2．合成高分子化合物的常见反应类型

(1)加聚反应：由相对分子质量小的化合物通过加成反应相互结合成相对分子质量很大的高分子化合物的反应。如nCH2==CH2

①单体：聚合成高分子化合物的小分子化合物，如CH2==CH2。

②链节：高分子化合物中的最小重复单元，如—CH2—CH2—。

③聚合度：高分子化合物中的链节数，如聚乙烯中的n。

(2)缩聚反应：由相对分子质量小的化合物通过缩合结合成相对分子质量很大的高分子化合物，同时有小分子(如H2O等)生成的反应。如：

典例剖析

例1   煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成气新技术”，让煤变成合成气（一氧化碳及氢气总含量≥90%），把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是（ ）

①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化

②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化

③该技术实现了煤的清洁利用

④该技术实现了煤的高效利用

A．①②③ B．①②④

C．①③④ D．②③④

答案  C

解析  煤粉加压气化法是让煤变成以CO和H2为主要成分的合成气，此过程涉及化学变化和物理变化，减少了污染，提高了煤的利用率。

①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化，该选项说法正确；

②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化，同时发生了物理变化，该选项说法不正确；③一氧化碳燃烧生成二氧化碳，氢气燃烧生成水，该技术实现了煤的清洁利用，该选项说法正确；

④该技术实现了煤的高效利用，该选项说法正确。

综合以上分析①③④正确，答案选C。

例2   下列关于高分子化合物与单体的说法中正确的是

A．单体为一种物质时，则单体只能发生加聚反应

B．在28 g乙烯、丙烯和聚乙烯树脂中，含有的碳原子数目为2NA

C．可由两种单体通过加聚反应制得

D．工程塑料ABS树脂 可由3种单体通过缩聚反应制得

答案  B

解析  A. 单体为含有碳碳不饱和键的有机物，则单体可以发生加聚反应；若单体为含有羟基(或氨基)和羧基的有机物，可以发生缩聚反应，A错误；B. 乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和聚乙烯树脂(C2H4)n，三种有机物最简式为CH2；所以28 g混合有机物的量为28/14=2 mol，含有的碳原子数目为2NA，B正确；C.乙二醇 HO−CH2−CH2−OH和乙二酸HOOC−COOH发生缩聚反应生成，C错误；D.三种分子CH2=CH−CN、CH2=CH−CH=CH2 和 CH2=CH−C6H5均含有碳碳双键，只能通过相互加成聚合成高分子，D错误；正确选项B。

精选习题

1．下列有关自然资源的开发利用的叙述正确的是

A．通过催化重整，可从石油中获取环状烃

B．金属铝的冶炼可采取电解熔融氯化铝的方法

C．石油的裂化和裂解属于化学变化而煤的液化、气化属于物理变化

D．煤中含有的苯、甲苯、二甲苯等有机物，可通过煤的干馏来获得

【答案】A

【解析】A．通过催化重整，可从石油中获取环状烃，如芳香烃，A正确；B．熔融的氯化铝不导电，金属铝的冶炼可采取电解熔融氧化铝的方法，B错误；C．石油的裂化和裂解、煤的液化和气化均属于化学变化，C错误；D．煤干馏得到煤焦油中含有芳香烃，可用分馏的方法从煤焦油中获得芳香烃，但煤中不含有苯、甲苯、二甲苯等有机物，D错误；答案选A。

2．下列说法错误的是

A．石油中含有C5~C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物

D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来

【答案】D

【解析】A、石油是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物。石油主要由液态烃构成，也溶有少量气态烃和固态烃。石油中肯定含有C5-C11的烷烃，因此通过石油炼厂的分馏就可以得到汽油、煤油等分馏产品，故A正确；

B、使长链烃分子断裂为C5-C11烷烃的过程采用催化裂化的方法，故B正确；

C、煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物，故C正确；

D、煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质，而煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，在170℃以下蒸馏出来的馏出物里主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以煤中并不含有苯和甲苯，故D错误。

答案选D。

3．下列说法错误的是

石油分馏产品乙烯

A．石油主要是由烃组成的混合物 B．①主要发生物理变化

C．②包括裂化、裂解等过程 D．③是取代反应

【答案】D

【解析】A. 石油主要是由含有不同碳原子数的烃组成的复杂混合物，故A正确；

B. 石油的分馏是利用沸点不同对石油中各种成分进行分离，没有新物质产生，发生的是物理变化，故B正确；

C. 裂化是把长链烃断裂为短链烃，裂解是把相对分子质量较大的烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃，故②包括裂化、裂解等过程，故C正确；

D. 乙烯与溴发生加成反应生成，所以③是加成反应，故D错误；

故选D。

4．食品保鲜膜的材质有聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等种类。下列叙述错误的是

A．等质量的聚乙烯（PE）和乙烯完全燃烧消耗氧气的量相等

B．废弃的PE和PVC均可回收利用以减少白色污染

C．将PVC薄膜放入试管中加强热，产生的气体可使湿润的蓝色石蕊试纸变红

D．PVC的单体可由PE的单体与氯化氢加成制得

【答案】D

【解析】乙烯、聚乙烯含碳量相同，等质量的聚乙烯（PE）和乙烯完全燃烧消耗氧气的量相等，故A正确；废弃的塑料回收利用以减少白色污染，故B正确；聚氯乙烯放入试管中加强热，产生的气体可生成氯化氢，故C正确；PE的单体是乙烯，乙烯与氯化氢加成生成一氯乙烷，PVC的单体是氯乙烯，故D错误。

5．如图是实验室模拟煤的干馏的实验装置，下列有关叙述错误的是

A．图示实验中发生了化学变化

B．实验后水溶液的pH>7，溶液Y是黑色黏稠的煤焦油，上层X是粗苯等

C．气体Z易燃，可以还原氧化铜

D．液体Y是一种纯净物

【答案】D

【解析】A. 煤的干馏是化学变化，A项正确；

B. 所得产物有焦炉气(含有CH4、H2、C2H4、CO等)、煤焦油(不溶于水的一种多成分混合物)、C. 氨水的pH>7，煤焦油居于水层以下，粗苯密度小于水，在上层，B项正确；

D. 粗氨水、焦炭等，焦炉气中的H2、CO可还原氧化铜，且易燃，C项正确；

煤焦油中含有多种物质，属混合物，D项错误；

答案选D。

6．工业上合成丁苯橡胶的反应如下（反应条件已略去）：

。下列有关说法错误的是

A．丁苯橡胶的两种单体都属于烃

B．丁苯橡胶不能使溴水褪色

C．上述反应的原子利用率为100%

D．丁苯橡胶属于高分子化合物

【答案】B

【解析】A．丁苯橡胶的两种单体苯乙烯、1，3−丁二烯都属于烃，故A正确；B．丁苯橡胶含有碳碳双键，能使溴水褪色，故B错误；C．上述反应是加成反应，所以原子利用率为100%，故C正确；D．丁苯橡胶属于高分子化合物，故D正确。故选B。

7．已知A、B、F是家庭中常见的有机物，E是石油化工发展水平的标志，F是一种常见的高分子材料。根据下面转化关系回答下列问题：

(1)操作⑥、操作⑦的名称分别为________、________。

(2)下列物质中沸点最高的是________。

A．汽油         B．煤油         C．柴油         D．重油

(3)在①～⑤中属于取代反应的是________；原子利用率为100%的反应是________(填序号)。

(4)写出A、F的结构简式：A________、F________。

(5)写出反应③的离子方程式：______________________________。

(6)作为家庭中常见的物质F，它给我们带来了极大的方便，同时也造成了环境污染，这种污染称为_____________。

【答案】(1)分馏　裂解

(2)D

(3)①②③　④⑤

(4)CH3COOH  

(5)CH3COOCH2CH3+OH−―→CH3COO−+C2H5OH

(6)白色污染

【解析】石油经过分馏可生产石油气、汽油、柴油等产品，而上述产品再经过高温裂解可制得乙烯、丙烯等化工产品，而E是石油化工发展水平的标志，故E为乙烯，则F为聚乙烯，B为乙醇。由框图知C为乙醇与酸A发生酯化反应生成的酯，且A为家庭中常见有机物，故A为乙酸，C为乙酸乙酯，其他答案可依次推出。

8．将煤直接作为燃料燃烧，不但热效率较低，且产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物等物质，造成严重的环境污染。煤的干馏是提高煤的利用率、生产重要化工原料、降低污染物排放量的有效措施之一。某化学学习小组在实验室条件下探究煤干馏的现象及产物，装置如图所示，请回答有关问题：

(1)煤干馏的条件是_______。

(2)盛有冷水的烧杯的作用是__________________。

(3)实验后检验有粗氨水生成的操作是___________。

(4)已知CO不能使溴水褪色，若将从具支试管支管口处逸出的气体通入溴水中，发现溴水褪色，则说明煤的干馏产生了_______________________。

(5)点燃尾气，火焰的颜色为________________________

(6)从煤焦油中分离出苯、甲苯、二甲苯的实验方法是_________________。

【答案】(1)隔绝空气加强热   

(2)使粗氨水和煤焦油冷凝液化   

(3)将具支试管取出，塞上试管塞并加热，将润湿的红色石蕊试纸放在支管口处，若试纸变蓝，则说明有粗氨水生成   

(4)不饱和烃类物质   

(5)淡蓝色   

(6)分馏   

【解析】(1)根据煤干馏的定义可知其条件为隔绝空气加强热；

(2)冷水温度较低能使粗氨水和煤焦油冷凝下来；

(3)粗氨水受热分解生成氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，操作为：将具支试管取出加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口若试纸变蓝则生成粗氨水；

(4)乙烯等不饱和烃类物质能使溴水褪色说明产生了乙烯等不饱和烃物质；

(5)CO、乙烯等燃烧时的火焰颜色为淡蓝色；

(6) 煤焦油中苯及其同系物与其他成分互溶，但沸点不同，可用蒸馏分离。