高二化学石油煤和天然气的综合利用

课题3 石油、煤和天然气的综合利用●了解石油和煤是有机物的主要来源，是各类化工生产的基础。

●理解石油分馏、裂化、裂解的基本原理；了解对石油初步加工的主要产品。

●了解煤的干馏原理，了解煤干馏产品的主要成分和用途。

●了解一碳化学的发展；通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。

〔知识梳理〕1．石油所含的基本元素是，还含有少量的等。

石油主要是由各种组成的混合物，因此，它没有固定的点和点。

地下开采出来的原油是________色的状物质。

2．工业上常用的方法，把石油分成沸点不同的产品，分离出来的产品叫，这些产品仍然是物。

3．为了获得更多的轻质油，工业上常把相对分子质量较大、沸点较高的烷烃，采用的方法，进行分解，目的是为了提高的产量；也可以将长链烃在更高的温度下，进行深度裂化，目的是使长链烃断裂为、、等短链烃，这种方法又称为。

4．煤的组成元素主要是，还有少量的等元素，煤是由无机物和物组成的复杂的混合物。

将煤在使其分解的过程叫煤的干馏。

煤干馏后的主要产品是；能有力证明煤的主要成分不是碳单质的事实是。

5．为了减少煤对环境的污染，人们将煤进行和，使煤变成清洁的能源，同时提高煤的燃烧效率。

写出煤的气化的有关化学方程式、。

6．写出煤气化的主要反应的化学方程式：；天然气重整的化学方程式为。

〔方法导引〕1．石油的炼制2．煤的综合利用3．几组易混淆概念的比较⑴分馏和干馏的本质区别：分馏是对石油固有的成分的分离，为物理变化；干馏是对煤强热分解得到新产物，为化学变化。

⑵煤和木炭、焦炭组成不同：煤是以碳为主的复杂有机物和无机物的混合物，而木炭、焦炭的成分就是碳单质，所以木炭、焦炭易于燃烧，而煤不易燃料。

⑶天然气和焦炉气不同：天然气是一种化石燃料，它蕴藏在地层内，从气井上开采的可燃性气体，其主要成分是CH4、C2H6、C3H8等小分子烷烃，主要是CH4，它既是一种重要能源，又是一种重要的工业资源。

焦炉气是煤干馏所得产物之一，其主要成分是H2、CH4、CO、C2H4等，它也是重要的气体燃料和化工原料。

[例题1]下列说法错误的是（）。

A．化石燃料在任何条件下都能燃烧B．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好D．固体煤变为气态燃料后，燃烧效率将更低[解析]本题考查燃料充分燃烧的条件及能源的综合利用等知识。

化石燃料只有在一定的温度和氧气存在情况下才能燃烧。

化石燃料不经深加工处理直接燃烧可产生污染物CO、SO2等有害气体。

煤、石油等化石燃料经深加工后变为气体燃料，不仅能减少SO2对大气的污染，而且能提高燃烧效率，也便于输送。

所以选项A、D错误，B、C是正确的。

[答案]AD[例题2]有一套以天然气为燃料的灶具，改用石油气(C3H8)为燃料，使用时应采取的措施是，其原因是。

[解析]天然气的主要成分是CH4，其燃烧的化学方程式为：CH4＋2O2→CO2＋2H2O；石油气燃烧的方程式为：C3H8＋5O2→3CO2＋4H2O，由方程式可知，燃烧等体积的天然气和石油气，石油气消耗O2的体积大。

故改装灶具时应该增大空气的进气量或减少石油气的进气量。

[答案]应增大空气的进气量或减少石油气的进气量；因燃烧等体积的天然气和石油气时，石油气消耗的氧气的体积大。

[例题3]科学家致力于CO2“组合转化”技术研究，把过多的CO2转化为有益于人类的物质，如将CO2和H2按1﹕4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下，可获得一种主要的能源，请完成以下化学方程式：CO2＋4H2→（）＋2H2O若将CO2与H2混合，在一定条件下以1﹕3的比例发生反应，生成某种重要的化工原料和水，该化工原料可能是（）。

A．烷烃B．烯烃C．炔烃D．芳香烃[解析]从原子守恒来讲，1molCO2与4molH2反应生成2molH2O，同时另一种物质必有1molC和4molH，所以是CH4。

同理，1molCO2＋3molH2→2molH2O＋1molCH2，即该烃的最简式为CH2，即为烯烃。

[答案]CH4；B〔基础训练〕1．天然气的主要成分是（）。

A．CO B．CH4C．C2H4D．H22．下列变化不属于化学变化的是（）。

A．煤的干馏B．石油的分馏C．催化裂化D．裂解3．在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是（）。

A．液化气B．煤油C．煤饼D．木柴4．石油裂化的目的是（）。

A．提高轻质液体燃料的产量B．获得短链不饱和气态烃C．主要是提高汽油的质量D．主要是提高汽油的产量5．工业上获得大量的乙烯、丙烯、丁二烯采用的方法是（）。

A．石油的分馏B．石油的裂化C．石油的裂解D．直馏汽油的催化重整6．通常用来衡量一个国家的石油化学工业发展的标志是（）。

A．石油的产量B．乙烯的产量C．合成纤维的产量D．硫酸的产量7．某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、刹车时排出黑烟，由此可推断这辆卡车所用的燃料是（）。

A．酒精B．汽油C．柴油D．液化石油气8．为了减少大气污染，许多城市推广清洁燃料。

目前使用的清洁燃料主要有两类，一是压缩天然气，另一类是液化石油气。

这两类燃料的主要成分是（）。

A．碳水化合物B．碳氢化合物C．氢气D．醇类9．我国即将全面禁止使用含铅汽油（含铅汽油中溶有能提高汽油抗震性的四乙基铅），其主要目的是（）。

A．减少汽车尾气中氮的氧化物的排放量B．提高汽油的燃烧值C．消除汽车尾气中的铅对大气的污染D．提高汽油的抗震性10．下列说法正确是（）。

A．煤的干馏是物理变化B．石油裂解的目的主要是为了得到更多的汽油C．石油分馏能得到不同沸点范围的产物D．石油裂化主要得到是乙烯、丙烯等11．我国最近从国外引进一套设备，它可以有效地消除“白色污染”，把回收的废旧塑料加工成汽油、煤油等。

试分析在该加工过程中发生的主要反应类型为（）。

A．裂解B．裂化C．分馏D．干馏12．含有5个C原子的烷烃催化裂化可生成的烯烃最多是（）。

A．2种B．4种C．5种D．6种13．近年来，我国部分地区陆续发现了“毒油”，所谓“毒油”是指混有汽油的食用油，不宜食用。

下列有关说法中正确的是（）。

A．汽油是纯净物，有固定的沸点B．汽油只能是石油分馏得到C．可用静置后看其是否分层来判断食用油中是否混有汽油D．汽油是含碳原子数为5～11的多种烃的混合物14．把下列各物质的制取方法填写在各题后面的空格中：⑴用煤制取煤焦油 ；⑵用煤焦油制取二甲苯 ；⑶用石蜡制汽油 ；⑷用煤油制乙烯 。

15．能源在我国的社会主义建设中的作用举足轻重，目前我国主要的能源品种仍然是煤、石油、天然气，试以它们各自的主要成分C 、C n H 2n＋2、CH 4为代表，写出燃烧的化学方程式 、 、 。

比较当它们质量相同时，哪一种燃料对环境造成的负面影响（产生温室效应）最小 。

16．作为国家正在实施的“西气东输”工程终点站，上海将逐步改变以煤、石油气为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。

目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区开始使用东海天然气作为民用燃料，管道煤气的主要成分是CO 、H 2和少量烃类，天然气的主要成分是CH 4，它们的燃烧反应如下：2CO ＋O 2 2CO 2 2H 2＋O 2 2H 2O CH 4＋2O 2CO 2＋2H 2O根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是 ，因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是 进风口（填“增大”或“减小”），如不作改进可能产生的不良结果是点燃 点燃点燃。

除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见右表：试根据以上某个关键数据解释冬天严寒季节有管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是。

〔拓展提高〕17．下面是对三种不同类型汽车（以序号1、2、3表示）的废气排放情况进行了比较。

这三种汽车分别是以汽油为燃料的汽车、以天然气（主要成分是甲烷）为燃料的汽车和电动汽车。

请判断其中序号为⑴的是汽车，序号为⑶的是汽车。

×105Pa的沸点如下表所示：有人发现液化石油气用完后,残留在钢瓶内的液体能溶解油脂,就将它倒出用来擦洗物件上的油污,这种废物利用的做法，是否可取？。

原因是。

19．汽车工业同能源工业的发展有着密切的联系。

由石油炼制可得到汽油和柴油等燃料。

它们的主要成分是类化合物。

目前有些国家把煤气化成CO和H2，然后再经催化合成液体燃料甲醇，甲醇代替汽油作发动机的燃料。

⑴试写出CO、H2合成甲醇的化学方程式，甲醇燃烧的化学方程式为。

⑵在汽车尾气中，造成大气污染的主要物质是和。

现在人们正研究在汽车尾气出口处安装催化转化装置，可消除主要污染物，试写出化学方程式。

⑶氢气最有希望成为未来汽车的理想燃料，氢气作为燃料的主要优点是。

20．用CO和H2在443K～473K的温度下，并用钴(Co)作催化剂时，可以反应生成n ＝5～8的烷烃，这是人工合成汽油的方法之一。

⑴写出用C n H 2n+2表示的人工合成汽油的配平化学方程式 。

⑵如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO 和H 2，当完全反应时，合成塔温度不变，而塔内气体压强降低为原来的2/5，通过计算说明这里有无汽油生成。

⑶要达到上述合成汽油的要求，CO 和H 2的体积比的取值范围是多少？基础训练参考答案1．B 2．B 3．A 4．AD 5．C 6．B 7．B 8．B 9．C10．C11．B 12．C 13．D14．⑴干馏 ⑵蒸馏 ⑶裂化 ⑷裂解15．C ＋O 2 CO 2 C n H 2n ＋2＋ O 2nCO 2＋(n ＋1)H 2OCH 4＋2O 2 CO 2＋H 2O CH 416．天然气 增大 不能充分燃烧，生成有毒的CO 丁烷遇冷凝结为液体使管道内气流不畅17．电动 以汽油为燃料18．不可取 因残留物为戊烷和戊烯，在空气中它们易挥发成气体，当空气中它们达到一定比例后，遇明火会发生爆炸，所以不可取19．烃 ⑴CO ＋2H 2 CH 3OH点燃点燃 催化剂点燃 3n+22CH 3OH ＋3O 2 2CO 2＋4H 2O⑵碳的氧化物 氮的氧化物 2CO ＋2NO N 2＋2CO 2 ⑶燃料热高，无污染20．⑴nCO ＋(2n+1)H 2→C n H 2n+2＋nH 2O ⑵无汽油生成⑶ ≤ ≤ 点燃催化剂V(C V(H15 18。