高中化学 知识讲解_石油、煤和天然气的综合利用_基础 知识点考点解析含答案

石油、煤和天然气的综合利用
【学习目标】
1、了解煤和石油综合利用的最新进展；
2、了解天然气综合利用的最新进展。

【要点梳理】
要点一、石油的炼制
1．石油的成分：石油所含的元素主要成分是碳和氢（碳、氢在石油中的质量分数平均为97%～98%），它主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。

从所含成分的状态看，大部分是液态烃，在液态烃里溶有气态烃和固体烃。

2．石油的炼制【高清课堂：化学与资源开发利用#石油的炼制】 （1）石油的分馏
①原理：石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。

含碳原子数越少的烃，沸点越低。

因此，在给石油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝液化后分离出来。

随着温度的升高，较高混点的烃再汽化，经过冷凝液化后，又分离出来。

这样不断地加热汽化和冷凝液化，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。

这种方法就是石油的分馏。

分馏出来的各种成分叫做馏分。

每一种馏分仍然是多种烃的混合物。

②产品：石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油和重油。

③石油分馏的实验：
仪器：蒸馏烧瓶、冷凝管、接液管、锥形瓶、温度计导管、温度计、酒精灯等。

实验装置：
实验操作：
a ．检查气密性。

b ．加药品：将待蒸馏液通过玻璃漏斗小心倒入蒸馏烧瓶中。

不要使液体从支管流出。

加入几粒沸石，塞好带温度计的塞子。

c ．加热：用水冷凝时，先打开冷凝水龙头缓缓通入冷水，然后开始加热。

d ．观察沸点及收集馏分：用锥形瓶分别收集60～150℃和150～300℃时的馏分，就可以得到汽油和煤油。

实验注意事项：
a ．蒸馏瓶要干燥，装入原油体积不能超过容积的2／3；
b ．蒸馏瓶内加入碎瓷片或沸石以防暴沸；
c ．温度计水银球的位置应在蒸馏瓶的支管口下缘处；
d ．从冷凝管下端进水口通入冷水，从上端出水口流出。

（2）石油的裂化
①原理：裂化就是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。

在催化作用下进行的裂化，又叫做催化裂化。

例如C 16H 34,−−−−→催化剂
加热加压C 8H 18
+C 8H 16。

②原料：石油分馏产品。

③目的：为了提高汽油等轻质液体燃料的产量和质量。

④产品：各种轻质液体燃料。

（3）裂解 ①原理：以比裂化更高的温度，使石油分馏产品（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃。

例如C 8H 18,−−−−→催化剂加热加压C 4H 10+C 4H 8，C 4H 10,−−−−→催化剂加热加压C 2H 6+C 2H 4，C 4H 10,−−−−→催化剂加热加压CH 4+C 3H 6，C 4H 8 ,−−−−→
催化剂
加热加压2C 2H 4。

②原料：各种石油分馏产品。

③目的：获得乙烯、丙烯、丁二烯等化工原料。

④产品：乙烯、丙烯、丁二烯。

要点诠释：列表比较石油炼制加工的重要手段
要点二、天然气的利用
1．制备合成氨的原料气氢气：CH 4+H 2O
催化剂 △ CO+3H 2，CH 4+2H 2O 催化剂
△ CO 2+4H 2。

2．制乙烯。

3．制甲醇。

4．合成液体燃料
要点三、煤的综合利用
1．煤的干馏【高清课堂：化学与资源开发利用#煤的干馏】
（1）概念：将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏。

（2）煤干馏的产物：煤经过干馏能生产出焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等。

焦炉气的主要成分是氢气和甲烷，其中混有很少量的一氧化碳、二氧化碳、乙烯、氮气和其他气体。

要点诠释：煤的干馏主要产品及用途
2．煤的气化和液化【高清课堂：化学与资源开发利用#煤的气化和液化】 （1）作用：使煤变成清洁能源，提高煤的燃烧效率。

（2）煤的气化：把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。

反应原理：C (s)+H2O (g)高温CO (g)+H2 (g)
【典型例题】
类型一：石油的分馏及其产品组成
例1 某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在启动、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
【思路点拨】本题考查石油的分馏产品，需要熟悉分馏产品的组成。

碳的百分含量越高，产生黑烟越多。

【答案】C
【解析】按一般常识，汽车所用的燃料为汽油或柴油，且酒精、液化石油气燃烧一般不会产生黑烟，所以答案应在B、C中选择。

柴油分子中的碳原子数目多于汽油分子中的碳原子数，而碳原子数越多的烷烃，其中碳的质量分数越大，燃烧时多发生不完全燃烧，生成C等而产生黑烟。

故排出黑烟者，其燃料为柴油。

【总结升华】汽油的主要成分为C5～C11的烃，柴油主要成分为C15～C18的烃。

举一反三：
【变式1】请将石油产品汽油、柴油、煤油、沥青、液化石油气按其组成物质分子中碳原子数递增的顺序排列________________。

【答案】液化石油气、汽油、煤油、柴油、沥青
【总结升华】从分馏塔最上面出来的是常温时呈气态的碳原子数最少的石油气，从分馏塔最下面出来的是含碳原子最多的重油，重油可进一步分离得到沥青等，按分馏塔从上到下得到的分馏产品，碳原子数逐渐增多。

类型二：石油的裂化及煤的干馏
例2 已知碳原子数≥3的烷烃均可裂化为碳原子数更少的一种烷烃和一种烯烃。

含有5个碳原子的烷烃催化裂化可生成的烯烃最多有（）
A．4种B．5种C．3种D．2种
【思路点拨】本题虽然涉及裂化，但实质考查的是同分异构体。

解答问题时注意全面思考。

【答案】B
−−→CH4+C4H8，②C5H12【解析】含有5个碳原子的烷烃，催化裂化时可按以下方式键断裂：①C5H12∆
∆
−−→CH4+C2H4。

在上述反应中生成的烯烃分子为C4H8、−−→C2H4+C3H8，④C3H8∆
−−→C2H6+C3H6，③C5H12∆
C2H4、C3H6，再结合这些烯烃的同分异构体可推知共有5种不同的烯烃分子。

【总结升华】本题时最易犯的错误：Ⅰ．只考虑上述②、③种裂化而忽略了①的裂化；Ⅱ．C4H8烯烃分子存在三种同分异构体没有考虑。

举一反三：
【变式1】根据右图把煤隔绝空气加强热。

下列叙述错误的是（）
A、图中发生了化学变化
B、X的水溶液pH＞7；Y是一种黑色粘稠液体
C、气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色
D、试管A中产生浓的白色的烟
【答案】D。

【解析】煤的干馏是化学变化，A正确；煤的干馏产品中氨水显碱性，pH＞7正确；而Y中含有沥青肯定为黑色；焦炉气中所含气体为2种常见无机气体（H2和CO），和2种常见的有机气体（CH4和C2H4），C正确；把煤隔绝空气加强热不会有浓的白烟生成。