8.1.2 煤、石油和天然气的综合利用 生物质能的开发利用-【帮课堂】2024-2025学年高一化学同步学与练（人教版2019必修第二册）

第八章 化学和可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 8.1.2 煤、石油和天然气的综合利用 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义。 2.了解煤、石油、天然气综合利用的内容。 重点:煤的干馏、石油的加工。 难点:煤的干馏、石油的减压分馏。 一、煤的综合利用 1.煤的组成：煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。 2.综合利用 方法 原理和产品 干馏 原理 将煤隔绝空气加强热使之分解的过程 产品 主要有焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气 气化 原理：将煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为 C＋H2O(g)CO＋H2 液化 直接液化：煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化：先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成甲醇等 【易错提醒】1.煤于馏是化学变化，其目的是获得多种化工原料，如焦炭、焦炉气、煤焦油等； 2.煤干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热； 3.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤中并不合有小分子有机物苯、萘，酚类等，苯、萘、酚类等物质是煤于馏的产物中含有的。 4.煤的气化、液化都是化学变化。 3.煤的干馏产品和用途 产品 主要成分 用途 出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 气体燃料、化工原料 粗氨水 氨、铵盐 化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 医药、染料、农药、合成材料 沥清 碳素电极、筑路材料 焦炭 碳 电石、冶金、燃料、合成氨造气 4.煤的综合利用的意义 ①减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的SO2、NOx、CO和粉尘等污染物的排放。 ②提高煤燃烧的效率；煤的气化、液化都是使煤变成清洁能源的有效途径，煤的燃烧效率也有很大的提高。 ③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的化工原料。 二、石油的综合利用 1.石油的组成：石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。 2.石油炼制方法 石油的 炼制方法 石油的分馏 石油的裂化 石油的裂解 石油的催化重整 原理 用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物 在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃： C16H34 C8H18＋C8H16 在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃： C4H10CH4＋C3H6　C4H10C2H4＋C2H6 在加热和催化剂作用下，通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃 目的 获得汽油、煤油、柴油等轻质油 提高轻质液体燃料的产量，特别是汽油的产量。 获得乙烯、丙烯、甲烷等重要的基本化工原料 获得苯、甲苯等产品 主要 原料 原油 重油 石油分馏产品(包括石油气) 石油中的脂肪链烃 主要 产品 汽油、煤油、柴油、重油 汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等 乙烯、丙烯等 苯、甲苯 主要变 化类型 物理变化 化学变化 化学变化 化学变化 3.蒸馏、分馏、干馏辨析： 名称 定义 适用范围 变化类型 蒸馏 把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作 被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体，各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯 物理变化 分馏 对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏 多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分 物理变化 干馏 把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程 化学变化 4.裂化与裂解对比 名称 裂化 裂解 原理 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 目的 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量 获得短链不饱和烃 【特别提醒】（1）由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。（2）煤的干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热。（3）煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等；苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物煤焦油中含有的。 三、天然气的综合利用 1.主要成分：（1）天然气是一种清洁的化石燃料，主要成分是CH4，常用作燃料，作为化工原料主要用于合成氨和生产甲醇等。 （2）天然气水合物是天然气与水在高压、低温条件下形成的类似冰状物质，主要成分是甲烷水合物，组成可表示为CH4·nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。又称为“可燃冰”。 2.用途： ①清洁的化石燃料 ②生产甲醇：CH4+H2OCO+3H2，CO+2H2CH3OH。 ③合成氨：CH4+H2OCO+H2，CO+H2OCO2+H2，N2＋3H22NH3； ④合成分子内含2个或2个以上碳原子的有机物 四、化石能源与合成高分子材料 1.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料：以煤、石油、天然气为原料，通过聚合反应原理合成的材料的相对分子质量很大，属于高分子化合物。塑料、合成纤维、合成橡胶为三大合成材料。 2.以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如： ①乙烯制聚乙烯：nCH2==CH2 ②丙烯制聚丙烯：nCH2==CH—CH3。 五、化学“七气” 名称 来源 主要成分 用途 高炉煤气 炼铁高炉 CO2、CO等 燃料 水煤气 水煤气炉 CO、H2等 燃料、化工原料 炼厂气 石油炼制厂 低级烷烃 燃料、化工原料 油田气 油田 低级烷烃 燃料、化工原料 天然气 天然气田、油田 CH4 燃料、化工原料 裂解气 裂解炉 “三烯二烷” 石油化工原料 焦炉气 炼焦炉 H2、CH4、C2H4等 燃料、化工原料 六、生物质能的开发利用 1、生物质能概念：来源于植物及其加工产品贮存的能量，是一种理想的可再生能源。 2、特点：可再生性；低污染性 ；广泛的分布性。 3、存在：生物质能主要蕴藏在农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便中。 4、生物质能的利用方式 1）直接燃烧：（C6H10O5)n +6n O26n CO2 +5n H2O（注：用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的主要成分） 缺点：生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在20－40％之间。 2）生物化学转换 （1）制沼气 原料：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便 条件：厌氧 成分：甲烷、CO2、H2S、NH3、PH3 用途：气体燃料、提供肥料 （2）制乙醇 原料：含糖类淀粉多的农作物 条件：催化剂、水解、细菌发酵 方程式：（C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6 C6H12O62C2H5OH+2CO2↑ 用途：燃料、与汽油混合作发动机燃料 3）热化学转换：生物质通过复杂的化学反应转变为可燃性气体。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）汽油、煤油、石蜡中的主要成分为烷烃。( ) （2）将重油裂化制成乙烯，获得更多的化工原料。( ) （3）煤中含有苯、甲苯等芳香烃，可以通过干馏等操作得到。( ) （4）我国目前最主要的能源是煤炭，煤炭属于化石燃料，是不可再生能源。( ) （5）石油的分馏和裂化均属于化学变化。( ) （6）干馏的目的主要是获得大量的乙烯。( ) （7）石油分馏可得到乙烯。( ) （8）煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、出炉煤气。( ) (9)石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油所含烃的种类有差异。( ) (10)煤变为清洁能源可经气化和液化两个物理变化过程来实现。( ) (11)石油的分馏生成了多种沸点不同的物质，所以分馏是化学变化。( ) (12)煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源。( ) (13)加强化石燃料的开采利用，能从根本上解决能源危机。( ) (14)煤的干馏产物出炉煤气属于混合物。( ) (15)汽油为石油分馏产品，属于纯净物。( ) 【答案】（1）√（2）×（3）×（4）√（5）×（6）×（7）×（8）√(9)√(10)×(11)×(12)√(13)×(14)√(15)× 2．迄今为止，从自然界中发现及人工合成的有机物已超过亿种．煤、石油，天然气是人类使用的主要能源，也是重要的化工原料；生活中的有机物种类丰富，在农、食、住、行多方面应用广泛，请回答下列问题： （1）厨房中常见的下列物质，其主要成分不属于有机物的是______(单选) A．豆油 B．黄酒 C．食盐 D．白糖 （2）下列物质不属于高分子化合物的是______(单选) A．油脂 B．淀粉 C．纤维素 D．蛋白质 （3）乙醇是酒的有效成分，分子中的各种化学键如图所示： ①乙醇俗称 ，医疗上用 (体积分数)的乙醇溶液作消毒剂。 ②乙醇分子中的官能团为 (写名称)。 ③在不同的条件下，乙醇断裂的化学键不同，体现了不同的化学性质，请任意写出一个符合要求的化学反应方程式。    a.反应中只断裂①键 。 b.反应中同时断裂②⑤键 。 c.将乙醇添加到汽油中可合成乙醇汽油，写出推广使用乙醇汽油的理由(任写一点) 。 （4）下列有关煤和石油的说法正确的是______(单选)。 A．煤和石油都属于有机化合物 B．煤的干馏和石油的分馏都属于化学变化 C．将煤块制成煤粉，可提高燃烧效益，减少的排放 D．用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获取的汽油和裂化获得的汽油 （5）括号内物质为杂质，下列除去杂质的方法错误的是______(单选)。 A．乙酸乙酯(乙酸和乙醇)：用饱和溶液洗涤后分液 B．乙烷(乙烯)：用溴水洗气 C．乙醇(乙酸)：用溶液中和后分液 D．乙醇(水)：用生石灰吸水后蒸馏 （6）一次性打火机内灌充的燃料是易挥发的丁烷(常压下沸点为)，丁烷气体在打火机内却呈液态，请解释这一现象 。 【答案】（1）C （2）A （3）①酒精 75% ②羟基 ③a. b. c.减少环境污染 （4）D （5）C （6）在常温下通过压缩体积的方法，使丁烷呈液态 【解析】（1）A. 豆油主要成分为油脂，属于有机物；B. 黄酒主要成分为乙醇，属于有机物；C. 食盐主要成分为NaCl，属于无机盐；D. 白糖主要成分为蔗糖，属于有机物；故答案为：C； （2）油脂不属于高分子化合物，淀粉、纤维素、蛋白质均属天然高分子化合物； （3）①乙醇俗称酒精，医疗上用75%(体积分数)的乙醇溶液作消毒剂； ②乙醇结构简式为，官能团名称为羟基； ③a.只断裂①键的反应为乙醇与活泼金属反应生成乙醇钠和氢气：； b.同时断裂②⑤键为醇的消去反应：； c.乙醇燃烧产物为二氧化碳和水，推广使用乙醇汽油可减少环境污染； （4）A.煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物，主要成分为C，故A错误；B.石油的分馏都属于物理变化，故B错误；C.将煤块制成煤粉，可提高燃烧效益，但并不能减少的排放，故C错误；D.分馏获取的汽油主要成分为烷烃、环烷烃，不具有烯烃的性质；裂化获得的汽油中含有碳碳双键，用溴的四氯化碳溶液可鉴别，故D正确；故答案为：D； （5）A. 乙酸乙酯(乙酸和乙醇)：用饱和溶液可以溶解乙醇、中和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度，溶液分层静置后分液，故A正确；B. 乙烷(乙烯)：混合气体通入溴水中，乙烯与溴单质发生反应生成1，2-二溴乙烷，乙烷不反应，故B正确；C. 乙醇(乙酸)均溶于溶液，故C错误；D. 乙醇(水)：用生石灰吸水后将水转化为氢氧化钙，然后再蒸馏，故D正确；故答案为：C； （6）丁烷常压下沸点为，常温下通过压缩体积的方法，使丁烷呈液态。 ►问题一 如何综合利用化石能源？ 【典例1】下列转化不属于煤、石油、天然气的综合利用的是 A．将煤制成蜂窝煤作燃料 B．天然气作化工原料可用于合成氨 C．将煤转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下合成甲醇 D．将石油分馏获得汽油、柴油等 【答案】A 【解析】A．将煤制成蜂窝煤作燃料，只改变煤制品的形状，没有改变煤的组成，仍属于原煤的直接使用，A符合题意；B．天然气作化工原料时，将其与水反应制成水煤气，再分离出氢气，最后可用于合成氨，属于天然气的合利用，B不符合题意；C．将煤与水蒸气反应转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下CO、H2合成甲醇，属于煤的综合利用，C不符合题意；D．将石油进行分馏，从而获得汽油、柴油等，可提高石油的使用效率，属于石油的综合利用，D不符合题意；故选A。 【解题必备】（1）煤的干馏、气化和液化都是化学变化。 （2）石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。 （3）石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应。 （4）裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。 【变式1-1】合理利用自然资源关系到人类社会、经济和环境的可持续发展。下列说法错误的是 A．煤干馏生成的焦炉气能使溴的CCl4溶液褪色 B．石油的分馏、煤的气化和煤的液化都是物理变化 C．化石燃料的燃烧产物在一定的天气条件下会形成次生污染物 D．石油裂化和裂解的目的是获得轻质油和多种重要的化工原料 【答案】B 【解析】A．煤干馏生成的焦炉气中含不饱和烃，能使溴的四氯化碳溶液褪色，A正确；B．石油的分馏物物理变化、煤的气化和煤的液化都是化学变化，B错误；C．化石燃料的燃烧产物可能含CO、SO2、粉尘等，在一定的天气条件下会污染空气、形成酸雨等，C正确；D．石油裂化和裂解的目的是获得轻质油和多种重要的化工原料，D正确；故选B。 【变式1-2】下列关于化石燃料的说法不正确的是(　　) A．石油是混合物，汽油也是混合物 B．石油分馏可以得到乙烯，煤干馏可以得到苯 C．“西气东输”的“气”指的是甲烷 D．石油的分馏是物理变化，而裂化和裂解属于化学变化 【答案】B 【解析】石油是多种烃的混合物，汽油是石油的馏分，是多种液态短链烃的混合物，如辛烷、庚烷等，A正确；石油分馏可以得到的气态烃主要是石油气，乙烯是石油裂解的主要产品，煤干馏指煤在隔绝空气条件下加强热使之分解，生成焦炭、煤焦油、粗苯、焦炉气等产物的过程，可以得到苯，B不正确；“西气东输”的“气”指的是天然气，主要成分是甲烷，C正确；石油的分馏是利用各成分沸点的不同分离石油，属于物理变化，而裂化和裂解是将长链烃转化为短链烃，属于化学变化，D正确；故选B。 ►问题二 如何开发利用生物质能？ 【典例2】“生物质能”主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量，下列有关说法中不正确的是 A．生物质能源是可再生能源 B．利用生物质能就是间接利用太阳能 C．生物质能的缺点是严重污染环境 D．生物质能可以解决农村部分能源 【答案】C 【解析】A．“生物质能”主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量，所以生物质能源取之不尽、用之不竭，是可再生能源，A正确；B．生物质能主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量，树木、庄稼、草类等植物是利用光合作用生长的，用生物质能就是间接利用太阳能，B正确；C．生物质能不污染环境，相反能减少污染，C错误；D．农村有丰富的生物质能，如秸秆、杂草等废弃物经微生物发酵之后，便可产生沼气，为人类提供能源，生物质能可以解决农村部分能源，D 正确。答案选C。 【解题必备】生物质能开发利用路径及关键技术 1、技术路径 （1）‌热化学转化技术‌ ①‌气化技术‌：在有限氧条件下高温处理生物质，生成含CO、H₂、CH₄等可燃气体，用于发电或化工原料。 ②‌热解技术‌：通过缺氧条件下的高温裂解，将生物质转化为生物油、燃气和炭，其中快速热解工艺可提升液体燃料产率。 ③‌干馏技术‌：以高温热解生产液体燃料（如生物油），适用于规模化能源生产。 （2）‌生物化学转化技术‌ ①‌厌氧发酵‌：利用畜禽粪便、有机垃圾等原料生产沼气（主要成分为甲烷），已在中低温条件下实现农村推广。 ②‌酶水解发酵‌：通过遗传工程优化酶菌种，将纤维素高效转化为乙醇，是当前生物燃料研发的重点方向。 （3）‌综合技术应用‌ ①‌两段式处理‌：分步进行酸化水解和甲烷化，提升有机废物的能源转化效率。 ②‌热电联产‌：结合气化或燃烧技术，同时产出电力和热能，提高能源利用率。 2、资源利用方向 ①‌农林废弃物‌：秸秆、林业剩余物等通过气化、热解或直燃发电，替代化石燃料。 ②‌城市有机垃圾‌：利用厌氧发酵技术处理生活垃圾和污泥，转化为沼气并减少环境污染。 ③‌能源植物种植‌：开发高产油料作物或速生植物，作为生物质能的可持续原料来源。 3、政策与产业协同 ①‌政策支持‌：国家“十四五”规划明确推动生物质能多元化开发，鼓励分布式能源项目落地。 ②‌产学研结合‌：需打破学科壁垒，促进生物学、工程学与信息学的交叉创新，加速技术商业化。 ③‌商业模式‌：因地制宜采用“就近收集-转化-消费”的分布式开发模式，实现原料应收尽收、能用尽用。 4、技术研发重点 ①‌高效转化‌：优化气化剂配方、热解温度控制等参数，提升可燃气体或液体燃料的产率。 ②‌菌种培育‌：通过合成生物学手段改良厌氧发酵菌种，缩短发酵周期并提高甲烷产量。 ③‌装备升级‌：开发智能化生物质处理设备，降低收集、运输和转化环节的成本。 5、生态与社会效益 ①‌减排优势‌：生物质能全生命周期碳排放强度仅为燃煤的1.8%，助力“双碳”目标实现。 ②‌农村经济‌：通过生物质能产业链（如颗粒燃料生产、热电联产）创造就业，推动乡村振兴。 【变式2-1】秸秆、稻草等生物质是一种污染小的可再生能源，其主要转化途径及主要产物如图。下列有关说法错误的是 A．生物质能所含能量本质上来源于太阳能 B．由秸秆等物质水解获得的乙醇属于清洁燃料 C．生物质裂解获得的汽油、柴油等属于纯净物 D．由秸秆稻草等发酵获得的沼气，主要成分是甲烷 【答案】C 【解析】A．生物质本质上能来源于太阳能，A说法正确；B．乙醇来源于纤维素，属于生物质能，为清洁燃料，B说法正确；C．汽油、柴油等属于混合物，C说法错误；D．沼气的主要成分是甲烷，D说法正确；答案选C。 【变式2-2】下列对城市废弃物中生物质能的利用不合理的是 A．把所有废弃物运到乡下找个地方填埋 B．对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电 C．将废弃物进行生物化学转换以获取CH4 D．让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃性气体 【答案】A 【解析】A. 把所有废弃物运到乡下找个地方填埋，污染物依然存在，污染没有消除，还会导致土壤、水资源的污染，不符合环境污染物的治理措施，A错误；B. 对废弃物进行处理后焚烧，反应产生的热能用于供暖和发电，使能量充分利用，达到处理污染物、能量利用两结合，符合绿色、经济、环保要求，B正确；C. 将废弃物进行生物化学转换，以获取CH4，可以使物质的能量利用率大大提高，同时降低了污染物产生的危害，C正确；D. 让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃性气体，达到物质、能源的充分利用，同时也进行了环境的保护与污染物的治理，D正确；答案选A。 1．下列叙述正确的是 A．煤的干馏和石油的分馏原理相同 B．将煤进行干馏可直接生成NH4HCO3 C．如图所示装置可用于实验室中煤干馏 D．煤的干馏和石油的分馏都必须采取环境保护措施 【答案】D 【解析】A．煤的干馏属于化学变化，石油的分馏属于物理变化，二者原理不同，A项错误；B．煤干馏的条件之一是高温，NH4HCO3受热易分解，故将煤进行干馏不可能直接生成NH4HCO3，B项错误；C．图为蒸馏装置，而干馏是固态物质隔绝空气加强热使其分解产生新物质，故题图所示装置不能用于实验室中煤干馏，C项错误；D．煤干馏和石油分馏都会产生环境污染物，故必须采取环境保护措施，D项正确；答案选D。 2．下列关于煤、石油及其所得产品的叙述正确的是 A．煤的气化和液化都是物理变化 B．煤的干馏和石油的分馏发生的都是化学变化 C．用溴的四氯化碳溶液可鉴别直馏汽油和裂化汽油 D．煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成 【答案】C 【解析】A．煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程；煤的液化是将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2和CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品的过程，因此煤的液化和气化都是化学变化，故A错误；B．分馏为物理变化，而干馏为化学变化，故B错误；C．裂化汽油中含有不饱和烃，能与溴发生加成反应，直馏汽油为饱和烃，不能使溴水褪色，所以可用溴水鉴别，故C正确；D．煤中主要含有碳元素，石油中主要含有碳和氢两种元素，煤和石油同时还含有少量的硫、氧、氮等元素，故D错误；答案选C。 3．2024年“两会”第一次将“新质生产力”写进政府工作报告。新能源与新质生产力密切相关。下列对能源分类错误的是 A．化石能源：煤、石油、天然气 B．可再生能源：沼气、水能、煤 C．新能源：地热能、海洋能、核能 D．清洁能源：太阳能、风能和氢能 【答案】B 【解析】A．煤、石油、天然气属于化石燃料，即为化石能源，A正确；B．沼气、水能是可再生能源，煤是不可再生能源，B错误；C．地热能、海洋、核能是新能源，C正确；D．太阳能、风能和氢能属于清洁能源，D正确；故选B。 4．下列说法正确的是 A．裂化汽油和直馏汽油都可以与溴水反应使其褪色 B．煤通过气化、液化这样的物理变化可获得洁净的燃料 C．石油通过分馏得到的汽油是纯净物 D．煤通过干馏可获得焦炉气、煤焦油、焦炭等 【答案】D 【解析】A．裂化汽油中含烯烃，可以与溴水反应使其褪色，但直馏汽油不含有不饱和键，不能使溴水发生加成反应而褪色，故A错误；B．煤的气化是用煤生产水煤气，煤的液化是用煤来生产甲醇，故均为化学变化，故B错误；C．石油的各种馏分均是一个温度段内分馏的产物，故仍然是混合物，故C错误；D．将煤隔绝空气加强热使其分解的过程为煤的干馏，故煤的干馏是化学变化，能得到焦炉气、煤焦油和焦炭等，故D正确；故选D。 5．煤和石油不仅可作为化石燃料，而且还可生产许多化工产品，下列关于煤和石油的说法不正确的是 A．石油通过裂化可提高汽油产量和质量 B．工业上获得大量乙烯可通过石油的裂解 C．石油是混合物，石油分馏得到的汽油仍是混合物 D．煤的气化、液化和石油的分馏都属于物理变化 【答案】D 【解析】A．石油裂化和裂解的目的是为了将重油中的碳链变短，从而得到生活和工业中需求量较大的产物。裂化的主要目的是提高汽油产量和质量，故A正确；B．通过石油的裂解工业上获得大量乙烯，故B正确；C．分馏得到的汽油主要成分为C5～C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物，属于混合物，故C正确；D．煤的气化和液化有新物质生成，为化学变化；石油的分馏过程中没有新物质生成，属于物理变化，故D错误；答案选D。 6．下列属于物理变化的是 ①石油的分馏    ②煤的干馏    ③煤的液化    ④海水晒盐 ⑤SO2通入品红溶液，红色褪去    ⑥将活性炭加入碳素墨水中，黑色褪去 ⑦乙烯催熟果实    ⑧白磷加热到260℃转化为红磷    ⑨油脂的皂化 A．①④⑥ B．②④⑧⑨ C．①③⑤⑦ D．④⑥⑨ 【答案】A 【解析】①石油分馏是利用物质沸点不同将石油分离成不同沸点范围段的产物过程，没有新物质生成，属于物理变化；②煤的干馏过程有新物质生成，属于化学变化；③煤的液化是将煤即C转化为液体燃料如CH3OH、CH3CH2OH等，有新物质生成，属于化学变化；④海水晒盐是通过蒸发浓缩，将溶解在海水中盐分析出，没有新物质的生成，属于物理变化；⑤SO2通入品红溶液，红色褪去是SO2与品红发生化合反应生成新的无色不稳定的物质，有新物质生成，属于化学变化；⑥将活性炭加入碳素墨水中，黑色褪去，是利用活性炭的吸附作用，没有新物质生成，属于物理变化；⑦乙烯催熟果实是利用乙烯的化学性质，有新物质生成，属于化学变化；⑧红磷和白磷互为同素异形体，是不同的物质即白磷加热到260℃转化为红磷有新物质生成，属于化学变化；⑨油脂的皂化是油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油，有新物质生成，属于化学变化；综上分析可知，只有①④⑥属于物理变化，其余均为化学变化，故答案为：A。 7．化石燃料的综合利用是环境保护的有效途径。下列说法正确的是 A．煤的干馏与石油的分馏都是物理变化 B．煤的液化主要指其转化为水煤气的过程 C．天然气属于不可再生能源 D．直馏汽油和裂化汽油都是烷烃组成的混合物 【答案】C 【解析】A．煤的干馏是化学变化，石油的分馏是物理变化，A错误；B．煤的液化主要指其转化为甲醇等液态燃料和化工原料的过程，B错误；C．天然气是化石能源，属于不可再生能源，C正确；D．裂化汽油中含有不饱和烃，D错误；故选C。 8．迄今为止， 化石燃料仍是人类使用的主要能源， 同时也是重要的化工原料。 （1）化石燃料包括煤、石油和 。化石燃料燃烧时容易引起的环境问题是 、 等， 解决这些问题是现今面临的重要挑战。 （2）请将对化石燃料进行综合利用的方法名称填入下表。 序号 原料 产品 方法 ① 煤 煤气、煤焦油和焦炭 ② 原油 汽油 ③ 重油 煤油 （3）由 辛 烷 可 制 得 一 系 列 产 品 ： C8H8C4H8+X， 则X 是 ；X 在催化剂、加热、加压的条件下可生成乙烯和乙烷， 该反应的化学方程式是 。 （4）碳与水蒸气反应生成水煤气(CO和H2)，反应的化学方程式是 ；在此基础上，由水煤气可进一步合成甲醇( CH3OH)，则合成甲醇所需的CO 和H2的体积比是 。 【答案】（1）天然气 温室效应 酸雨 （2）①煤的干馏 ②石油的分馏 ③裂化 （3）C4H10 C4H10C2H4+C2H6 （4）C+H2OCO+H2 1:2 【解析】（1）化石燃料包括煤、石油和天然气；化石燃料燃烧时容易引起的环境问题是温室效应、 酸雨等，解决这些问题是现今面临的重要挑战； （2）①通过煤的干馏可以得到煤焦油等；②通过石油分馏得到汽油；③通过重油裂化可以得到煤油； （3）根据原子守恒可知X的化学式是C4H10；X在催化剂、加热、加压的条件下可生成乙烯和乙烷，该反应的化学方程式是C4H10C2H4+C2H6； （4）碳与水蒸气反应生成水煤气(CO和H2)，反应的化学方程式是C+H2OCO+H2；在此基础上，由水煤气可进一步合成甲醇( CH3OH)，反应的方程式为CO+2H2→CH3OH，则合成甲醇所需的CO和H2的体积比是1:2。 1．甲烷是天然气、沼气、油田气和坑道气的主要成分，下列说法正确的是 A．无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形 B．有一套以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是减少空气进入量，增大石油气进入量 C．将甲烷和氯气以物质的量之比1：4混合光照可得到纯净的 D．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在富氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源 【答案】A 【解析】A．CH2Cl2无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形，A正确；B．以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是增大空气进入量，减小石油气进入量，B错误；C．将甲烷和氯气以物质的量之比1∶4混合光照可得到的是含CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物，C错误；D．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在厌氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源，D错误；故选A。 2．下列说法不正确的是 A．天然气的主要成分甲烷是高效、较洁净的燃料 B．石油的分馏、煤的干馏、气化和液化都是物理变化 C．石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油 D．直馏汽油和裂化汽油可以用溴的四氯化碳溶液鉴别 【答案】B 【解析】A．天然气的主要成分为甲烷，燃烧生成二氧化碳和水，是较清洁的燃料，故A正确；B．煤的气化是煤在氧气不足的条件下进行部分氧化形成H2、CO等气体的过程；煤的液化是将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2和CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品的过程，煤的干馏是煤在隔绝空气的条件下加强热使其分解的过程，因此煤的干馏、液化和气化都是化学变化，石油的分馏是利用石油中各成分沸点不同进行分离的过程，属于物理变化，故B错误；C．石油裂化使大分子转化为小分子，提高轻质燃料的产量，则石油裂化的主要目的是为了得到轻质油，故C正确；D．裂化汽油中含有不饱和烃，能与溴发生加成反应，直馏汽油为饱和烃，可用溴水鉴别，故D正确；故答案为B。 3．化石能源是全球消耗的最主要能源。下列说法错误的是 A．天然气可用于生产甲醇 B．煤的干馏属于物理变化 C．煤的液化可获得清洁的燃料 D．煤和石油的综合利用均可获得产品苯 【答案】B 【解析】A．天然气可用于生产甲醇，改变了传统利用天然气的方式，A正确；B．煤的干馏属于化学变化，B错误；C．煤的液化可得到液态燃料，燃烧产物只有二氧化碳和水，为清洁燃料，C正确；D．煤的干馏产品可得到苯，石油中可提取出苯，D正确；故选B。 4．迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。下列关于煤、石油、天然气等资源的说法错误的是 A．煤的干馏、石油的分馏是物理变化 B．煤的液化、石油的裂化是化学变化 C．天然气作为化工原料，常用于合成氨和生产甲醇 D．三者均属于不可再生的能源 【答案】A 【解析】A．煤的干馏是隔绝空气加强热，干馏过程中有新物质生成，属于化学变化，A错误；B．煤的液化、石油的裂化都有新物质生成，属于化学变化，B正确；C．天然气主要成分为甲烷，甲烷可以分解为C和H2，可用于氨和甲醇的合成，C正确；D．煤、石油和天然气都是不可再生能源，D正确；故答案选A。 5．煤和石油都是目前人类使用的主要能源，下列说法正确的是 A．煤和石油燃烧时都会生成SO2 B．通过石油分馏可获得大量乙烯 C．煤和石油中均含有大量芳香烃 D．煤的气化和液化均为物理变化 【答案】A 【解析】A．煤和石油通常都含有硫元素，燃烧时会生成SO2，故A正确；B．通过石油裂解可获得大量乙烯，故B错误；C．石油的催化重整和煤的干馏可以得到芳香烃，不能说明煤和石油中含有大量芳香烃，故C错误；D．煤的气化和液化均为化学变化，故D错误；选A。 6．下列有关煤、石油和天然气的说法错误的是 A．天然气、液化石油气和煤是我国目前推广使用的清洁燃料 B．煤的气化、液化和干馏都是化学变化 C．石油通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油 D．通过石油的裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯等基本化工原料 【答案】A 【解析】A．煤燃烧释放出二氧化硫气体，能够污染空气，煤不属于清洁燃料，A错误；B．煤的气化是将煤与水蒸气反应生成气体燃料，煤的液化是将煤与氢气反应转化为液体燃料，煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其发生分解的过程，它们都是化学变化，B正确；C．石油通过分馏是利用沸点不同将各物质进行分离，可获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油用于燃料，C正确；D．石油是多种烷烃、环烷烃的混合物，通过石油的裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯等小分子碳化合物基本化工原料，D正确；故选A。 7．有关资源的开发利用、环境保护，下列说法正确的是 A．煤和水煤气均是二次能源 B．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物 C．煤的干馏、液化与石油的分馏、催化裂化均是化学变化 D．用CO和H2为原料合成甲醇(CH3OH)或乙酸(CH3COOH)时，原子利用率均可达到100% 【答案】D 【解析】A．二次能源是一次能源经过加工，转化成另一种形态的能源，煤是一次能源，水煤气由煤转化而来，是二次能源，A错误；B．煤是有无机物和有机物组成的复杂的混合物，通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，煤本身不含苯、甲苯、二甲苯等物质，B错误；C．煤的干馏、液化过程中生成了新的物质，属于化学变化，石油的分馏过程中没有新物质生成，是物理变化，石油的催化裂化过程中生成了新的物质，属于化学变化，C错误；D．用CO和H2为原料合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为：CO+2H2CH3OH，用CO和H2为原料合成乙酸(CH3COOH)的化学方程式为：2CO+2H2 CH3COOH，均为化合反应，原子利用率可达到100%，D正确；故选D。 8．为减轻大气污染，必须要加强对工业废气和汽车尾气的治理，根据所学知识回答下列问题： （1）化石燃料包括煤、石油和 。 （2）酸雨是指pH (填“＞”“＜”或“=”)5.6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，而正常雨水的pH约为5.6，原因是 (用化学方程式表示)。 （3）煤的气化是高效、清洁利用煤的重要途径，可将煤炼成焦炭，再将焦炭在高温下与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的化学方程式为 ，该反应的基本类型是 。 （4）在汽车尾气排放口加装“三效催化净化器”，在不消耗其他物质的情况下，可将尾气中的一氧化碳、一氧化氮转化为参与大气循环的气体和无毒的气体，该反应的化学方程式为 。 （5）在新能源汽车未普及时，如图所示为一种“节能减排”的有效措施，以下对乙醇汽油作汽车燃料的描述错误的是 (填字母)。 A．乙醇可以用粮食作物发酵或有机物合成而来，原料来源丰富 B．乙醇是可再生能源 C．完全燃烧产生的尾气没有污染物 【答案】（1）天然气 （2）＜ CO2+H2O=H2CO3 （3）C+H2O(g)CO+H2 置换反应 （4）2CO+2NO2CO2+N2 （5）C 【解析】（1）化石燃料包括煤、石油和天然气； （2）酸雨是指pH＜5.6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，而正常雨水的pH约为5.6，原因是空气中的二氧化碳溶于水生成碳酸，反应方程式为CO2+H2O=H2CO3； （3）焦炭在高温下与水蒸气反应，得到CO和H2，反应方程式为：C+H2O(g)CO+H2；在该反应中，反应物和生成物都是一种单质和一种化合物，因此反应类型属于置换反应； （4）一氧化碳和一氧化氮反应能生成二氧化碳和氮气，该化学反应的方程式为：2CO+2NO2CO2+N2； （5）A． 绿色植物通过光合作用消耗CO2和水，产生淀粉、纤维素等，这些有机物水解产生葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下反应产生乙醇，原料来源丰富，故A正确；B． 由A项分析知，乙醇可以来自于植物，植物是可再生的，则乙醇是可再生能源，故B正确；C. 乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，空气中CO2含量过多，会导致温室效应，因此不能说燃烧完全没有污染，故合理选项是C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第八章 化学和可持续发展 第一节 自然资源的开发利用 8.1.2 煤、石油和天然气的综合利用 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.了解煤、石油、天然气的组成及综合利用的意义。 2.了解煤、石油、天然气综合利用的内容。 重点:煤的干馏、石油的加工。 难点:煤的干馏、石油的减压分馏。 一、煤的综合利用 1.煤的组成：煤是由 和少量 组成的复杂 物，主要含碳元素，还含有少量氢、氧、 、 等元素。 2.综合利用 方法 原理和产品 干馏 原理 将煤 使之分解的过程 产品 主要有 、 、 、 、焦炉气 气化 原理：将煤转化为 的过程，主要反应的化学方程式为 C＋H2O(g)CO＋H2 液化 直接液化：煤与氢气作用生成 间接液化：先转化为一氧化碳和氢气，再在催化剂作用下合成 等 【易错提醒】1.煤于馏是化学变化，其目的是获得多种化工原料，如焦炭、焦炉气、煤焦油等； 2.煤干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热； 3.煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，煤中并不合有小分子有机物苯、萘，酚类等，苯、萘、酚类等物质是煤于馏的产物中含有的。 4.煤的气化、液化都是化学变化。 3.煤的干馏产品和用途 产品 主要成分 用途 出炉煤气 焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳 气体燃料、化工原料 粗氨水 氨、铵盐 化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料 粗苯 苯、甲苯、二甲苯 煤焦油 苯、甲苯、二甲苯 酚类、萘 医药、染料、农药、合成材料 沥清 碳素电极、筑路材料 焦炭 碳 电石、冶金、燃料、合成氨造气 4.煤的综合利用的意义 ①减少污染物的排放；减少煤燃烧产生的 、 、 和 等污染物的排放。 ②提高煤燃烧的效率；煤的气化、液化都是使煤变成 的有效途径，煤的 也有很大的提高。 ③获得重要的化工原料：通过煤的干馏，获得大量重要的 原料。 二、石油的综合利用 1.石油的组成：石油是由多种 组成的混合物。 2.石油炼制方法 石油的 炼制方法 石油的分馏 石油的裂化 石油的裂解 石油的催化重整 原理 用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同 围的蒸馏产物 在催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃： C16H34 在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃： C4H10CH4＋ 　C4H10C2H4＋ 在加热和催化剂作用下，通过结构的调整，使链状烃转化为环状烃 目的 获得 、 、 等轻质油 提高 的产量，特别是 的产量。 获得 、 、 等重要的基本化工原料 获得 、 等产品 主要 原料 原油 重油 石油分馏产品(包括石油气) 石油中的脂肪链烃 主要 产品 汽油、煤油、柴油、重油 汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等 乙烯、丙烯等 苯、甲苯 主要变 化类型 3.蒸馏、分馏、干馏辨析： 名称 定义 适用范围 变化类型 蒸馏 把液体加热到沸腾变为蒸气，再使蒸气冷却凝结成液体的操作 被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体，各组分沸点差别越大，挥发出的物质(馏分)越纯 分馏 对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏 多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分 干馏 把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程 4.裂化与裂解对比 名称 裂化 裂解 原理 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃 在高温下，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃 目的 【特别提醒】（1）由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。（2）煤的干馏有两个条件：一是隔绝空气，防止煤在空气中燃烧；二是加强热。（3）煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等；苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物煤焦油中含有的。 三、天然气的综合利用 1.主要成分：（1）天然气是一种清洁的化石燃料，主要成分是 ，常用作燃料，作为化工原料主要用于 和生产 。 （2）天然气水合物是天然气与水在 、 条件下形成的类似冰状物质，主要成分是 ，组成可表示为CH4·nH2O，甲烷分子处于由多个水分子形成的笼中。又称为 。 2.用途： ①清洁的化石燃料 ②生产甲醇：CH4+H2OCO+3H2， 。 ③合成氨：CH4+H2OCO+H2，CO+H2OCO2+H2， ； ④合成分子内含2个或2个以上碳原子的有机物 四、化石能源与合成高分子材料 1.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料：以煤、石油、天然气为原料，通过聚合反应原理合成的材料的相对分子质量很大，属于高分子化合物。 、 、 为三大合成材料。 2.以煤、石油、天然气为原料，通过化学反应可以制得合成高分子材料。例如： ①乙烯制聚乙烯： ②丙烯制聚丙烯： 。 五、化学“七气” 名称 来源 主要成分 用途 高炉煤气 燃料 水煤气 燃料、化工原料 炼厂气 燃料、化工原料 油田气 燃料、化工原料 天然气 燃料、化工原料 裂解气 石油化工原料 焦炉气 燃料、化工原料 六、生物质能的开发利用 1、生物质能概念：来源于 贮存的能量，是一种理想的 能源。 2、特点： 性； 性 ； 性。 3、存在：生物质能主要蕴藏在农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物、动物粪便中。 4、生物质能的利用方式 1）直接燃烧：（C6H10O5)n +6n O26n CO2 +5n H2O（注：用纤维素（C6H10O5）n代表植物枝叶的主要成分） 缺点：生物质燃烧过程的生物质能的净转化效率在20－40％之间。 2）生物化学转换 （1）制沼气 原料：植物的秸秆、枝叶、人畜粪便 条件：厌氧 成分： 、CO2、H2S、NH3、PH3 用途：气体燃料、提供肥料 （2）制乙醇 原料：含糖类淀粉多的农作物 条件：催化剂、水解、细菌发酵 方程式：（C6H10O5)n + nH2OnC6H12O6 用途：燃料、与汽油混合作发动机燃料 3）热化学转换：生物质通过复杂的化学反应转变为 。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) （1）汽油、煤油、石蜡中的主要成分为烷烃。( ) （2）将重油裂化制成乙烯，获得更多的化工原料。( ) （3）煤中含有苯、甲苯等芳香烃，可以通过干馏等操作得到。( ) （4）我国目前最主要的能源是煤炭，煤炭属于化石燃料，是不可再生能源。( ) （5）石油的分馏和裂化均属于化学变化。( ) （6）干馏的目的主要是获得大量的乙烯。( ) （7）石油分馏可得到乙烯。( ) （8）煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、出炉煤气。( ) (9)石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油所含烃的种类有差异。( ) (10)煤变为清洁能源可经气化和液化两个物理变化过程来实现。( ) (11)石油的分馏生成了多种沸点不同的物质，所以分馏是化学变化。( ) (12)煤炭经气化、液化和干馏等过程，可以转化为清洁能源。( ) (13)加强化石燃料的开采利用，能从根本上解决能源危机。( ) (14)煤的干馏产物出炉煤气属于混合物。( ) (15)汽油为石油分馏产品，属于纯净物。( ) 2．迄今为止，从自然界中发现及人工合成的有机物已超过亿种．煤、石油，天然气是人类使用的主要能源，也是重要的化工原料；生活中的有机物种类丰富，在农、食、住、行多方面应用广泛，请回答下列问题： （1）厨房中常见的下列物质，其主要成分不属于有机物的是______(单选) A．豆油 B．黄酒 C．食盐 D．白糖 （2）下列物质不属于高分子化合物的是______(单选) A．油脂 B．淀粉 C．纤维素 D．蛋白质 （3）乙醇是酒的有效成分，分子中的各种化学键如图所示： ①乙醇俗称 ，医疗上用 (体积分数)的乙醇溶液作消毒剂。 ②乙醇分子中的官能团为 (写名称)。 ③在不同的条件下，乙醇断裂的化学键不同，体现了不同的化学性质，请任意写出一个符合要求的化学反应方程式。    a.反应中只断裂①键 。 b.反应中同时断裂②⑤键 。 c.将乙醇添加到汽油中可合成乙醇汽油，写出推广使用乙醇汽油的理由(任写一点) 。 （4）下列有关煤和石油的说法正确的是______(单选)。 A．煤和石油都属于有机化合物 B．煤的干馏和石油的分馏都属于化学变化 C．将煤块制成煤粉，可提高燃烧效益，减少的排放 D．用溴的四氯化碳溶液可鉴别分馏获取的汽油和裂化获得的汽油 （5）括号内物质为杂质，下列除去杂质的方法错误的是______(单选)。 A．乙酸乙酯(乙酸和乙醇)：用饱和溶液洗涤后分液 B．乙烷(乙烯)：用溴水洗气 C．乙醇(乙酸)：用溶液中和后分液 D．乙醇(水)：用生石灰吸水后蒸馏 （6）一次性打火机内灌充的燃料是易挥发的丁烷(常压下沸点为)，丁烷气体在打火机内却呈液态，请解释这一现象 。 ►问题一 如何综合利用化石能源？ 【典例1】下列转化不属于煤、石油、天然气的综合利用的是 A．将煤制成蜂窝煤作燃料 B．天然气作化工原料可用于合成氨 C．将煤转化为CO和H2，然后在催化剂的作用下合成甲醇 D．将石油分馏获得汽油、柴油等 【解题必备】（1）煤的干馏、气化和液化都是化学变化。 （2）石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。常压蒸馏的原料为石油，减压蒸馏的原料为重油。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。 （3）石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应。 （4）裂化是为了提高汽油等的产量和质量，而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的乙烯、丙烯等不饱和气体产物作化工原料。 【变式1-1】合理利用自然资源关系到人类社会、经济和环境的可持续发展。下列说法错误的是 A．煤干馏生成的焦炉气能使溴的CCl4溶液褪色 B．石油的分馏、煤的气化和煤的液化都是物理变化 C．化石燃料的燃烧产物在一定的天气条件下会形成次生污染物 D．石油裂化和裂解的目的是获得轻质油和多种重要的化工原料 【变式1-2】下列关于化石燃料的说法不正确的是(　　) A．石油是混合物，汽油也是混合物 B．石油分馏可以得到乙烯，煤干馏可以得到苯 C．“西气东输”的“气”指的是甲烷 D．石油的分馏是物理变化，而裂化和裂解属于化学变化 ►问题二 如何开发利用生物质能？ 【典例2】“生物质能”主要指用树木、庄稼、草类等植物直接或间接提供的能量，下列有关说法中不正确的是 A．生物质能源是可再生能源 B．利用生物质能就是间接利用太阳能 C．生物质能的缺点是严重污染环境 D．生物质能可以解决农村部分能源 【解题必备】生物质能开发利用路径及关键技术 1、技术路径 （1）‌热化学转化技术‌ ①‌气化技术‌：在有限氧条件下高温处理生物质，生成含CO、H₂、CH₄等可燃气体，用于发电或化工原料。 ②‌热解技术‌：通过缺氧条件下的高温裂解，将生物质转化为生物油、燃气和炭，其中快速热解工艺可提升液体燃料产率。 ③‌干馏技术‌：以高温热解生产液体燃料（如生物油），适用于规模化能源生产。 （2）‌生物化学转化技术‌ ①‌厌氧发酵‌：利用畜禽粪便、有机垃圾等原料生产沼气（主要成分为甲烷），已在中低温条件下实现农村推广。 ②‌酶水解发酵‌：通过遗传工程优化酶菌种，将纤维素高效转化为乙醇，是当前生物燃料研发的重点方向。 （3）‌综合技术应用‌ ①‌两段式处理‌：分步进行酸化水解和甲烷化，提升有机废物的能源转化效率。 ②‌热电联产‌：结合气化或燃烧技术，同时产出电力和热能，提高能源利用率。 2、资源利用方向 ①‌农林废弃物‌：秸秆、林业剩余物等通过气化、热解或直燃发电，替代化石燃料。 ②‌城市有机垃圾‌：利用厌氧发酵技术处理生活垃圾和污泥，转化为沼气并减少环境污染。 ③‌能源植物种植‌：开发高产油料作物或速生植物，作为生物质能的可持续原料来源。 3、政策与产业协同 ①‌政策支持‌：国家“十四五”规划明确推动生物质能多元化开发，鼓励分布式能源项目落地。 ②‌产学研结合‌：需打破学科壁垒，促进生物学、工程学与信息学的交叉创新，加速技术商业化。 ③‌商业模式‌：因地制宜采用“就近收集-转化-消费”的分布式开发模式，实现原料应收尽收、能用尽用。 4、技术研发重点 ①‌高效转化‌：优化气化剂配方、热解温度控制等参数，提升可燃气体或液体燃料的产率。 ②‌菌种培育‌：通过合成生物学手段改良厌氧发酵菌种，缩短发酵周期并提高甲烷产量。 ③‌装备升级‌：开发智能化生物质处理设备，降低收集、运输和转化环节的成本。 5、生态与社会效益 ①‌减排优势‌：生物质能全生命周期碳排放强度仅为燃煤的1.8%，助力“双碳”目标实现。 ②‌农村经济‌：通过生物质能产业链（如颗粒燃料生产、热电联产）创造就业，推动乡村振兴。 【变式2-1】秸秆、稻草等生物质是一种污染小的可再生能源，其主要转化途径及主要产物如图。下列有关说法错误的是 A．生物质能所含能量本质上来源于太阳能 B．由秸秆等物质水解获得的乙醇属于清洁燃料 C．生物质裂解获得的汽油、柴油等属于纯净物 D．由秸秆稻草等发酵获得的沼气，主要成分是甲烷 【变式2-2】下列对城市废弃物中生物质能的利用不合理的是 A．把所有废弃物运到乡下找个地方填埋 B．对废弃物进行处理后焚烧，利用产生的热能供暖和发电 C．将废弃物进行生物化学转换以获取CH4 D．让废弃物在一定条件下发生化学反应，产生热值较高的可燃性气体 1．下列叙述正确的是 A．煤的干馏和石油的分馏原理相同 B．将煤进行干馏可直接生成NH4HCO3 C．如图所示装置可用于实验室中煤干馏 D．煤的干馏和石油的分馏都必须采取环境保护措施 2．下列关于煤、石油及其所得产品的叙述正确的是 A．煤的气化和液化都是物理变化 B．煤的干馏和石油的分馏发生的都是化学变化 C．用溴的四氯化碳溶液可鉴别直馏汽油和裂化汽油 D．煤和石油都是混合物，都只由碳和氢两种元素组成 3．2024年“两会”第一次将“新质生产力”写进政府工作报告。新能源与新质生产力密切相关。下列对能源分类错误的是 A．化石能源：煤、石油、天然气 B．可再生能源：沼气、水能、煤 C．新能源：地热能、海洋能、核能 D．清洁能源：太阳能、风能和氢能 4．下列说法正确的是 A．裂化汽油和直馏汽油都可以与溴水反应使其褪色 B．煤通过气化、液化这样的物理变化可获得洁净的燃料 C．石油通过分馏得到的汽油是纯净物 D．煤通过干馏可获得焦炉气、煤焦油、焦炭等 5．煤和石油不仅可作为化石燃料，而且还可生产许多化工产品，下列关于煤和石油的说法不正确的是 A．石油通过裂化可提高汽油产量和质量 B．工业上获得大量乙烯可通过石油的裂解 C．石油是混合物，石油分馏得到的汽油仍是混合物 D．煤的气化、液化和石油的分馏都属于物理变化 6．下列属于物理变化的是 ①石油的分馏    ②煤的干馏    ③煤的液化    ④海水晒盐 ⑤SO2通入品红溶液，红色褪去    ⑥将活性炭加入碳素墨水中，黑色褪去 ⑦乙烯催熟果实    ⑧白磷加热到260℃转化为红磷    ⑨油脂的皂化 A．①④⑥ B．②④⑧⑨ C．①③⑤⑦ D．④⑥⑨ 7．化石燃料的综合利用是环境保护的有效途径。下列说法正确的是 A．煤的干馏与石油的分馏都是物理变化 B．煤的液化主要指其转化为水煤气的过程 C．天然气属于不可再生能源 D．直馏汽油和裂化汽油都是烷烃组成的混合物 8．迄今为止，化石燃料仍是人类使用的主要能源， 同时也是重要的化工原料。 （1）化石燃料包括煤、石油和 。化石燃料燃烧时容易引起的环境问题是 、 等， 解决这些问题是现今面临的重要挑战。 （2）请将对化石燃料进行综合利用的方法名称填入下表。 序号 原料 产品 方法 ① 煤 煤气、煤焦油和焦炭 ② 原油 汽油 ③ 重油 煤油 （3）由 辛 烷 可 制 得 一 系 列 产 品 ： C8H8C4H8+X， 则X 是 ；X 在催化剂、加热、加压的条件下可生成乙烯和乙烷， 该反应的化学方程式是 。 （4）碳与水蒸气反应生成水煤气(CO和H2)，反应的化学方程式是 ；在此基础上，由水煤气可进一步合成甲醇( CH3OH)，则合成甲醇所需的CO 和H2的体积比是 。 1．甲烷是天然气、沼气、油田气和坑道气的主要成分，下列说法正确的是 A．无同分异构体说明甲烷为正四面体结构而非平面正方形 B．有一套以天然气为燃料的灶具，现改烧液化石油气(主要成分是丙烷)，应采取的措施是减少空气进入量，增大石油气进入量 C．将甲烷和氯气以物质的量之比1：4混合光照可得到纯净的 D．沼气是有机废弃物(树叶、秸秆、草类及垃圾、粪便等)在富氧条件下发酵分解而成的气体，是一种清洁能源 2．下列说法不正确的是 A．天然气的主要成分甲烷是高效、较洁净的燃料 B．石油的分馏、煤的干馏、气化和液化都是物理变化 C．石油的裂化主要是为了得到更多的轻质油 D．直馏汽油和裂化汽油可以用溴的四氯化碳溶液鉴别 3．化石能源是全球消耗的最主要能源。下列说法错误的是 A．天然气可用于生产甲醇 B．煤的干馏属于物理变化 C．煤的液化可获得清洁的燃料 D．煤和石油的综合利用均可获得产品苯 4．迄今为止，煤、石油和天然气仍是人类使用的主要能源，同时它们也是重要的化工原料。下列关于煤、石油、天然气等资源的说法错误的是 A．煤的干馏、石油的分馏是物理变化 B．煤的液化、石油的裂化是化学变化 C．天然气作为化工原料，常用于合成氨和生产甲醇 D．三者均属于不可再生的能源 5．煤和石油都是目前人类使用的主要能源，下列说法正确的是 A．煤和石油燃烧时都会生成SO2 B．通过石油分馏可获得大量乙烯 C．煤和石油中均含有大量芳香烃 D．煤的气化和液化均为物理变化 6．下列有关煤、石油和天然气的说法错误的是 A．天然气、液化石油气和煤是我国目前推广使用的清洁燃料 B．煤的气化、液化和干馏都是化学变化 C．石油通过分馏可以获得汽油、煤油、柴油等含碳原子少的轻质油 D．通过石油的裂化和裂解可以得到乙烯、丙烯等基本化工原料 7．有关资源的开发利用、环境保护，下列说法正确的是 A．煤和水煤气均是二次能源 B．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物 C．煤的干馏、液化与石油的分馏、催化裂化均是化学变化 D．用CO和H2为原料合成甲醇(CH3OH)或乙酸(CH3COOH)时，原子利用率均可达到100% 8．为减轻大气污染，必须要加强对工业废气和汽车尾气的治理，根据所学知识回答下列问题： （1）化石燃料包括煤、石油和 。 （2）酸雨是指pH (填“＞”“＜”或“=”)5.6的降水，煤的燃烧是导致酸雨形成的主要原因，而正常雨水的pH约为5.6，原因是 (用化学方程式表示)。 （3）煤的气化是高效、清洁利用煤的重要途径，可将煤炼成焦炭，再将焦炭在高温下与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气的化学方程式为 ，该反应的基本类型是 。 （4）在汽车尾气排放口加装“三效催化净化器”，在不消耗其他物质的情况下，可将尾气中的一氧化碳、一氧化氮转化为参与大气循环的气体和无毒的气体，该反应的化学方程式为 。 （5）在新能源汽车未普及时，如图所示为一种“节能减排”的有效措施，以下对乙醇汽油作汽车燃料的描述错误的是 (填字母)。 A．乙醇可以用粮食作物发酵或有机物合成而来，原料来源丰富 B．乙醇是可再生能源 C．完全燃烧产生的尾气没有污染物 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$