课时作业20 煤、石油和天然气的综合利用（Word练习）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

课时跟踪检测 1．下列说法中不正确的是(　　) A．天然气、沼气的主要成分是甲烷 B．煤矿中的“瓦斯”爆炸是一定含量的甲烷在空气中遇明火燃烧所致 C．“西气东输”中所说的气是指天然气 D．以液化石油气作燃料的炉灶改用天然气作燃料时，应增大空气的进入量 【解析】　选D。甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。“西气东输”就是将新疆等地的天然气，输送到长江三角洲。液化石油气的主要成分为丙烷，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，CH4＋2O2CO2＋2H2O，根据燃烧方程式知相同体积的丙烷耗氧量大于甲烷，故D错误。 2．“煤制油”的关键技术是煤的气化，而目前煤的气化主要是煤中的碳和水蒸气的反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，该反应是吸热反应，反应所需能量是由间歇进行的碳的燃烧（氧气用空气代替）来提供的：C＋O2CO2。下面关于该过程的说法不正确的是(　　) A．煤的气化可以减少煤直接燃烧对环境造成的粉尘污染 B．第一个反应需要吸热，所以煤的气化从能量角度来看，得不偿失 C.煤气化后作为燃料，燃烧充分，热利用率高 D．上述两个反应，反应后的混合气体中除去CO、CO2后主要就是合成氨的两种原料气体 【解析】　选B。虽然在煤的气化过程中，会有一部分煤的潜在能量受到损失，但由于加工后得到的气态燃料的热利用率高，且较清洁，故从总体来看煤气化后使用是较合理的，B项错误，A、C项正确。D项，因反应C＋O2CO2中的氧气用空气代替，故反应后混合气体成分为N2、CO、CO2和H2等，除去CO、CO2后主要就是合成氨的原料N2、H2，正确。 3．下列属于物理变化的是(　　) ①石油的分馏　②煤的干馏　③石油的裂化　④铝热反应　⑤由乙烯制备聚乙烯　⑥将氧气转化为臭氧　⑦乙烯催熟果实　⑧将苯加入溴水中　⑨海水蒸馏制取淡水 A．①②③④　　　　　　B．①②⑤⑦ C．①⑧⑨ D．①②⑥⑨ 【解析】　选C。蒸馏和分馏的原理相同，都是利用沸点不同分离物质，将苯加入溴水中不发生化学反应，而是苯萃取溴水中的溴，故①⑧⑨均属于物理变化，其余各项均发生了化学变化。 4．下列不属于煤的综合利用的是(　　) A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料 C．煤变为煤饼作燃料 D．将煤干馏制得甲苯和乙烯 【解析】　选C。煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。因此A、B、D三项都正确，不属于煤的综合利用的只有C项。 5．含有6个碳原子的烷烃，经催化裂化可生成的烷烃最多有(　　) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种 【解析】　选C。C6H14裂解的方式可能有下列四种： C6H14CH4＋C5H10 C6H14C2H6＋C4H8 C6H14C3H8＋C3H6 C6H14C4H10＋C2H4 其中CH4、C2H6、C3H8分别为甲烷、乙烷、丙烷，没有同分异构体，而C4H10有2种同分异构体CH3—CH2—CH2—CH3、CHCH3CH3CH3，因此考虑C4H10的同分异构体，最终生成的烷烃最多有5种。 6．如图是石油分馏塔的示意图，下列关于a、b、c三种馏分的说法正确的是(　　) A.a的沸点最高 B．b的沸点最低 C．c的平均相对分子质量最大 D．每一种馏分都是纯净物 【解析】　选C。石油分馏得到的每一种馏分都是混合物，沸点最低的最先蒸出，故a、b、c三种馏分中，a馏分的沸点最低，c馏分的沸点最高，沸点最高的馏分含碳原子数最多，即平均相对分子质量最大。 7．下列有关说法正确的是(　　) ①石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 ②石油的分馏是化学变化 ③石油的分馏实验中，温度计水银球插入液面以下，因为它测的是混合液的温度 ④石油分馏得到的汽油仍是混合物 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 【解析】　选C。石油的分馏是依据各物质的沸点不同经加热汽化和冷凝而分离的操作，故为物理变化，②错；石油分馏实验中，温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管口处，以测量馏出蒸气的温度，故③错。 8．下列关于煤气、液化石油气和天然气的说法正确的是(　　) A．煤气主要成分是氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳 B．液化石油气是将甲烷压缩后成为液态的燃料 C．北京奥运会“祥云”火炬和家用打火机所用燃料均为丙烷，它是液化石油气的成分之一 D．家用液化石油气与天然气成分相同，但纯度不同 【解析】　选C。焦炉气的主要成分为氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，而煤气的主要成分则为氢气和一氧化碳，A错；液化石油气的主要成分为丙烷和丁烷，B、D错误。 9．下图是丁烷(C4H10)裂解的实验流程。连接好装置后，需进行的实验操作有：①检查整套装置的气密性；②排出装置中的空气；③给D、G装置加热等。G后面装置和铁架台等已省略；CuO能将烃氧化成CO2和H2O。 请回答下列问题： (1)丁烷裂解的可能方程式为C4H10CH4＋C3H6，________________________________________________________________________。 (2)写出甲烷与氧化铜反应的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)若对反应后E装置中的混合物（溴水足量），再按以下流程实验： ①分离操作Ⅰ和Ⅱ的名称分别是　　　　、　　　　（填字母）。 a．蒸发　b．过滤　c．分液　d．蒸馏 ②Na2SO3溶液的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________（用离子方程式表示）。 ③已知A的碳原子数大于B的碳原子数，请写出B的名称：　　　　　　　　。 (4)假定丁烷完全裂解，流经D、G装置中的气体能完全反应。当(E＋F)装置的总质量比反应前增加了0.49 g，G装置的质量比反应前减少了1.44 g，则丁烷的裂解产物中甲烷和乙烷的物质的量之比为　　　　　。 【解析】　(1)丁烷裂解除生成CH4和C3H6外，还会裂解生成C2H6和C2H4，裂解方程式为C4H10C2H6＋C2H4。(2)根据CuO能将烃氧化成CO2和H2O可知，甲烷与氧化铜反应的化学方程式为CH4＋4CuO4Cu＋CO2＋2H2O。(3)①亚硫酸钠与有机物不互溶，故操作Ⅰ的分离方法是分液；操作Ⅱ是分离互溶的液体用蒸馏。②Na2SO3溶液可吸收溴单质，反应的离子方程式为SO＋Br2＋H2O===SO＋2H＋＋2Br－。③由A的碳原子数大于B的碳原子数可知，A为1，2二溴丙烷CH3—CHBr—CH2Br，B为1，2二溴乙烷CH2BrCH2Br。(4)“当(E＋F)装置的总质量比反应前增加了0.49 g”，根据质量守恒可以知道烯烃的质量为0.49 g，设C2H4的物质的量为x mol，C3H6的物质的量为y mol，则乙烷和甲烷的物质的量分别是x mol、y mol，故有28x＋42y＝0.49。再根据G装置的质量比反应前减少了1.44 g即氧原子的守恒可得4x＋3x＋2y＋2y＝，解得x＝0.01，y＝0.005，则甲烷和乙烷的物质的量之比为1∶2。 【答案】　(1)C4H10C2H6＋C2H4 (2)CH4＋4CuO4Cu＋CO2＋2H2O (3)①c　d　②SO＋Br2＋H2O===SO＋2H＋＋2Br－　③1，2－二溴乙烷　(4)1∶2 1．下列关于化石燃料及其使用的一些说法中不正确的是(　　) A．煤的气化是指将固态煤粉碎后高温下变为气态，以使煤燃烧时能与氧气充分接触而完全燃烧 B．天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等 C．石油分馏得到的汽油和石油催化裂化得到的汽油其成分不相同 D．化石燃料也是重要的化工原料，乙烯和苯就是分别来自石油和煤的基本化工原料 【解析】　选A。煤的气化是将固态煤转化为可燃性气体的过程，主要反应的化学方程式为C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，A项错误；天然气、煤和石油都是重要的化工原料，B、D项正确；分馏汽油的成分是烷烃，裂化汽油中含有不饱和烃，C项正确。 2．汽油不仅是最重要的燃料，而且是重要的化工原料，它既可以在催化剂作用下裂解得到气态化工原料，如乙烯等，还可以在催化剂作用下改变分子结构，使链烃变成芳香烃，如使己烷变成苯，庚烷变成甲苯，这种变化叫异构化。请根据以汽油为原料的下列衍变关系，回答下列问题。 (1)反应①的化学方程式为________________________________________________________________________。 (2)含有CC键的化合物与CH2===CH2的性质相似，在一定条件下可聚合为高分子化合物。 ①广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料，是由CHCH2Cl聚合得到的，其化学方程式为 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②四氟乙烯(CF2===CF2)在一定条件下发生加聚反应，生成的聚四氟乙烯可作“不粘锅”炊具的内涂层。下列叙述中正确的是　　　　（填字母序号）。 A．聚四氟乙烯中不含碳碳双键，在高温时易燃烧 B．聚四氟乙烯是高分子化合物 C．聚四氟乙烯的化学性质很稳定 D．由于氟是最活泼的非金属元素，故四氟乙烯不能发生任何化学反应 【解析】　(2)②聚四氟乙烯能作锅的内涂层，说明其能耐高温且性质稳定，A项错误，C项正确；CF2===CF2通过加聚反应生成CF2—CF2，故聚四氟乙烯是高分子化合物，B项正确；四氟乙烯能发生加聚反应生成聚四氟乙烯，D项错误。 【答案】　(1)CH2===CH2＋Cl2―→CH2ClCH2Cl (2)①CHnCH2ClCHCH2Cl ②BC 3．如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。 资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。 资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。 某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图所示（部分夹持装置已略）。实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液褪色，实验后试管Ⅱ中液体具有汽油的气味。 (1)为保证实验成功，实验前必须进行的操作是　　　　　　；装置中较长导管的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了________________________________________________________________________。 (3)试管Ⅲ中溶液褪色说明了________________________________________________________________________。 (4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴？　　　　（填“能”或“不能”），理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)石油裂化的重要意义是________________________________________________________________________。 (6)假设石蜡分子式为二十烷(C20H42)，写出石蜡催化裂化生成烯烃C5H10的化学反应方程式：________________________________________________________________________。 【解析】　(1)装入药品之前要先检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，还可以冷凝气体。(2)依据催化裂化原理，试管Ⅱ中有液体生成，说明生成了含有5个碳原子以上的烃。(3)试管Ⅲ中的酸性KMnO4溶液褪色，说明生成了常温、常压下呈气态的含5个碳原子以下的烯烃。(4)由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取溴水中的溴。(5)石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油，特别是提高汽油的产量和质量。(6)C20H42第一步裂化生成C10H22和C10H20，C10H22再裂化生成C5H12和C5H10。 【答案】　(1)检验装置的气密性　导气、冷凝气体 (2)裂化生成了含有5个碳原子以上的烃 (3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃 (4)不能　裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应 (5)可以提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量 (6)C20H42二十烷 C10H22癸烷＋C10H20癸烯、 C10H22癸烷 C5H12戊烷＋C5H10戊烯 1．（双选）观察下图，下列叙述错误的是(　　) A.图示实验发生了物理变化 B．液体X的pH>7，液体Y是一种黑色黏稠状液体 C．气体Z易燃，可还原CuO，也可使溴水褪色 D．液体Y是一种纯净物 【解析】　选AD。煤隔绝空气加强热条件下，可分解得到多种物质，这个过程叫煤的干馏，属于化学变化，A错误；所得产物中有气体（焦炉气）、液体（煤焦油，黑色黏稠状液体）、固体（焦炭），此外还有粗氨水（液体X呈碱性）等，B正确；焦炉气的主要成分有H2、CH4，另有少量的CO、CH2===CH2等气体，气体Z中H2、CH4、CO、CH2===CH2易燃，H2、CO可还原CuO，CH2===CH2可使溴水褪色，C正确；煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，D错误。 2．（双选）我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5 t煤可以合成1 t成品油的水平。下列叙述错误的是(　　) A．煤的组成元素主要是碳，因此煤是纯净物 B．“煤变油”的方法之一是使煤与H2作用生成液态有机物 C．煤之所以能变“油”，是因为煤中含有大量的汽油、柴油和煤焦油 D．煤变成成品油需要经过一系列工艺流程，发生复杂的物理、化学变化才能实现 【解析】　选AC　煤是有机物和少量无机物组成的混合物；煤之所以能变“油”，是通过煤的液化将煤中的有机物转化为可燃性液体燃油，并不是因为煤中含有汽油、柴油和煤焦油。 学科网（北京）股份有限公司 $