第八章 第一节 第2课时 煤、石油和天然气的综合利用-【精讲精练】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 多选）

本讲义聚焦煤、石油和天然气的综合利用这一核心知识点，系统梳理煤的组成与干馏、气化、液化加工，天然气的转化利用，石油的分馏、裂化、裂解及三大合成材料等内容，构建从化石燃料组成到加工方法再到综合应用的完整知识支架。 该资料以素养目标为导向，通过“三馏”“两裂”对比表格、直馏与裂化汽油区别等思考题培养科学思维，结合实例（如天然气合成甲醇）渗透科学态度与责任。课中辅助教师通过对比教学提升效果，课后学生可借助练习题和知识梳理查漏补缺，强化对化学工业重要性的认识。

第2课时　煤、石油和天然气的综合利用 素养目标 1．了解煤、石油、天然气的组成及其综合利用，培养变化观念的化学学科核心素养。 2．认识化学工业在国民经济发展中的重要地位，培养科学态度与社会责任的化学学科核心素养。 [对应学生用书P141] 知识点一　煤和天然气的综合利用 1．煤的综合利用 (1)煤的组成 (2)煤的加工 2．天然气的综合利用 1．煤的干馏、气化和液化属于物理变化还是化学变化？ 提示　煤的干馏、气化和液化中都有新物质生成，属于化学变化。 2．目前用天然气合成甲醇的方法是将甲烷与氧气混合，在200 ℃和100个大气压的条件下，通过铜质管道反应制得甲醇，试写出反应的化学方程式。 提示　2CH4＋O22CH3OH 1．(2024·连云港学业考试)下列有关煤的说法正确的是(　　) A．煤的干馏是物理变化 B．煤中不含有N元素 C．煤中含量最高的元素是C元素 D．煤干馏对环境没有污染 解析　煤的干馏是隔绝空气加强热使其分解，是化学变化，A错误；煤的干馏产物中含有氨气，则煤中含有N元素，B错误；煤干馏得到一氧化碳等物质，对环境有污染，D错误； 故选C。 答案　C 2．有关煤的综合利用如图所示。下列说法错误的是(　　) A．煤的干馏是将煤在空气中加强热使其分解的过程 B．反应①为置换反应 C．煤是一种混合物 D．M为甲醇(CH3OH)时，反应②的化学方程式为CO＋2H2CH3OH 解析　煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，发生了化学变化，A错误；焦炭和水反应生成H2和CO，发生了置换反应，B正确。 答案　A 知识点二　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．石油的加工 3．石油的裂化、裂解反应 C16H34C8H18＋　C8H16　。 C8H18C4H10＋　C4H8　。 C4H10CH4＋　C3H6　。 C4H10C2H6＋　C2H4　。 4．三大合成材料：　塑料　、　合成橡胶　、　合成纤维　，这三大合成材料主要是以煤、石油和天然气为原料生产的。 1．石油分馏得到的汽油、煤油等各种馏分是纯净物还是混合物？ 提示　由于石油中有些物质的沸点相近，所以石油分馏的馏分仍然是多种烃的混合物。 2．直馏汽油和裂化汽油有何区别？如何区分二者？ 提示　直馏汽油是饱和烃的混合物，裂化汽油中含有不饱和烃；可以用溴的CCl4溶液区分二者，其中能使Br2/CCl4溶液褪色的是裂化汽油。 3．石油裂化和裂解的目的是什么？ 提示　石油裂化的目的是提高轻质油(特别是汽油)的产量；石油裂解的目的是得到短链的不饱和烃(如乙烯)作化工原料。 1．“三馏”比较 加工方法 干馏 蒸馏 分馏 原理 隔绝空气加强热使物质分解 根据液态混合物中各组分沸点不同进行分离 与蒸馏原理相同 产物 产物为混合物 产物为单一组分的纯净物 产物为沸点不同的各组分组成的混合物 反应类型 化学变化 物理变化 物理变化 2．“两裂”的比较 名称 定义 目的 裂化 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 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量 裂解 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 获得短链不饱和烃 1．(2024·江苏苏州高一期中)下列有关石油加工的叙述中，正确的是(　　) A．石油属于可再生矿物能源 B．石油裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量和质量 C．石油分馏所得的馏分是一种具有固定熔、沸点的纯净物 D．石油的分馏、裂化和裂解都是化学变化 解析　石油属于不可再生矿物能源，A错误；石油分馏所得的馏分仍是多种烷烃和环烷烃的混合物，没有固定熔、沸点，C错误；石油的分馏是物理变化，裂化和裂解都是化学变化，D错误；故选B。 答案　B 2．实验室可通过蒸馏石油得到多种沸点范围不同的馏分，装置如图所示。 下列说法不正确的是(　　) A．沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先馏出 B．蒸馏烧瓶中放入沸石可防止蒸馏时发生暴沸 C．冷凝管中的冷凝水应该从a口进b口出 D．温度计水银球的上限和蒸馏烧瓶支管口下沿相平 解析　在蒸馏时，石油的温度逐渐升高，沸点较低的先气化馏出，所以沸点较低的汽油比沸点较高的柴油先馏出，A正确；沸石具有防暴沸作用，所以蒸馏烧瓶中放入沸石可防止蒸馏时发生暴沸，减少安全事故的发生，B正确；冷凝管中水采用逆流方式，所以冷凝水应该b为进水口、a为出水口，C错误；温度计测量馏分温度，则温度计水银球和蒸馏烧瓶支管口处相平，D正确。 答案　C [对应学生用书P143] 1．(2025·广东东莞月考)实现化石燃料的综合利用，减少化石燃料燃烧所造成的环境污染，是人类在利用自然资源方面追求的目标。下列做法不利于实现该目标的是(　　) A．以天然气为原料生产甲醇 B．将煤气化使其转化为水煤气 C．大力推广以煤为燃料的火力发电 D．石油裂解获得乙烯等重要化工原料 解析　大力推广以煤为燃料的火力发电会产生大量的污染气体，产生较多的温室气体，故选C。 答案　C 2．(2024·四川成都高一期末)煤、石油和天然气是人类当前使用的主要能源。下列说法错误的是(　　) A．煤的干馏、气化、液化均为化学变化 B．天然气是生产甲醇的原料之一 C．石油经分馏获得的煤油属于纯净物 D．石油裂化获得的汽油可使溴水褪色 解析　煤油中含有多种成分，属于混合物，故选C。 答案　C 3．(2024·河北张家口高一月考)中国已形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系，但化石能源仍占比高达82.7%，化石能源仍是中国能源供应主导，煤炭、原油、天然气是中国能源重中之重。下列关于化石燃料的说法正确的是(　　) A．化石燃料中天然气为纯净物 B．煤经过气化和液化等物理变化可转化为清洁燃料 C.石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃 D．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 解析　天然气主要成分为甲烷，为混合物，A错误；煤的气化和液化均为化学变化，B错误；煤中不含汽油、柴油和煤焦油等物质，通过煤的气化、液化等措施将煤转化为汽油、柴油和煤焦油等物质，D错误；故选C。 答案　C 4．关于煤和石油的综合利用，下列说法正确的是(　　) A．煤中含有甲苯、二甲苯等有机物，可以通过干馏得到 B．以煤为主要原料，可以合成甲醇 C．石油裂化的目的是获取短链不饱和气态烃 D．石油裂化生产的汽油不能使溴水褪色 解析　煤中不含甲苯、二甲苯，它们是煤干馏后的产物，A错误；煤可以通过间接液化合成甲醇，B正确；石油裂化的目的是获取更多更好的轻质液体燃料，C错误；裂化汽油中含有烯烃，能使溴水褪色，D错误。 答案　B 5．(2025·江西宜春段考)请回答实验室石油分馏的有关问题： (1)如图是实验室石油分馏的装置图，试指出有关仪器的名称：A　　　　；B　　　　。 (2)图中有　　　　处错误。 (3)实验室石油分馏的正确操作顺序是(填字母)。 E→F→　　→A→　　→　　→G。 A．连接接液管 B．装入碎瓷片和石油，塞上带温度计的塞子 C．检查装置气密性 D．连接B仪器及进出水管 E．在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上陶土网 F．固定好A仪器 G．加热 (4)石油分馏得到的各个馏分都是　　　　 　(填“混合物”或“纯净物”)。 解析　(2)蒸馏温度计水银球应该在蒸馏烧瓶的支管处，冷凝水应该下进上出，2处错误； (3)安装仪器从下到上，从左到右，在检查装置气密性前连接好冷凝水的进出水管并连接好接液管，检查装置气密性后装入沸石安装好温度计后点燃酒精灯开始蒸馏，故顺序为E→ F→D→A→C→B→G； (4) 石油成分复杂，分馏得到的液化石油气、汽油、柴油、煤油、重油等都是混合物。 答案　(1)蒸馏烧瓶　直形冷凝管　(2)2 (3)D　C　B　(4)混合物 [对应知能达标训练P72] [基础训练] 1．(2025·河北保定期中)石油被称为工业的血液，煤被称为工业的粮食。下列说法正确的是(　　) A．石油的裂化、裂解都属于物理变化 B．煤的干馏可以得到苯、甲苯等物质，说明煤中含有苯和甲苯 C．石油分馏的产物如汽油、煤油等都是纯净物 D．石油裂化的目的是提高汽油等轻质油的产量和质量 解析　石油的裂化、裂解是使长链烃断裂成短链烃，属化学变化，A错误；苯、甲苯是由煤干馏的产物，而不是煤中含有的，B错误；石油的分馏产物汽油、柴油、煤油仍然是多种烃的混合物，C错误；石油裂化的目的是提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量，D正确。 答案　D 2．下列有关说法正确的是(　　) A．煤干馏得到的焦炉气不能与溴水反应而使溴水褪色 B．煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径 C．煤经气化和液化两个物理变化过程，可变为清洁能源 D．煤的液化就是将煤转化成甲醇等液态物质的过程 解析　煤干馏得到的焦炉气主要成分为氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳，因含有乙烯故能使溴水褪色；煤的气化是将固态煤转化为一氧化碳和氢气等气体燃料(由煤制煤气)的过程，煤的液化是将煤转化成甲醇等液态物质的过程，二者都属于化学变化，其产物都是清洁能源。 答案　D 3．石油蒸馏装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．仪器W的名称：圆底烧瓶 B．碎瓷片的作用：催化剂 C．冷却水的流向：X进水，Y出水 D．收集到的60～150 ℃的馏分为混合物 解析　仪器W的名称是蒸馏烧瓶，A错误；碎瓷片的作用是防止暴沸，不是催化剂，B错误；冷凝管中冷却水从下口通入，上口流出，故X是出水口，Y是进水口，C错误；石油分馏得到汽油、煤油、柴油等馏分，都是多种烃的混合物，D正确。 答案　D 4．(2024·福建泉州高一下月考)为了方便和环保，煤应综合利用，干馏是较易实现的成熟方式。如下叙述不正确的是(　　) A．煤的干馏属于化学变化，由粗苯获得甲苯属于物理变化 B．煤的主要成分是炭和苯等 C.粗氨水可以用于制化肥 D．焦炭可用于炼铁 解析　煤中不含苯，煤中主要含炭，故选B。 答案　B 5．(2025·福建福州月考)下列说法正确的是(　　) A．裂化汽油不能使酸性KMnO4 溶液褪色 B．石油的分馏、裂化、裂解都属于化学变化 C．蒸馏石油实验中温度计的水银球应伸入液面下 D．裂解石油是工业生产乙烯的主要方法 解析　裂化汽油中含有不饱和烃，能使酸性KMnO4 溶液褪色，A错误；分馏属于物理变化，B错误；蒸馏石油实验中温度计的水银球应置于蒸馏烧瓶的支管口处，C错误；故选D。 答案　D 6．(2024·河北灵寿高一期末)关于石油的炼制的说法正确的是(　　) A．石油的炼制过程都是化学变化的过程 B．石油分馏的目的是将含有碳原子数较多的烃先汽化，经冷凝而分离出来 C．石油经过分馏、裂化等工序后即能得到纯净物 D．石油经分馏得到的各馏分仍然是多种烃的混合物 解析　石油的炼制过程有分馏、裂化和裂解等，分馏是物理变化，裂化和裂解是化学变化，A错误；石油分馏的目的是将含有碳原子数较少的烃先汽化，经冷凝而分离出来，B错误；石油经过分馏、裂化等工序后得到的产品仍然是多种烃的混合物，C错误；故选D。 答案　D 7．煤气化是有效利用化石能源的手段之一，有关反应为①C＋H2OCO＋H2、②CO＋H2OCO2＋H2，获得的气体称为水煤气。某研究性学习小组为探究气体的成分，进行了如下实验。 【实验】 使水蒸气通过灼热的焦炭，收集反应后流出的气体。 【提出假设】 对气体的成分提出了三种假设。 假设1：该气体是CO、H2、H2O。 假设2：该气体是CO2、H2、H2O。 (1)假设3：_______________________________________。 【设计实验方案，验证假设】 拟用图中提供的仪器，选择必要的试剂，设计一个实验，验证上述假设3。(加热装置和导管等在图中略去，实验前装置内部的空气已经排尽) (2)按气流从左至右连接各仪器，用题中小写字母表示接口的连接顺序(仪器可重复使用)：混合气→dc→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→ij。 (3)仪器A中需加入药品的名称是_________________________________________，其中反应的化学方程式可能有_____________________________________________________。 (4)仪器B中需加入药品的名称是__________________________________________，其作用是__________________________________________________________。 【思考与交流】 (5)本实验的尾气需要处理，处理的方法为__________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)根据反应原理，混合气体的组成存在三种情况，第三种情况的气体组成为CO、H2、H2O、CO2。(2)为了验证混合气中含CO、H2、H2O、CO2，实验仪器的先后连接顺序为检验水→检验二氧化碳→除掉二氧化碳→除掉水→还原装置→检验水→检验二氧化碳，仪器连接顺序为混合气体→dc→ij→gh→ef→ab(或ba)→dc→ij。(3)仪器A用于检验氢气或一氧化碳，仪器A中药品可以选用氧化铜，利用加热条件下氢气、一氧化碳还原氧化铜完成检验，反应的化学方程式为CuO＋ H2Cu＋H2O，CuO＋COCu＋CO2。(4)白色的无水硫酸铜遇水后变为蓝色，所以可在装置B中加入无水硫酸铜，通过观察颜色是否改变来确定气体中是否有水蒸气。(5)一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，可在装置最后的导气管口处放一个点燃的酒精灯，利用燃烧的方法消除CO的污染。 答案　(1)该气体是CO、H2、H2O、CO2 (2)ij　gh　ef　ab(或ba)　dc (3)氧化铜(或其他合理答案)　CuO＋H2Cu＋H2O，CuO＋COCu＋CO2(与前一空对应即可) (4)无水硫酸铜　检验气体中是否有水 (5)可在装置最后的导气管口放一燃着的酒精灯将气体燃烧(或其他合理答案) [能力提升] 8．(2024·陕西渭南期末)实验室中用下图装置模拟工业上用石蜡油分解制乙烯。下列说法错误的是(　　) A．石蜡油是石油分馏的产物之一，石油分馏为化学变化 B．碎瓷片的作用是作催化剂和使石蜡油附着在高温的碎瓷片上发生分解 C．试管B和C中褪色原理不同 D．根据实验现象可推知石蜡油分解产生了与烷烃性质不同的烃 解析　石油分馏为物理变化，故选A。 答案　A 9．(双选)“碳九”是在石油提炼时获得的一系列含碳数量在9左右的碳氢化合物。“碳九”包括裂解碳九和重整碳九，后者中的芳香烃含量较高。下列有关说法不正确的是(　　) A．若将“碳九”添加到汽油中，汽油燃烧更充分，不会形成积炭 B．石油最主要的用途是提炼汽油和柴油，“碳九”的沸点低于汽油和柴油 C．分子式为C9H12，且含有一个苯环的物质共有8种 D．均三甲苯()分子中所有碳原子都在同一平面 解析　“碳九”包括裂解碳九和重整碳九，而后者中的芳香烃含量较高，即“碳九”中碳的含量较高，故若将“碳九”添加到汽油中，可能会使汽油燃烧不充分而形成积炭，A错误；“碳九”的相对分子质量比汽油组分的要大，其分子间作用力更强，“碳九”的沸点高于汽油的，B错误；分子式C9H12，且含有一个苯环的物质中，侧链上有3个碳原子，而3个碳原子可以形成一个侧链、2个侧链和3个侧链。当这3个碳原子形成一个侧链时，可以形成正丙苯和异丙苯2种；当3个碳原子形成2个侧链，即一个甲基和一个乙基，即能形成邻甲乙苯、间甲乙苯和对甲乙苯3种；当这3个碳原子形成3个侧链时，即构成3个甲基，则有3种结构：1，2，3-三甲基苯、1，2，4-三甲基苯、1，3，5-三甲基苯，故共有8种，C正确；苯中的12个原子共平面，而均三甲苯()分子中是用3个甲基中的碳原子取代了苯环上的3个H原子，故其结构中的碳原子均在同一平面上，D正确。 答案　AB 10．有关煤的综合利用如图所示。 下列说法正确的是(　　) A．煤的干馏是将煤中有机物在高温下蒸馏出来，故为物理变化 B．煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物 C．②是放热的过程 D．B为甲醇或乙酸时，原子利用率均达到100% 解析　煤的干馏是指将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，A错误；煤通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，B错误；反应②是碳和水蒸气反应生成一氧化碳和氢气，为吸热反应，C错误；甲醇(CH4O)可写为(H2)2·CO，乙酸(C2H4O2)可写为(H2)2·(CO)2，原子利用率均达到100%，D正确。 答案　D 11．对煤干馏并检验其中部分产物，装置(夹持装置已略)如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．煤的干馏过程发生了复杂的物理、化学变化 B．向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液，溶液变蓝 C．c装置可检验产生的气体中一定含有H2S D．e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色 解析　煤的干馏是隔绝空气加强热发生复杂的物理、化学变化的过程，主要产物有焦炭、焦炉气、粗氨水、粗苯、煤焦油等，故A正确；煤的干馏产物中有氨生成，氨进入b装置极易溶于水生成一水合氨，溶液呈碱性，则向b装置的水层中滴入紫色石蕊溶液，溶液变蓝，故B正确；焦炉气中生成的乙烯气体等也可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，不一定是硫化氢，故C错误；焦炉气中含氢气、一氧化碳等还原性气体，可以还原氧化铜生成单质铜，e装置中产生的现象是固体由黑色变为红色，故D正确。 答案　C 12．(2025·山西太原段考)煤被称为“工业的粮食”，煤的气化、液化和干馏是煤综合利用的重要途径，下图是煤的干馏的简易装置，请回答下列问题。 (1)煤的干馏属于　　　　(填“物理”或“化学”)变化。 (2)煤焦油经过分馏可以得到萘()和甲苯()，前者的分子式是　　　　，后者的一氯代物的有　　　　种结构。 (3)所得水层中含有氨，若用硫酸回收氨以生产化肥，请根据所得产物的化学式计算这种化肥中氮元素的质量分数　　　　(保留一位小数)。 (4)实际生产中利用煤干馏的固体产物与空气接触后进行高炉炼铁，请书写高炉炼铁的方程式：______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(2)根据萘的结构简式可知，分子式为C10H8；甲苯的一氯代物可以取代甲基邻、间、对苯环上氢原子，还可以取代甲基上氢原子，共4种结构； (3)用硫酸回收氨得到硫酸铵，(NH4)2SO4中N元素的质量分数为×100%≈21.2%。 答案　(1)化学　(2)C10H8　4　(3)21.2% (4)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 13．(2024·山东威海期末)石油被誉为“工业的血液”，是一种重要的化工原料。A和F互为同系物，F的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志。一种由石油合成部分化工产品的流程如下： 已知：R—BrR—OH(R代表烃基)。回答下列问题： (1)操作ⅰ、ⅱ、ⅲ是工业上常用的石油炼制方法，其中ⅲ称为　　　　。 (2)反应①→⑤中属于加成反应的有　　　　(填序号)。 (3)E和F中官能团的名称分别为　　　　、　　　　。 (4)反应①可以得到一种有机副产物，写出其结构简式　　　　。 (5)反应③的化学方程式为_______________________________________________。 (6)下列说法正确的是　　　　(填字母)。 a．根据有机物的命名方法，CH3(CH2)6CH3可以叫作辛烷 b．C和D均不存在同分异构体 c．D中所有原子可以共平面 (7)H的结构简式为　　　　，与H互为同分异构体且含有—COOH的化合物有　　　　种。 解析　根据题意可知：F为乙烯；石蜡油经过裂化得到辛烷，石蜡油经过裂解得到A和F，A和溴化氢发生加成反应生成B，B为1-溴丙烷，则A为丙烯；1-溴丙烷和水发生反应生成C，C为丙醇；丙醇经过氧化反应得到D，D为丙醛，丙醛经过氧化反应得到E，E为丙酸；F与水发生加成反应得到G，G为乙醇，G与丙酸发生酯化反应生成H，H为丙酸乙酯。 (6)b.丙醇的同分异构体有两种，正丙醇和异丙醇，丙醛的同分异构体为丙酮，错误；c.丙醛中含有甲基，具有甲烷的结构特点，则所有的原子不可能共平面，错误；故选a； (7)H为丙酸乙酯，结构简式为CH3CH2COOCH2CH3，分子式为：C5H10O2，与丙酸乙酯互为同分异构体且含有—COOH的化合物可表示为C4H9COOH，丁基C4H9－有4种，故符合要求的化合物有4种。 答案　(1)裂解　(2)①②　(3)羧基　碳碳双键　(4) (5)2CH3CH2CH2OH＋O22CH3CH2CHO＋2H2O (6)a　(7)CH3CH2COOCH2CH3　4 学科网（北京）股份有限公司 $