第8章 第1节 第2课时 煤、石油和天然气的综合利用-【优学精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册教用Word（人教版）

本讲义聚焦煤、石油和天然气的综合利用核心知识点，系统梳理煤的组成与干馏、气化、液化方法，天然气的利用，石油的分馏、裂化、裂解及“三馏”比较，构建从资源组成到加工应用的知识链。 资料通过对比表格（如裂化与裂解）培养科学思维，结合实验装置图和问题探究（如干馏实验分析）强化科学探究与实践，练习题融入“煤变油”等实际应用渗透科学态度与责任。课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺。

第2课时　煤、石油和天然气的综合利用 课程 标准 1.结合石油化工等实例了解化学在生产中的具体应用，认识化学工业在国民经济发展中的重要地位。 2.以煤、石油等的开发利用为例，了解依据物质性质及其变化综合利用资源和能源的方法。 3.认识化学对于构建清洁低碳、安全高效的能源体系所能发挥的作用，体会化学对促进人与自然和谐相处的意义 分点突破　煤、石油和天然气的综合利用 1.煤的综合利用 （1）煤的组成 （2）煤的综合利用 2.天然气的综合利用 3.石油的综合利用 （1）石油的加工 （2）裂化与裂解的比较 名称 含义 目的 裂化 在一定条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃转化为相对分子质量小且沸点低的烃 提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量 裂解 在高温下，使长链分子的烃转化成各种短链的气态烃和少量液态烃 获得短链不饱和烃 提醒 （1）石油常压蒸馏时所得馏分的先后顺序为石油气（C4以下）、汽油（C5～C11）、煤油（C11～C16）、柴油（C15～C18）、重油（C20以上）等。 （2）减压可以降低物质的沸点，石油的减压蒸馏可以在较低温度下，使重油、柴油等常压蒸馏产品继续分离，可得到燃料油、润滑油、石蜡等石油产品。 　（3）化学中“三馏”的比较 名称 干馏 蒸馏 分馏 原理 隔绝空气、高温下使物质分解 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 产物为沸点相近的各组分组成的混合物 变化 类型 化学变化 物理变化 物理变化 4.以煤、石油、天然气为原料生产合成材料 （1）三大合成材料：　塑料　、　合成橡胶　、　合成纤维　，这三大合成材料，主要是以石油、煤和天然气为原料生产的。 （2）随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也给人类社会造成巨大的环境压力。 1.如图是将煤隔绝空气加强热干馏的实验装置。 （1）仪器d的作用是什么？e处点燃的气体主要有哪些？ 提示：冷却所得产物；H2、CO、CH4、C2H4。 （2）煤的气化、液化是物理变化吗？为什么？ 提示：煤的气化、液化不是物理变化。如煤的气化反应方程式是C＋H2O（g）CO＋H2。 2.煤间接液化的典型流程示意图如图所示： （1）流程图中，由石油获得相应产品的方法是什么？该方法是物理变化还是化学变化？得到的各种产品是纯净物吗？ 提示：图中由石油获得相应产品的方法是分馏，属于物理变化，所得的各种产品是混合物。 （2）石油裂化是为了得到更多的汽油，裂化汽油可以使溴的四氯化碳溶液褪色，其原因是什么？ 提示：裂化汽油中含有烯烃，能与溴发生加成反应，可以使溴的四氯化碳溶液褪色。 1.有关煤、石油、天然气的综合利用，下列说法正确的是（　　） A.石油是由多种烃组成的混合物 B.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料 C.石油裂解的目的是提高轻质油的产量和质量 D.石油的分馏、煤的干馏是物理变化，煤的气化和煤的液化是化学变化 解析：A　A项，石油是由多种烃组成的混合物，正确；B项，水煤气是通过煤的气化得到的气体燃料，错误；C项，石油裂解的目的主要是获得短链不饱和烃，石油裂化的目的是提高轻质油的产量和质量，错误；D项，石油的分馏过程中没有新物质生成，属于物理变化，煤的干馏、煤的气化和煤的液化过程中均产生新物质，是化学变化，错误。 2.煤是“工业的粮食”，石油是“工业的血液”，有关煤和石油加工的说法正确的是（　　） A.煤的干馏产物主要是各类有机物 B.石油的裂解、分馏和煤的干馏都属于化学变化 C.煤焦油经过分馏可得到苯、甲苯等，说明煤中含有苯和甲苯 D.石油的裂化，说明长链烃在高温条件下可以分解为短链烃 解析：D　煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气、粗苯和焦炭等物质，其中焦炭居多，为无机物，A错误；石油的分馏属于物理变化，B错误；煤通过干馏得到苯、甲苯、二甲苯等有机物，但本身不含有苯等芳香烃，C错误；石油的裂化、裂解是在一定条件下将长链的烃断裂为短链的烃的过程，烃在高温条件下是可以分解的，且碳链越长越易分解，D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　⑥O2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：C　①分馏是利用沸点不同分离混合物；⑧苯加入溴水不发生反应，实际是萃取；⑨利用沸点不同分离出H2O，没有新物质生成，属于物理变化。 1.有关煤的叙述不正确的是（　　） A.煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质 B.煤是由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分 C.煤除了含有C元素外，还含有少量的N、H、S、O等元素 D.煤等化石燃料的储量有限，节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键 解析：B　该题主要考查煤的成分及利用，煤是由有机物和少量无机物组成的混合物，煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的成分。 2.（2024·盐城高一月考）石油是一种重要的化石燃料，通过石油的炼制。我们可以获得多种有机化合物。下列关于石油及其炼制的说法中错误的是（　　） A.石油是混合物 B.石油的分馏是物理变化 C.石油分馏得到的馏分是纯净物 D.通过裂解可以提高乙烯等短链烃的产量 解析：C　石油是多种烷烃、环烷烃和少量芳香烃的混合物，其成分因产地的不同而稍有不同，A正确；根据石油中各组分的沸点的不同，用加热的方法将各组分分离的操作为石油的分馏，是物理变化，B正确；石油的馏分仍为混合物，C错误；石油裂解的目的是为了获得“三烯”，即乙烯、丙烯和丁二烯等短链的烯烃，提高乙烯等的产量和质量，D正确。 3.重油裂化的主要目的是（　　） A.获得短链气态烃 B.生产更多的汽油 C.提高汽油品质 D.将直链烃转化为芳香烃 解析：B　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，B正确。 4.我国在“煤变油”技术上已取得了重大突破，达到5吨煤可以合成1吨成品油的水平。下列叙述错误的是（　　） A.煤的组成元素主要是碳，但煤是混合物 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：C　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。 5.将原煤作为燃料燃烧，既严重污染环境，效率又不高，因而国家大力提倡煤的综合利用。实施“煤变油”，其原理之一是先将煤与水蒸气制得水煤气（CO和H2），再催化合成甲醇或烃类等液态能源。 （1）用CO和H2合成甲醇的化学方程式是CO＋2H2CH3OH。 （2）用CO和H2合成烃（CnHm）的化学方程式是nCO＋H2CnHm＋nH2O。 （3）煤的气化和液化的优点是提高煤的燃烧效率，使煤变成清洁能源。 解析：根据题目中的信息，结合化学反应前后原子守恒写出化学方程式；优点是清洁和高效。 1.于谦在《咏煤炭》中写道：“凿开混沌得乌金，藏蓄阳和意最深，爝火燃回春浩浩，洪炉照破夜沉沉……”，下列有关说法错误的是（　　） A.煤的干馏是化学变化，煤的液化是物理变化 B.煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物 C.煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气 D.煤经过气化和液化可转化为清洁燃料 解析：A　煤的干馏是指煤在隔绝空气条件下加强热使之分解的过程，煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料，故煤的干馏和液化均是化学变化，A错误；煤是由多种有机物和无机物组成的复杂的混合物，主要成分为碳，B正确；煤中含硫，燃烧会产生大气污染物，故煤燃烧前的脱硫处理是为了防止污染空气，C正确；煤的气化是用煤来生产水煤气，煤的液化是用煤来生产甲醇等液态燃料，可转化为清洁能源，且提高了煤的利用率，D正确。 2.煤焦油中含有苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青等多种有机物。从煤焦油中分离出甲苯所采用的方法是（　　） A.干馏 B.分液 C.分馏 D.萃取 解析：C　分离互溶的液态有机物可以利用其沸点的差异，通过分馏加以分离，则C项正确。 3.下列属于煤的综合利用且说法正确的是（　　） A.煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物 B.将煤干馏制得煤焦油和焦炭 C.煤的气化和液化为物理变化 D.将煤变为煤饼作燃料 解析：B　煤是由有机化合物和无机化合物组成的复杂的混合物，经过干馏才能得到苯、甲苯、二甲苯等，可用分馏法将它们分离，A错误；将煤干馏制得煤焦油和焦炭属于煤的综合利用，B正确；煤的气化是煤与水蒸气的反应，属于化学变化，煤的液化分直接液化和间接液化，煤的直接液化是指煤与H2作用生成液体燃料，煤的间接液化是指将煤先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇，因此煤的液化属化学变化，C错误；将煤变为煤饼作燃料，不属于煤的综合利用，D错误。 4.《天工开物·作咸》中记载了天然气的开发和利用，“西川有火井，事奇甚，其井居然冷水，绝无火气，但以长竹剖开去节，合缝漆布，一头插入井底，其上曲接，以口紧对釜脐，注卤水釜中，只见火意烘烘，水即滚沸”。下列说法错误的是（　　） A.天然气的主要成分是CH4 B.海底可燃冰的成分为CH4·nH2O C.天然气属于化石能源 D.天然气燃烧时化学能全部转化为热能 解析：D　天然气的主要成分是甲烷，A正确；海底可燃冰是水合甲烷，成分为CH4·nH2O，B正确；天然气属于三大化石能源之一，C正确；任何能源转化不可能为百分之百，天然气燃烧时化学能不能全部转化为热能，还会转化为光能等能量，D错误。 5.下列转化不属于煤、石油、天然气的综合利用的是（　　） A.将煤干馏制得煤焦油和焦炭 B.用天然气作化工原料生产甲醇 C.将煤制成蜂窝煤作燃料 D.将石油分馏获得汽油、柴油等 解析：C　将煤干馏制得煤焦油和焦炭属于煤的综合利用，A项不符合题意；用天然气作化工原料生产甲醇属于天然气的综合利用，B项不符合题意；将煤制成蜂窝煤作燃料，不属于煤的综合利用，C项符合题意；石油分馏、裂化、裂解、催化重整都属于石油的综合利用，D项不符合题意。 6.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.温度计水银球和蒸馏烧瓶支管口下沿相平 解析：C　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。 7.蒸馏、分馏和干馏是化工生产的三种生产工艺，下列有关说法正确的是（　　） A.三种工艺均需采用加热和冷却装置 B.实验室中进行这三种操作时均需在烧瓶中进行 C.三种工艺均是物理变化过程 D.三种工艺均是化学变化过程 解析：A　蒸馏、分馏和干馏这三种工艺均需采用加热和冷却装置，蒸馏、分馏属于物理过程，干馏是化学过程，A正确，C、D错误；实验室中进行这三种操作时，蒸馏、分馏均需在蒸馏烧瓶中进行，而煤的干馏需要在耐高温的仪器中进行，B错误。 8.用石油裂化和裂解过程得到的乙烯、丙烯来合成丙烯酸乙酯的路线如下： 根据以上材料和你所学的化学知识回答下列问题： （1）由CH2CH2制得有机物A的化学反应类型是加成反应。 解析：CH2CH2与H2O发生加成反应，产物为CH3CH2OH。 （2）丙烯醛（CH2CHCHO）中含有的官能团为碳碳双键、醛基（填名称）。 解析：注意官能团有两个，碳碳双键和醛基。 （3）A与B合成丙烯酸乙酯反应的化学方程式是CH2CHCOOH＋CH3CH2OHCH2CHCOOCH2CH3＋H2O， 该反应的类型是取代反应（或酯化反应）。 解析：A与B分别含—OH和—COOH，它们可发生酯化反应生成丙烯酸乙酯。 （4）由石油裂解产物乙烯合成聚乙烯塑料的化学方程式是nCH2CH2􀰷CH2—CH2􀰻。 解析：乙烯生成聚乙烯为乙烯的加聚反应。 9.下列说法错误的是（　　） 石油分馏产品乙烯CH2BrCH2Br A.石油主要是由烃组成的混合物 B.①主要发生物理变化 C.②包括裂化、裂解等过程 D.③是加成反应，产物名称是二溴乙烷 解析：D　石油是由多种碳氢化合物组成的混合物，A正确；分馏是物理变化，B正确；由分馏产品得到乙烯发生了裂化、裂解，C正确；乙烯与溴发生加成反应得到1，2-二溴乙烷，D错误。 10.下列说法不正确的是（　　） A.煤油可由石油分馏获得，可用作燃料和保存少量金属钠 B.煤可与水蒸气反应制成水煤气，水煤气的主要成分为CO和H2 C.汽油、煤油、柴油和植物油都是碳氢化合物 D.以石油、煤和天然气为原料，可生产塑料、合成橡胶和合成纤维 解析：C　植物油是由C、H、O三种元素组成的有机物，不属于碳氢化合物。 11.（2024·天津部分区高一期末）以原油为原料生产有机高分子材料聚乙烯、聚丙烯的流程如图： 下列说法错误的是（　　） A.流程中①表示的加工方法是分馏 B.流程中②表示的加工方法是裂化、裂解 C.流程中③由丙烯生成聚丙烯的方程式为nCH3CHCH2 D.整个流程中只发生了物理变化 解析：D　原油通过分馏得到烃类混合物，烃类物质通过裂解得到小分子烯烃，烯烃通过加聚反应得到聚烯烃。流程中①表示的加工方法是分馏，A正确；流程中②是由烃类物质得到小分子物质，应该采用裂解和裂化的方法，B正确；丙烯生成聚丙烯的方程式为nCH3CHCH2，C正确；裂解和裂化生成新物质，属于化学变化，D错误。 12.丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃： C4H10C2H6＋C2H4 C4H10CH4＋C3H6 若丁烷的裂解率为90％，且裂解后两种烯烃的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合烃中的体积分数为（　　） A.11％ B.19％ C.40％ D.50％ 解析：B　设丁烷的物质的量为1 mol，则裂解的物质的量为0.9 mol，设生成物C2H6、C2H4均为x mol，CH4、C3H6均为y mol，由题意可得：28x＝42y，x＋y＝0.9，联立解得x＝0.54，y＝0.36，所以CH4的体积分数应为×100％≈19％。 13.石油不仅是重要的能源，还是化工产品的重要原料。石油分馏是将石油中几种不同沸点的混合物分离的一种方法，石油分馏塔的示意图如图，回答下列问题。 常见馏分的性质及主要用途如表（部分物质未列出）： 名称 碳氢化合物中 碳原子的数 沸点/℃ 主要用途 汽油 5～11 20～200 私家车燃料 煤油 11～16 175～275 飞机燃料 柴油 15～18 250～400 中巴、巴士、重型汽车及工厂燃料 润滑油 16～20 300～500 帮助机械零件的活动 重油 ＞20 ＞500 轮船、工厂、发电厂燃料 （1）石油属于混合物（填“纯净物”或“混合物”），石油分馏属于物理（填“物理”或“化学”）变化。 解析：石油是各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物，石油分馏是利用石油中各组分的沸点不同，用蒸发和冷凝的方法将它们分开的操作，属于物理变化。 （2）根据分馏塔的工作原理和各物质的沸点不同，填写馏分a、b最有可能的成分：a①（填序号，下同）；b②。 ①汽油　②煤油　③润滑油 解析：根据表格中给出的沸点范围可知，a为汽油，b为煤油。 （3）实验室进行石油蒸馏实验的装置如图所示。仪器甲的名称为直形冷凝管，冷凝水的进水口为Y（填“X”或“Y”），沸石的作用是防暴沸。 解析：根据仪器构造可知，甲为直形冷凝管。为充分冷凝蒸气，冷凝水应下进上出，所以进水口为Y。在加热液体混合物时，需要加沸石防止暴沸。 14.化石燃料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、石油和天然气。 解析：化石燃料包括煤、石油和天然气。 （2）请将对化石燃料进行综合利用的方法的名称填入下表的横线处。 序号 原料 方法 产品 ① 煤 干馏 出炉煤气、 煤焦油和焦炭 ② 石油 分馏 汽油 ③ 重油 裂化 煤油 解析：①通过煤的干馏可以得到出炉煤气、煤焦油和焦炭；②通过石油的分馏可以得到汽油；③通过重油的裂化可以得到煤油。 （3）由辛烷可制得一系列产品：C8H18C4H8＋X，则X是C4H10（填化学式）；X在催化剂、加热、加压的条件下可生成乙烯和乙烷，反应的化学方程式是C4H10C2H4＋C2H6。 解析：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，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＋H2O（g）CO＋H2；在此基础上，由水煤气可进一步合成甲醇（CH3OH），则在相同条件下合成甲醇所需的CO和H2的体积比是1∶2。 解析：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＋H2O（g）CO＋H2；在此基础上，由水煤气可进一步合成甲醇（CH3OH），反应的化学方程式为CO＋2H2CH3OH，则在相同条件下合成甲醇所需的CO和H2的体积比是1∶2。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $