2012年高考化学一轮复习：天然气 石油和煤的综合利用

I、课标要求

能说出天然气、石油液化气、汽油的组成，认识它们在生产，生活中的应用

II、考纲要求

了解天然气、石油液化气、汽油的主要组成及其应用

III、教材精讲

1．天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出， 天然气蕴藏在地下约3000— 4000米之多孔隙岩层中，主要成分为甲烷。

2．石油的组成及其分馏产品

成分：石油是烷烃、环烷烃和芳香烃组成的复杂的混合物，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，较高沸点的烃再汽化，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。这种方法就是叫做馏分。每一种馏分仍然是多种烃的混合

石油分馏的各种成分

石油分馏产品的沸点与成分

[来源:Z+xx+k.Com]

 ③裂解与裂化。裂化是为了提高汽油的产量和质量，产品是裂化汽油，其中含有烯烃不能做溶剂;而裂解采用比裂化更高的温度，是为了获得大量的不饱和气体产物。裂化温度一般不超过500℃，而裂解温度一般是在700～1000℃，所以裂解就是深度裂化。裂解的目的是为了获取石油化工原料---工业“三烯”---乙烯、丙烯、1，3-丁二烯，裂解的原料是重油、石油气等。

④石油化工：把石油产品作原料经裂解等过程制得基础有机原料，进而生产大量化工产品。在石油化工业，常把乙烯的产量作为衡量石油化工业发展水平的标志。

3．煤及其综合利用

煤是有机物、无机物组成的复杂的混合物。

煤的干馏   将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏

表一  煤干馏的主要产品和用途

例1  某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、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

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。汽油的主要成分为C5～C11的烷烃，柴油的主要成分为C15～C18的烷烃，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。选C。

例2  在沥青中含稠环芳香烃，其中偶数个苯环的可视为同系物。如：

此顺推还有D、E、F……等，在该系列化合物中含碳的最大质量分数是：

(A)100%      (B)93.75%      (C)56%      (D)97.3%

解析  根据题意，应先找出这一类化合物的规律，A的分子式为C10H8，B为C16H10，C为C22H12。故这一类化合物的通式为C6n+4H2n+6，从通式可知n值越大，含碳量越高，故最大含碳量＝当n→∞时最大含碳量＝＝×100%＝97.3%。故选(D)。

例3  在密闭容器中，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。若丁烷的裂解率为90%，求裂解后混合气体的平均相对分子质量。

＝0.1mol  (0.9-x)mol  (0.9-x)mol

则n(总)＝0.1+2x+2(0.9-x)＝1.9(mol)

由质量守恒知：m(总)＝m(丁烷)＝58(g)  则＝＝＝30.5

答案：30.5

Ⅴ、跟踪训练

一、选择题（单选题）

1．近来来我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是        （　　）

A.提高汽油燃烧效率         B. 降低汽油成本        

C. 避免 铅污染大气 　    D.铅资源短缺

2．已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大。

下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是较洁净的能源；②等质量的CH4和CO4产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是 　　　      (     )

A．①②③        B.只有①            C.①和②        D．只有③    

3．汽车尾气（含有烃类、CO、NO和SO2等）是城市空气的主要污染源。治理方案是在汽车排气管上加装“催化转化器”，它使CO和NO反应生成可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。下列说法中错误的是

A、CO和NO反应的化学方程式为2CO + 2NO = 2CO2 + N2

B、此方法的缺点是由于CO2的增多，会大大提高空气的酸度；

C、汽车改用天然气为燃料或开发氢能源，都会减少对空气的污染；

D、CO、NO均可与人体内血红蛋白结合而使人中毒。

4．管道煤气的主要成分是H2、CO和少量的甲烷。相应的热化学反应方程式为：

    2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；           △H=-571.6kJ／mol

    2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)；          △H=-566kJ／mol

    CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l)；  △H=-0.3kJ／mol

当使用管道煤气的用户改用天然气后，在相同条件下燃烧等体积的燃气，理论上所获得的热值，后者大约是前者的多少倍

A．0.8           B．1.3               C．1.6                D．3.l

5.下列有关石油加工的叙述中，不正确的是(    )

A.石油分馏所得的馏分仍是混合物                

B.石油裂化的原料是石油分馏产品，包括石油气

C.石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油        

D.石油裂解的原料是石油分馏产品，包括石油气

二、选择题（每小题有一个或两个选项符合题意）

天然气、沼气、坑道气、瓦斯气的主要成分为CH4，CH4是仅由碳、氢组成的烃。它是最简单的有机物，也是含氢量最大的化合物。沼气净化后得到的甲烷可以制取CCl4和炭黑的化工材料。

据此回答下列3-5题：                            

6．实验室制取甲烷可表示为：CH3COONa+NaOH         NaCO3+ CH4 

下列有关反应中添加CaO作用说法正确的是：

A.吸收水分使反应易于进行    B.使NaOH与玻璃SiO2的反应减慢

C.使反应物结块，阻止分散    D.不利于CH4从混合物中逸出

7．在煤矿的矿井里容易发生瓦斯爆炸事件，所以必须采取安全措施，如通风、严禁烟火等，而且要随时检测瓦斯的体积分数。空气中含甲烷5%-15%(体积分数)，点燃就会发生爆炸。发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积分数是：

A.5%             B.9.5%            C.10%            D.15%

8．天然气和液化石油气(主要成分为高碳烷烃)燃烧的化学方程式分别为：

CH4+2O2    CO2+2H2O       C3H8+5O2        3CO2+4H2O

现有一套以天然气为燃气的灶具，今改烧液化石油气，应采取的正确措施是：

A. 减少空气的进入量，增大石油进入量           

B.两种气体量都减少

C.增加空气的进入量，也增大石油进入量         

D.增加空气的进入量，或减少石油进入量

阅读下面一段文字材料，回答第22-24题

为了减少煤燃烧时对环境造成的污染，人们一方面改善燃煤技术；另一方面，设法把煤转化成清洁的燃料。

碳燃烧时既可以使用空气，也可以使用氧气，但得到的煤气的成分、热值及用途都不同，分别叫做低热值气和中热值气。中热值气在适当催化剂作用下，又可以转变成高热值气。

              碳在空气中燃烧    成分：一氧化碳、氢气、相当量的氮气

低热值气                                       特点与用途：热值较低、用作冶金、机械工业的燃料气煤气化

             碳在氧气中燃烧                   成分：一氧化碳、氢气、少量的甲烷

                                               热值气  特点与用途：热值较高，可以短距离输送。用作居民使用煤气，也可以用于合成氨、甲醇等

反应方程式a

                                              高热值气(合成天然气)         主要成分：A

                                               特点与用途：热值很高，可以长距离输送。

合成气

9．某地工业基础薄弱，没有高级的分馏设备,则可以利用外地产生的出炉煤气发展的化学工业是

A.无机化肥加工工业                B.橡胶合成工业

C.高热值甲烷工业                  D.炸药合成工业

10．在煤气化合成图中，化学方程式a与高热值气A的主要成分各代表

A. CO+3H2 催化剂  CH4+H2O  CH4      B. C+2H2 催化剂  CH4  CH4

C.2C+2H2 催化剂   C2H4  C2H4                 D. 2CO+4H2 催化剂   C2H4+2H2O  C2H4

11．在煤气化合成中，可以产生一种化工原料B，其可以作为一种水果的催熟剂，在工业中，它可以由C在催化剂的作用下裂解而成，又得到另一种化工原料——乙烷，假定C的裂解率为50%，标准状况下，1.5体积裂解后的混合气体和10体积的氧气完全燃烧，恢复到标准状况时，气体体积是

   A.7.5体积         B.8体积           C.7体积         D.9体积

12、 C8H18经多步裂化，最后完全转化为C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五种气体的混合物。该混合物的平均相对分子质量可能是(    )

A.28            B.30                C.38             D.40

三、

13.“汽车尾气污染”问题已备受世人的关注。汽车汽油(辛烷C8H18)引擎若采用电 火花去点燃汽缸中的燃料和空气混合物，汽缸内发生燃烧，燃烧是急速而猛烈的，温度很高。当活塞从汽缸里往外推出时，燃烧的气体跟着在不到百分之一秒的时间内受到膨胀和冷却，因此燃料必有一部分来不及燃烧或不完全氧化。

(1)根据你所学的知识写出汽缸内可能发生的反应的化学方程式。

(2)假设辛烷在汽缸内完全燃烧，则空气质量与辛烷质量之比x值是                 。

(3)若空气质量与辛烷质量之比大于x值，则汽车尾气中有害气体含量较多的是          ；若空气质量与辛烷质量之比小于x值，则汽车尾气中有害气体含量较多的是          。

14．（8分）实验室在提纯化学试剂时常采用减压蒸馏．

回答下列问题：

（1）减压蒸馏适用于蒸馏出（　）

A．沸点较高（如沸点高于150℃）的物质 　　

B．沸点较低（如沸点低于150℃）的物质

C．热不稳定、易热分解的物质           　　

D．热稳定、不易热分解的物质

（2）减压蒸馏的简单装置如下图所示，整个系统由克氏（Claisen）蒸馏烧瓶、冷凝管、收集器、抽气（真空泵）装置、接口等部分组成．在开始蒸馏之前，必须对减压蒸馏装置进行_______________检查．

（3）将欲纯化的化学试剂加入烧瓶中，加入量为烧瓶容量的________（填2/3或1/2），烧瓶浸入加热浴的深度，务必使瓶内被蒸馏物质的液面________（填高于或低于或等于）加热浴的液面．

（4）然后先将________（填A或B或C或D），再________（填A或B或C或D），当蒸馏成分在希望的沸点被蒸馏完毕时，或者蒸馏过程需要中断时，应当先________（填A或B或C或D），再________（填A或B或C或D）．

　　A．移开加热浴将体系冷却                      　　               B．开始加热

　　C．缓缓解除系统真空，让空气进入装置内待恢复常压后关闭真空泵 　　D．将体系抽成减压状态

选择题（单选题）

1、C  2、C 3、B  4、D  5、B

二、6、AB  7、B、8、D9、A  10、A  11、A  12、BC

5.(1) (1)2C8H18+17O2    16CO+18H2O(不完全)

2C8H18+25O2          16CO2+18H2O(完全)

   2CO+O2=2CO2

        高温

N2+O2====2NO

    高压

2NO+O2===2NO2

2NO2==N2O4     (3分)

  (2)14.7  (3)NOx(或NO、NO2)、CO.

14．（1）AC　（2）装置是否密封　（3）1/2，低于　（4）D，B，A，C，加入量为烧瓶容量的一半，然后将体系抽成减压状态，并开始加热．烧瓶浸入加热浴的深度，务必使瓶内被蒸馏物质的液面低于加热浴的液面．特别是在蒸馏高沸点物质时，烧瓶应当尽量浸深一些．减压蒸馏时，常常由于存在低沸点溶剂而产生泡沫，需要在开始蒸馏时在低真空度条件下将这些低沸点溶剂蒸馏除去，然后再徐徐提高真空度．真空度的高低取决于装置内液体样品的蒸气压．馏出之前的冷却效果必须良好，否则难以提高系统的真空度．　当蒸馏成分在希望的沸点被蒸馏完毕时，或者蒸馏过程需要中断时，应当停止加热，移开加热浴，待冷却后，缓缓解除系统真空，让空气进入装置内以恢复常压后关闭真空泵．