2022年高二化学选修2寒假学业分层测评：08化学与资源开发利用 Word版含解析

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学业分层测评(八)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列说法正确的是(　　)A．煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是取之不尽的B．煤是由无机物和有机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳和氢两种元素C．石油主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素    D．煤和石油都是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的【解析】　煤、石油、天然气三大矿物燃料在地球上的蕴藏量是有限的，不是取之不尽的，A错；煤主要含有碳元素，而不是碳和氢两种元素，B错；C正确；石油是由古代动植物遗体在地壳中经过非常复杂的变化形成的，D不确切。【答案】　C2．下列说法正确的是(　　)A．把煤加强热使之分解的过程叫干馏B．煤的干馏属于化学变化C．煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源，主要存在于煤干馏所得的焦炉气中D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来【解析】　煤的干馏是将煤隔绝空气加强热的过程，选项A中没有强调“隔绝空气”这个重要条件，因此是错误的；煤干馏时发生了分解反应，是化学变化，故选项B正确；煤高温干馏的产物主要是焦炭，同时得到焦炉气、煤焦油、粗氨水等，焦炉气的主要成分是H2和CO等气体，芳香烃主要存在于煤焦油中，故选项C不正确；煤经过干馏发生复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质，煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物，煤焦油在170 ℃以下蒸馏出来的馏出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以不能说煤中含有苯和甲苯，故选项D不正确。【答案】　B3．下列说法中，不正确的是(　　)A．石油化学工业是以石油为原料，既生产石油产品又生产化学品的石油加工业B．石油的催化裂化既能提高汽油产量，又能提高汽油的质量C．石油的裂解和裂化都是化学变化，但二者的目的不一样D．烷烃在裂解过程中既可发生断链裂解又可发生脱氢裂解【解析】　石油化学工业的原料是石油和天然气，因此A不正确。石油催化裂化既能提高汽油产量又能提高汽油质量，裂解是深度裂化，以获取化工原料——乙烯、丙烯、丁烯为生产目的，故B、C均正确。烷烃裂解方式主要有两种，即断链和脱氢，可表示为Cm＋nH2(m＋n)＋2―→CnH2n＋CmH2m＋2，CnH2n＋2―→CnH2n＋H2，故D正确。【答案】　A4．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。下列叙述：①天然气与煤、石油相比是较洁净的能源　②等质量的CH4和CO2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　④甲烷可用于制造合成氨的原料气　⑤用甲烷可生成CCl4　⑥甲烷易完全燃烧，故燃烧甲烷时不必保持空气流通。其中正确的是(　　)A．①②③　　　　 B．③④⑤C．①②④⑤  D．①②③④⑤【解析】　天然气燃烧主要产生CO2和H2O，对环境污染小，与煤、石油相比是比较清洁的能源；等质量的CH4和CO2相比，前者的物质的量大，由题给信息知产生的温室效应前者大；燃烧天然气对形成酸雨没有影响；甲烷和氯气在光照条件下可以发生取代反应；甲烷燃烧时若空气不流通可能会发生爆炸。【答案】　C5．工业上获得乙烯和丙烯的方法是(　　)A．石油分馏  B．煤的干馏C．石蜡催化裂化  D．重油裂解【解析】　裂解是指石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等各种短链气态烃和少量液态烃的过程。【答案】　D6．煤是重要的能源和化工原料，直接燃烧既浪费资源又污染环境。最近，某企业利用“煤粉加压气化制备合成新技术”，让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量≥90 %)，把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是(　　)①煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化　②煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有物理变化　③该技术实现了煤的清洁利用　④该技术实现了煤的高效利用A．①②③　　　　　 B．①②④C．①③④  D．②③④【解析】　煤粉加压气化法是让煤变成以CO和H2为主要成分的合成气，此过程涉及化学变化和物理变化，减少了污染，提高了煤的利用率。【答案】　C7．观察下图，下列叙述错误的是(　　)A．图示实验中发生了化学变化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，可还原氧化铜   D．试管A中产生浓的白烟【解析】　此题考查有关煤的干馏及其干馏产物的知识。煤的干馏是煤在隔绝空气的条件下加强热的过程，它发生了复杂的物理、化学变化；煤的干馏有NH3生成，NH3易溶于水而呈碱性，故pH>7；同时煤干馏还生成了煤焦油，它的化学成分主要为苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘、沥青等的混合物，是难溶于水的黏稠状液体；干馏的气态产物中有H2、CO，具有还原性，可以还原氧化铜，因此选项A、B、C均正确，叙述错误的是D。【答案】　D8．利用合成气(H2＋CO)生产汽油、甲醇和氨等已经实现了工业化，合成气也可转化成醛、酸、酯等多种产物。下列表述正确的是(　　)①以合成气为原料的反应都是化合反应　②改变合成气中CO与H2的体积比，可以得到不同产物③合成气的转化反应需在适当的温度和压强下通过催化完成　④从合成气出发生产液态烃或醇类有机物是实现“煤变油”的有效途径　⑤以合成气为原料的反应产物中不可能有烯烃或水A．①②④  B．②③④C．②④⑤  D．③④⑤【解析】　以合成气为原料的反应不一定都是化合反应，①错；以合成气为原料的反应产物中可能有烯烃和水，这可通过题设条件来判断，⑤错。【答案】　B9．下图是石油分馏塔的示意图。a、b、c三种馏分中(　　)A．a的沸点最高B．b的熔点最低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】　从分馏塔各个出口出来的馏分都为混合物。易挥发的沸点较低，较轻的馏分先出来，在最高处，其相对分子质量较低。分馏塔中出口越低，分馏出的馏分的沸点越高、相对分子质量越大。故A、B、D错误。【答案】　C10．下列说法中正确的是(　　)①煤是各种芳香烃组成的混合物　②煤燃烧时，会产生大量二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等污染物③煤是以单质碳为主的复杂混合物　④以煤为主要原料，不仅可以合成甲醇，还可以加工成高级汽油A．①②　 B．①③　C．②④　 D．③④【解析】　煤本身是由多种组成复杂、分子结构庞大的有机物所组成的，因此①③是错误的；煤燃烧会产生大量的二氧化硫等污染物，所以②正确，④正确。【答案】　C[能力提升]11．已知煤的部分结构模型如右图所示：(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得________烃的重要来源。(2)我国大约70 %的煤是直接用于燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的____________等气体物质，造成严重的大气污染。(3)“型煤”技术不仅可以减少87 %的废气排放量，烟尘排放量也可减少80 %，致癌物苯并[a]芘的排放量也减少，同时节煤20 %～30 %。“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐。下列物质中适宜于作固硫剂的是________(填字母)。A．氯化钙  B．氧化钙C．硫酸钙  D．氢氧化钙(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程：______________________________________________。(5)除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有________、________、________等。【解析】　(1)煤结构中含有较多的苯环，隔绝空气给煤加热可以使它分解，从而获得芳香烃。(2)煤结构中含有S和N，所以直接燃烧煤能产生SO2和氮氧化物，污染环境。(3)煤燃烧产生SO2，固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐，所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙。固硫反应为：SO2＋CaOCaSO3,2CaSO3＋O22CaSO4，Ca(OH)2＋SO2===CaSO3＋H2O,2CaSO3＋O22CaSO4。(4)若利用石灰石作固硫剂，则发生的反应可表示为：CaCO3CaO＋CO2↑，2CaO＋2SO2＋O22CaSO4。 (5)煤的干馏、气化和液化是提高煤的利用价值的常用方法。【答案】　(1)芳香　(2)二氧化硫、氮氧化物　(3)BD(4)CaCO3CaO＋CO2↑，2CaO＋2SO2＋O22CaSO4(5)煤的干馏　气化　液化12．石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。(1)石油分馏时，在不断向________(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品，该过程为_____________________________________操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、________和加氢裂化，裂化的目的是提高________的产量。(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒________进行燃烧的过程。(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________存在下与________作用生成液体燃料的过程。【解析】　(1)石油的分馏是在分馏塔中进行的，该过程为连续操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化，裂化的目的是提高轻质燃料油(或汽油)的产量。(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和硫的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程。(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下，使煤与氢气作用生成液体燃料的过程。【答案】　(1)分馏塔　连续　(2)催化裂化　轻质燃料油(或汽油)　(3)硫(或S)　浮动　(4)催化剂　氢气(或H2)13．气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径。煤的气化的主要反应是：C＋H2O(g)CO＋H2，CO和H2的混合气体是合成多种有机物的原料气，研究由CO、H2合成有机物的化学称为一碳化学。下图是合成某些物质的路线图：其中，D易溶于水，且与CH3COOH互为同分异构体，F分子中的碳原子数是D中的3倍，H经催化氧化可得到G。请回答下列问题：(1)写出下列物质的结构简式：A：________________________，H：____________，指出A和H的关系：__________________。(2)写出下列反应的化学方程式：①CH3COOH＋E―→F：__________________________；②D与新制氢氧化铜共热：___________________________。【解析】　由D与CH3COOH互为同分异构体，故分子式为C2H4O2，D能和H2反应，E和CH3COOH发生酯化反应生成F，故D的结构简式为HOCH2CHO，E为HOCH2CH2OH。由ABC的衍变关系，可知A为CH3OH，C为HCOOH，故H应为CH3CH2CH2CH2OH。因H可催化氧化生成G，故G为CH3CH2CH2CHO。【答案】　(1)CH3OH　CH3CH2CH2CH2OH　同系物(2)①2CH3COOH＋HOCH2CH2OHCH3COOCH2CH2OOCCH3＋2H2O②HOCH2CHO＋2Cu(OH)2HOCH2COOH＋Cu2O↓＋2H2O14．双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。生产双氧水常采用蒽醌法，其反应原理和生产流程如图所示： A．氢化釜  B．过滤器C．氧化塔  D．萃取塔E．净化塔  F．工作液再生装置G．工作液配制装置生产过程中，把乙基蒽醌溶于有机溶剂配制成工作液，在一定的温度、压力和催化剂作用下进行氢化，再经氧化、萃取、净化等工艺得到双氧水。回答下列问题：(1)蒽醌法制备H2O2理论上消耗的原料是________，循环使用的原料是________，配制工作液时采用有机溶剂而不采用水的原因是________________________________________________________________________________________________________。(2)氢化釜A中反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________。进入氧化塔C的反应混合液中的主要溶质为________。(3)萃取塔D中的萃取剂是________，选择其作萃取剂的原因是________________________________________________________________________________________________________。(4)工作液再生装置F中要除净残留的H2O2，原因是________________________________________________________________________________________________________。(5)双氧水浓度可在酸性条件下用KMnO4溶液测定，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________。一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm－3)，其浓度为________mol·L－1。【解析】　(1)由反应原理可知，蒽醌法制备H2O2理论上消耗的原料是H2和O2，循环使用的原料是乙基蒽醌。乙基蒽醌是有机物，难溶于水，易溶于有机溶剂，故配制工作液时采用有机溶剂而不是水。(2)由反应原理可知，氢化釜A中发生的反应为(3)由生产流程图可知，双氧水在萃取液中，根据萃取剂的选择原则(与原有机溶剂互不相溶，且H2O2易溶于其中)且乙基蒽醌不溶于水，萃取塔D中的萃取剂应是水。(4)H2O2不稳定，易分解生成O2，O2在氢化釜中与H2反应，易发生爆炸。(5)酸性KMnO4溶液具有强氧化性，能将H2O2氧化为O2，反应的离子方程式为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋5O2↑＋8H2O。1 L质量分数为27.5%的双氧水中H2O2的物质的量为≈8.9 mol，故其浓度为8.9 mol·L－1。【答案】　(1)氢气和氧气　乙基蒽醌　乙基蒽醌(乙基氢蒽醌)不溶于水，易溶于有机溶剂(3)水　H2O2溶于水被水萃取，乙基蒽醌不溶于水(4)H2O2分解放出氧气，与氢气混合，易发生爆炸(5)2MnO＋6H＋＋5H2O2===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑　8.9