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高考化学 考点51 煤、石油和天然气的综合利用学案（含解析）
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这是一份高考化学 考点51 煤、石油和天然气的综合利用学案（含解析），共6页。
1．煤的综合利用
（1）煤的组成
（2）煤的加工
2．石油的综合利用
（1）石油的组成：多种碳氢化合物组成的混合物，所含元素以C、H为主。
（2）石油的加工
3．天然气的综合利用
（1）天然气是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，它的主要成分是甲烷。
（2）天然气与水蒸气反应制取H2的化学方程式为CH4＋H2OCO＋3H2。
考向 化石燃料的组成及综合应用
典例1 下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是
A．煤的干馏是将煤在空气中加强热使之分解的过程
B．煤的气化是将其通过物理变化转化为气态的过程
C．天然气除了作燃料之外，还可用于合成氨
D．将石蜡油（液态烷烃混合物）加强热分解，生成的气体都是烷烃
【答案】C
【解析】A项，煤的干馏必须将煤隔绝空气加强热；煤的气化和液化都是化学变化，B错误；CH4可以转化为H2，用于合成氨，C正确；石蜡油加强热分解，可以生成乙烯等，D错误。
1．下列说法不正确的是
石油分馏产品乙烯1，2-二溴乙烷
A．石油是由烃组成的混合物
B．①主要发生物理变化
C．②是石油的裂化、裂解
D．③属于取代反应
【答案】D
【解析】由乙烯得1，2-二溴乙烷属于加成反应。
化学中的“三馏”“两裂”比较
（1）化学中的“三馏”
（2）化学中的“两裂”
1．某混合气体通过溴水，溴水褪色，再通过灼热的氧化铜，氧化铜由黑色变为红色，再通过无水硫酸铜白色粉末，无水硫酸铜变为蓝色，再通过澄清的石灰水，石灰水由澄清变浑浊再变澄清，最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈淡蓝色，则混合气体是
A．水煤气 B．焦炉气
C．石油液化气 D．髙炉煤气
【答案】B
【解析】水煤气的成分是氢气和一氧化碳； 焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳；石油液化气主要含4个碳原子以下的烷烃等饱和烃；高炉煤气主要成分是CO、CO2等。从题给信息分析该混合气体含有使溴水褪色的气体，含有还原性气体，满足题给条件的只有B项。
2．煤是工业的粮食，石油是工业的血液。下列关于煤和石油的说法中错误的是
A．煤中含有苯和甲苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来
B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．石油裂解主要目的是得到短链的不饱和烃
D．煤的气化与液化都是化学变化
【答案】A
【解析】煤中不含有苯、甲苯，它们是煤在干馏时经过复杂的化学变化产生的，A错误；含C18的烷烃经催化裂化可得到汽油，B正确；石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃作化工原料，C正确；煤的气化是煤形成H2、CO等气体的过程，煤的液化是将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2、CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品，都属于化学变化，D正确。
3．如图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。装置内发生的主要反应中不含
A．化合反应
B．分解反应
C．置换反应
D．氧化还原反应
【答案】C
【解析】装置内没有单质出现，故不存在置换反应。化合反应为SO2+CaOCaSO3，分解反应为CaCO3CaO +CO2↑，氧化还原反应为2CaSO3 +O22CaSO4。
4．绿水青山就是金山银山。下列有关说法不正确的是
A．“煤改气”中的“气”指的是水煤气
B．“煤改电”可以减少SO2和粉尘等污染物的排放，有利于提高空气质量
C．煤经过干馏后可获得苯等化工原料
D．集中用燃煤发电，再利用输送的电能，一定程度上减少了环境污染
【答案】A
【解析】“煤改气”中的“气”指的是天然气，A错误；“煤改电”减少了煤燃烧时产生的酸性污染气体如SO2等及粉尘的排放，B正确；煤经过干馏后可获得洁净燃料和多种化工原料，如苯等，C正确；燃煤电厂的集中发电、集中处理，一定程度上可减少环境污染，D正确。
5．下列关于石油、煤的说法不正确的是
①石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物
②煤油可由石油分馏获得，可用作燃料或用于保存少量金属钠
③乙烯、聚乙烯和苯分子中均含有碳碳双键
④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量；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
A．①③ B．①②
C．②③D．③④
【答案】A
【解析】石油分馏获得的汽油、煤油等产品均为混合物，①错误；只有乙烯中含碳碳双键，③错误。
6．石油裂解是一个复杂的过程，其产物为混合物。例如：
下列说法中不正确的是
A．M的分子式为H2，N的分子式为C5H8
B．可用溴水区别和
C．等质量的和完全燃烧时耗氧量相同
D．C4H6可以是烯烃也可以是炔烃
【答案】C
【解析】和分子式不相同，最简式不相同，故等质量的两种物质完全燃烧时耗氧量不同。
7．"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
【答案】B
【解析】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或液化后使用是合理的，B项错误，A、C项正确；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，D项正确。
8．发展循环经济应当在技术可行、经济合理和有利于节约资源、保护环境的前提下，按照减量化优先的原则实施。下列说法有悖于循环经济的是
A．将有机垃圾转化为气态燃料
B．大力开采石油、煤、天然气满足社会生产需要而加快经济发展
C．将1 ml CH4转化为4 ml H2用于合成氨
D．CO、CH3OH和C3H4合成CH2=C(CH3)COOCH3
【答案】B
【解析】环境污染的治理需结合元素及其化合物的性质，不能带来新的污染，不能采用“以毒攻毒”的方法，最好将污染控制在源头，尽量少产生或不产生有害物质，还可采用回收再利用的方法以节约资源、保护环境。大力开采化石燃料不符合绿色化学发展要求，应加快新能源、新材料的开发和利用。对于天然气化工产生的H2的量要特别注意生成的1 ml C最多还可产生2 ml H2，原子经济题目要由相关概念进行分析和计算。根据反应CO+CH3OH +C3H4CH2C(CH3)COOCH3，可知其原子利用率为100%，符合循环经济理念。
【备注】不理解天然气化工涉及到的CH4分解生成H2、C，忽视生成的C还可继续合成H2而错选C。1 ml CH4高温裂解可得2 ml H2和1 ml C，1 ml C又可与水蒸气反应得到1 ml CO和1 ml H2，1 ml CO还可得到1 ml H2，使CH4生产H2的量达到最大值，符合循环经济理念。不能根据CO、CH3OH和C3H4与CH2C(CH3)COOCH3进行比较并根据原子经济概念进行判断而错选D。
1．[2018江苏卷]CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是
A．光合作用B．自然降雨
C．化石燃料的燃烧D．碳酸盐的沉积
【答案】C
【解析】A项，光合作用消耗CO2，光合作用的总方程式可表示为6CO2+6H2OC6H12O6+6O2，光合作用会引起大气中CO2含量下降；B项，自然降雨时H2O会与少量CO2反应生成H2CO3，不会引起CO2含量的上升；C项，化石燃料指煤、石油、天然气，煤、石油、天然气中都含C元素，C元素燃烧后生成CO2，化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升；D项，碳酸盐沉积指由形成于海洋或湖泊底部的粒装泥状碳酸盐矿物及其集合体，通过生物作用或从过饱和碳酸盐的水体中直接沉淀，水体中生物活动消耗CO2，有利于碳酸盐沉积，碳酸盐沉积不会引起大气中CO2含量上升；化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升，答案选C。
点睛：本题考查化学与环境保护、低碳经济等，掌握化石燃料的成分是解题的关键。
2．[2017新课标Ⅲ]化学与生活密切相关。下列说法错误的是
A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
【答案】C
【解析】A．通常将大气中直径不大于2.5μm的悬浮颗粒物称为PM2.5，故A正确；B．绿色化学的核心就是从源头上杜绝污染，故B正确；C．燃煤燃烧产生SO2和CO2，其中CaO可以和SO2结合生成CaSO3，并最终氧化为CaSO4，而CO2在高温下不能与CaO结合生成CaCO3，则加入CaO可减小SO2的排放，但不能减小CO2的排放，故C错误；D．目前推广使用的清洁燃料有天然气和液化石油气，故D正确。答案选C。
3．[2016新课标Ⅱ]下列有关燃料的说法错误的是
A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一
B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染
D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一
【答案】B
【解析】A．温室气体包括CO2、CH4等气体，A项正确；B．化石燃料完全燃烧产生大量CO2气体及SO2气体等，大气中CO2含量过高会导致温室效应等环境问题，SO2会导致酸雨，B项错误；C．液化石油气中主要含烃类，燃烧生成水和二氧化碳，是一种比较清洁的能源，所以以液化石油气代替燃油可减少大气污染，C项正确；D．CO是有毒气体，则燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一，D项正确；答案选B。
方法
过程
目的
分馏
把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物
获得汽油、煤油、柴油等轻质油
裂化
把相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃
得到更多的汽油等轻质油
裂解
深度裂化，产物呈气态
得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料
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
名称
裂化
裂解
定义
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
在高温下，使具有长链的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
目的
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
获得短链烃
1．煤的综合利用
（1）煤的组成
（2）煤的加工
2．石油的综合利用
（1）石油的组成：多种碳氢化合物组成的混合物，所含元素以C、H为主。
（2）石油的加工
3．天然气的综合利用
（1）天然气是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料，它的主要成分是甲烷。
（2）天然气与水蒸气反应制取H2的化学方程式为CH4＋H2OCO＋3H2。
考向 化石燃料的组成及综合应用
典例1 下列关于煤、石油和天然气的说法正确的是
A．煤的干馏是将煤在空气中加强热使之分解的过程
B．煤的气化是将其通过物理变化转化为气态的过程
C．天然气除了作燃料之外，还可用于合成氨
D．将石蜡油（液态烷烃混合物）加强热分解，生成的气体都是烷烃
【答案】C
【解析】A项，煤的干馏必须将煤隔绝空气加强热；煤的气化和液化都是化学变化，B错误；CH4可以转化为H2，用于合成氨，C正确；石蜡油加强热分解，可以生成乙烯等，D错误。
1．下列说法不正确的是
石油分馏产品乙烯1，2-二溴乙烷
A．石油是由烃组成的混合物
B．①主要发生物理变化
C．②是石油的裂化、裂解
D．③属于取代反应
【答案】D
【解析】由乙烯得1，2-二溴乙烷属于加成反应。
化学中的“三馏”“两裂”比较
（1）化学中的“三馏”
（2）化学中的“两裂”
1．某混合气体通过溴水，溴水褪色，再通过灼热的氧化铜，氧化铜由黑色变为红色，再通过无水硫酸铜白色粉末，无水硫酸铜变为蓝色，再通过澄清的石灰水，石灰水由澄清变浑浊再变澄清，最后剩余气体在空气中点燃，火焰呈淡蓝色，则混合气体是
A．水煤气 B．焦炉气
C．石油液化气 D．髙炉煤气
【答案】B
【解析】水煤气的成分是氢气和一氧化碳； 焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳；石油液化气主要含4个碳原子以下的烷烃等饱和烃；高炉煤气主要成分是CO、CO2等。从题给信息分析该混合气体含有使溴水褪色的气体，含有还原性气体，满足题给条件的只有B项。
2．煤是工业的粮食，石油是工业的血液。下列关于煤和石油的说法中错误的是
A．煤中含有苯和甲苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来
B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C．石油裂解主要目的是得到短链的不饱和烃
D．煤的气化与液化都是化学变化
【答案】A
【解析】煤中不含有苯、甲苯，它们是煤在干馏时经过复杂的化学变化产生的，A错误；含C18的烷烃经催化裂化可得到汽油，B正确；石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃作化工原料，C正确；煤的气化是煤形成H2、CO等气体的过程，煤的液化是将煤与H2在催化剂作用下转化为液体燃料或利用煤产生的H2、CO通过化学合成产生液体燃料或其他液体化工产品，都属于化学变化，D正确。
3．如图是某燃煤发电厂处理废气的装置示意图。装置内发生的主要反应中不含
A．化合反应
B．分解反应
C．置换反应
D．氧化还原反应
【答案】C
【解析】装置内没有单质出现，故不存在置换反应。化合反应为SO2+CaOCaSO3，分解反应为CaCO3CaO +CO2↑，氧化还原反应为2CaSO3 +O22CaSO4。
4．绿水青山就是金山银山。下列有关说法不正确的是
A．“煤改气”中的“气”指的是水煤气
B．“煤改电”可以减少SO2和粉尘等污染物的排放，有利于提高空气质量
C．煤经过干馏后可获得苯等化工原料
D．集中用燃煤发电，再利用输送的电能，一定程度上减少了环境污染
【答案】A
【解析】“煤改气”中的“气”指的是天然气，A错误；“煤改电”减少了煤燃烧时产生的酸性污染气体如SO2等及粉尘的排放，B正确；煤经过干馏后可获得洁净燃料和多种化工原料，如苯等，C正确；燃煤电厂的集中发电、集中处理，一定程度上可减少环境污染，D正确。
5．下列关于石油、煤的说法不正确的是
①石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物
②煤油可由石油分馏获得，可用作燃料或用于保存少量金属钠
③乙烯、聚乙烯和苯分子中均含有碳碳双键
④石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量与质量；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
A．①③ B．①②
C．②③D．③④
【答案】A
【解析】石油分馏获得的汽油、煤油等产品均为混合物，①错误；只有乙烯中含碳碳双键，③错误。
6．石油裂解是一个复杂的过程，其产物为混合物。例如：
下列说法中不正确的是
A．M的分子式为H2，N的分子式为C5H8
B．可用溴水区别和
C．等质量的和完全燃烧时耗氧量相同
D．C4H6可以是烯烃也可以是炔烃
【答案】C
【解析】和分子式不相同，最简式不相同，故等质量的两种物质完全燃烧时耗氧量不同。
7．"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
【答案】B
【解析】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或液化后使用是合理的，B项错误，A、C项正确；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，D项正确。
8．发展循环经济应当在技术可行、经济合理和有利于节约资源、保护环境的前提下，按照减量化优先的原则实施。下列说法有悖于循环经济的是
A．将有机垃圾转化为气态燃料
B．大力开采石油、煤、天然气满足社会生产需要而加快经济发展
C．将1 ml CH4转化为4 ml H2用于合成氨
D．CO、CH3OH和C3H4合成CH2=C(CH3)COOCH3
【答案】B
【解析】环境污染的治理需结合元素及其化合物的性质，不能带来新的污染，不能采用“以毒攻毒”的方法，最好将污染控制在源头，尽量少产生或不产生有害物质，还可采用回收再利用的方法以节约资源、保护环境。大力开采化石燃料不符合绿色化学发展要求，应加快新能源、新材料的开发和利用。对于天然气化工产生的H2的量要特别注意生成的1 ml C最多还可产生2 ml H2，原子经济题目要由相关概念进行分析和计算。根据反应CO+CH3OH +C3H4CH2C(CH3)COOCH3，可知其原子利用率为100%，符合循环经济理念。
【备注】不理解天然气化工涉及到的CH4分解生成H2、C，忽视生成的C还可继续合成H2而错选C。1 ml CH4高温裂解可得2 ml H2和1 ml C，1 ml C又可与水蒸气反应得到1 ml CO和1 ml H2，1 ml CO还可得到1 ml H2，使CH4生产H2的量达到最大值，符合循环经济理念。不能根据CO、CH3OH和C3H4与CH2C(CH3)COOCH3进行比较并根据原子经济概念进行判断而错选D。
1．[2018江苏卷]CO2是自然界碳循环中的重要物质。下列过程会引起大气中CO2含量上升的是
A．光合作用B．自然降雨
C．化石燃料的燃烧D．碳酸盐的沉积
【答案】C
【解析】A项，光合作用消耗CO2，光合作用的总方程式可表示为6CO2+6H2OC6H12O6+6O2，光合作用会引起大气中CO2含量下降；B项，自然降雨时H2O会与少量CO2反应生成H2CO3，不会引起CO2含量的上升；C项，化石燃料指煤、石油、天然气，煤、石油、天然气中都含C元素，C元素燃烧后生成CO2，化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升；D项，碳酸盐沉积指由形成于海洋或湖泊底部的粒装泥状碳酸盐矿物及其集合体，通过生物作用或从过饱和碳酸盐的水体中直接沉淀，水体中生物活动消耗CO2，有利于碳酸盐沉积，碳酸盐沉积不会引起大气中CO2含量上升；化石燃料的燃烧会引起大气中CO2含量上升，答案选C。
点睛：本题考查化学与环境保护、低碳经济等，掌握化石燃料的成分是解题的关键。
2．[2017新课标Ⅲ]化学与生活密切相关。下列说法错误的是
A．PM2.5是指粒径不大于2.5 μm的可吸入悬浮颗粒物
B．绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染
C．燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放
D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
【答案】C
【解析】A．通常将大气中直径不大于2.5μm的悬浮颗粒物称为PM2.5，故A正确；B．绿色化学的核心就是从源头上杜绝污染，故B正确；C．燃煤燃烧产生SO2和CO2，其中CaO可以和SO2结合生成CaSO3，并最终氧化为CaSO4，而CO2在高温下不能与CaO结合生成CaCO3，则加入CaO可减小SO2的排放，但不能减小CO2的排放，故C错误；D．目前推广使用的清洁燃料有天然气和液化石油气，故D正确。答案选C。
3．[2016新课标Ⅱ]下列有关燃料的说法错误的是
A．燃料燃烧产物CO2是温室气体之一
B．化石燃料完全燃烧不会造成大气污染
C．以液化石油气代替燃油可减少大气污染
D．燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一
【答案】B
【解析】A．温室气体包括CO2、CH4等气体，A项正确；B．化石燃料完全燃烧产生大量CO2气体及SO2气体等，大气中CO2含量过高会导致温室效应等环境问题，SO2会导致酸雨，B项错误；C．液化石油气中主要含烃类，燃烧生成水和二氧化碳，是一种比较清洁的能源，所以以液化石油气代替燃油可减少大气污染，C项正确；D．CO是有毒气体，则燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一，D项正确；答案选B。
方法
过程
目的
分馏
把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物
获得汽油、煤油、柴油等轻质油
裂化
把相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃
得到更多的汽油等轻质油
裂解
深度裂化，产物呈气态
得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料
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
名称
裂化
裂解
定义
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
在高温下，使具有长链的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃
目的
提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量
获得短链烃
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