高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用精品第二课时学案及答案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 自然资源的开发利用精品第二课时学案及答案，共8页。
[明确学习目标] 1.了解煤、石油和天然气的组成及其综合利用。2.了解以煤、石油和天然气为原料生产合成材料。3.了解节约能源和防止污染的重要性。


学生自主学习





1．从煤、石油和天然气中获得基本化工原料


(1)煤的组成和加工


①煤的组成





②煤的加工方法及产品





(2)天然气的组成和利用





21世纪的高效清洁能源——可燃冰。其主要成分是甲烷水合物，组成可表示为eq \(□,\s\up3(13))CH4·nH2O。


(3)石油的组成和加工





2．以煤、石油和天然气为原料生产合成材料


eq \(□,\s\up3(17))塑料、eq \(□,\s\up3(18))合成橡胶、eq \(□,\s\up3(19))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。





1．煤中含有苯等芳香烃，通过煤的干馏可以得到粗苯，对吗？


提示：不对，煤中不含有苯等芳香烃，而是在干馏时生成了芳香烃。


2．煤的气化、液化同水的汽化、液化一样，均属于物理变化，对吗？


提示：不对，煤的气化和液化均发生了化学变化。


课堂互动探究





1．化学“三馏”的比较








2．化学“两裂”





3．注意事项


(1)煤干馏时一定要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧。


(2)由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。


(3)直馏汽油和裂化汽油的成分不同，性质有明显的区别，直馏汽油的成分为饱和烃，裂化汽油为饱和烃和不饱和烃的混合物，故裂化汽油可以发生加成反应，可使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。





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


[批注点拨]





[解析] 煤的干馏产物有粗氨水、煤焦油、焦炉气和焦炭等物质，其中焦炭居多，为无机物，故A错误；石油的分馏属于物理变化，故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，故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，烃在加热条件下是可以分解的，且碳链越长越易分解，故D正确。


[答案] D


[练1] 石油裂解的目的和原理是( )


A．使具有长链的烃深度裂化，断裂成各种短链的气态不饱和烃和少量液态烃


B．使直链烃转化为芳香烃


C．避免炭化结焦


D．除去石油中的杂质


答案 A


解析 石油的催化重整使直链烃转化为环状烃，B错误；石油减压蒸馏是为了避免炭化结焦，C错误；D项与石油裂解无关。


[练2] 请回答实验室分馏石油的有关问题：


(1)实验室分馏石油的正确操作顺序是


E→____→____→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．连接冷凝管及进出水管


E．在铁架台上放酒精灯，固定好铁圈，放上石棉网


F．固定好蒸馏烧瓶


G．加热


(2)以下是石油分馏的装置图，试指出有关仪器的名称：A________；B________。





(3)分馏石油得到的各个馏分都是________(填“混合物”或“纯净物”)。


(4)图中有________处错误。


答案 (1)F D C B


(2)蒸馏烧瓶 冷凝管


(3)混合物


(4)1


解析 (1)按组装仪器的顺序从下到上，从左到右，连接好装置后，先检验装置气密性，再装入碎瓷片和石油并加热，即顺序为E→F→D→A→C→B→G。


(2)A为蒸馏烧瓶，B为冷凝管。


(3)石油分馏得到的各个馏分为烃类物质的混合物。


(4)温度计水银球应与烧瓶支管口平齐。








本课归纳总结


1.煤的干馏、气化和液化，石油的裂化和裂解均为化学变化，石油的分馏属于物理变化。


2．水煤气的主要成分是CO和H2；焦炉气的主要成分是H2、CH4、C2H4、CO。


3．石油裂化的目的是提高轻质油的产量，石油裂解的目的是获得气态短链不饱和烃作化工原料。











学习效果检测


1．下列事实、事件、事故中与甲烷无关的是( )


A．天然气的主要成分


B．石油经过催化裂化的产物


C．“西气东输”中的气体


D．煤矿中的瓦斯爆炸


答案 B


解析 “西气东输”中的气体指的是甲烷，也是天然气的主要成分，瓦斯爆炸是由甲烷燃烧引起的；石油裂化的产物是碳原子数相对较少的烷烃和烯烃，而非甲烷。


2．下列转化不属于煤或石油的综合利用的是( )


A．将煤干馏制得煤焦油和焦炭


B．在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料


C．将煤变为煤饼作燃料


D．将石油裂解制得乙烯等化工原料


答案 C


解析 A项煤的干馏和B项煤的液化属于煤的综合利用，而将煤变成煤饼作燃料是为了提高煤的利用率，不属于综合利用，D项石油裂解属于石油的综合利用。


3．气体产品作为现代工业重要的基础原料，应用范围十分广泛，例如冶金、钢铁、石油、化工、机械、电子、玻璃、陶瓷、建材等行业。以下气体不是从煤炭或石油工业获得的是( )


A．水煤气B．裂解气


C．焦炉气D．氧气


答案 D


解析 水煤气是煤气化得到的，焦炉气是煤干馏得到的，裂解气是石油裂解得到的。


4．下列关于化石燃料的说法错误的是( )


A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油


B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油


C．煤是由有机化合物和无机物组成的复杂的混合物


D．煤中含有苯和甲苯，可以用分馏的方法把它们从煤中分离出来


答案 D


解析 A项，石油主要由液态烃构成，也溶有少量气态烃和固态烃，因此通过石油炼厂的分馏就可以得到汽油、煤油等分馏产品，正确；B项，采用催化裂化的方法可使长链烃分子断裂为C5～C11的烃，正确；C项，煤是由有机物和少量无机物组成的复杂的混合物，正确；D项，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，而煤中并不含有苯和甲苯，错误。


5．煤、石油、天然气是人类使用的主要能源，同时也是重要的化工原料，下列不属于以煤、石油和天然气为主要原料生产的合成材料是( )


A．塑料B．合成橡胶


C．淀粉D．合成纤维


答案 C


解析 淀粉是天然高分子化合物，其他都是以煤、石油、天然气为主要原料通过人工合成的。


6．如图所示为实验室模拟工业上催化裂化的装置示意图，根据图示回答下列问题。





(1)工业上石油裂化的主要目的是________________。


(2)A中氧化铝的作用是________，B中冷水的作用是________________。


(3)C中得到的液体具有汽油的气味，该液体________(填“能”或“不能”，下同)通过化学反应使溴水褪色，而通过石油分馏得到的汽油________通过化学反应使溴水褪色。


(4)D中酸性高锰酸钾溶液褪色，说明石蜡裂化时除有液态不饱和烃生成外，还有________生成。


答案 (1)提高汽油的产量


(2)催化剂 使裂化汽油冷凝为液体


(3)能 不能


(4)气态不饱和烃


解析 (1)由于从原油中分馏得到的直馏汽油产量少，为了提高汽油的产量，故采用裂化的方法来提高汽油的产量。


(2)石蜡的裂化需要在催化剂的作用下进行，故氧化铝作催化剂，由于裂化的温度较高，裂化后得到的是气态产物，用冷水冷却得到液态汽油。


(3)由于裂化汽油中有不饱和烃，故能发生加成反应使溴水褪色；通过石油分馏得到的汽油中不含烯烃或炔烃，故不能通过化学反应使溴水褪色。


(4)由于D中酸性高锰酸钾溶液褪色，说明有气态不饱和烃生成。











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