高中化學(xué) 主題4 化石燃料 石油和煤的綜合利用課題3 煤的綜合利用學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修2

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煤的綜合利用 (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．工業(yè)上獲得苯的主要途徑是(　　) A．煤的干餾　　　　　　 B．石油的常壓分餾 C．石油的催化裂化 D．以環(huán)己烷為原料脫氫 【解析】　煤的干餾是工業(yè)上獲取苯等芳香烴的主要途徑。 【答案】　A 2．煤的干餾和石油的分餾這兩種變化在本質(zhì)上的差別是(　　) A．加熱的溫度不同 B．得到的產(chǎn)品不同 C．前者要隔絕空氣，后者不必 D．干餾是化學(xué)變化，分餾是物理變化 【解析】　分餾是用加熱、蒸餾、冷凝的方法把液體混合物分成不同沸點(diǎn)范圍的產(chǎn)物，無(wú)新物質(zhì)生成，屬于物理變化。煤的干餾是指把煤隔絕空氣加強(qiáng)熱，使煤分解的過程，屬于化學(xué)變化。 【答案】　D 3．為了更好的解決能源問題，人們一方面研究如何提高燃煤的燃燒效率，另一方面尋找新能源，以下做法不能提高燃燒效率的是(　　) A．煤的氣化和液化 B．液體燃料呈霧狀噴出 C．通入大量的空氣 D．將煤粉碎 【解析】　A、B、D三項(xiàng)都是通過改變?nèi)剂系臓顟B(tài)，來(lái)增大反應(yīng)的接觸面積，使其充分燃燒，而C項(xiàng)通入大量空氣，也能使燃料充分燃燒，但大量氣體逸出時(shí)會(huì)帶走大量熱量，不利于提高燃燒效率。 【答案】　C 4．下列說法正確的是(　　) A．煤、石油、天然氣是當(dāng)今世界上最重要的三大礦物燃料，是取之不盡的 B．煤是由無(wú)機(jī)物和有機(jī)物所組成的復(fù)雜的混合物，主要含有碳和氫兩種元素 C．石油主要含有碳和氫兩種元素，同時(shí)還含有少量的硫、氧、氮等元素 D．煤和石油都是由古代植物遺體埋在地底下或在地殼中經(jīng)過一系列非常復(fù)雜的變化而形成的 【解析】　煤、石油、天然氣在地球上的蘊(yùn)藏量是有限的，不是取之不盡的，A錯(cuò)；煤主要含有碳元素，而不是碳和氫兩種元素，B錯(cuò)；C正確；石油是由古代動(dòng)植物遺體在地殼中經(jīng)過非常復(fù)雜的變化形成的，D不確切。 【答案】　C 5．下列說法正確的是(　　) A．把煤加強(qiáng)熱使之分解的過程叫干餾 B．煤的干餾屬于化學(xué)變化 C．煤是工業(yè)上獲得芳香烴的一種重要來(lái)源，主要存在于煤干餾所得的焦?fàn)t氣中 D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干餾后分餾的方法把它們分離出來(lái) 【解析】　煤的干餾是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱的過程，選項(xiàng)A中沒有強(qiáng)調(diào)“隔絕空氣”這個(gè)重要條件，因此是錯(cuò)誤的；煤干餾時(shí)發(fā)生了分解反應(yīng)，是化學(xué)變化，故選項(xiàng)B正確；煤高溫干餾的產(chǎn)物主要是焦炭，同時(shí)得到焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗氨水等。焦?fàn)t煤氣的主要成分是H2和CO等氣體，芳香烴主要存在于煤焦油中，故選項(xiàng)C不正確；煤經(jīng)過干餾發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)變化后得到煤焦油等物質(zhì)，煤焦油是含有多種芳香族化合物的復(fù)雜混合物，煤焦油在170 ℃以下蒸餾出來(lái)的餾出物中主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等，所以不能說煤中含有苯和甲苯，故選項(xiàng)D不正確。 【答案】　B 6．煤是重要的能源和化工原料，直接燃燒既浪費(fèi)資源又污染環(huán)境。最近，某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣新技術(shù)”，讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量≥90%)，把煤“吃干榨盡”。下列有關(guān)說法正確的是(　　) ①煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化和物理變化 ②煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學(xué)變化但沒有物理變化 ③該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的清潔利用 ④該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【解析】　煤粉加壓氣化轉(zhuǎn)化為氣體燃料，主要成分是CO和H2，并使其中的S、灰分等在氣化過程中或氣化之后得到脫除，有物理變化也有化學(xué)變化。 【答案】　C 7．為了緩解石油供應(yīng)緊張，把煤轉(zhuǎn)化成燃油，以下說法正確的是(　　) A．煤和石油都是主要由碳、氫元素組成的，可以通過物理方法讓煤轉(zhuǎn)變成燃油 B．氫化法使煤轉(zhuǎn)化成燃油是液氫溶解煤粉得到燃油的方法 C．氣化—液化法把煤轉(zhuǎn)化成燃油是先讓煤轉(zhuǎn)化成水煤氣，然后讓CO和H2在一定條件下合成燃油 D．煤轉(zhuǎn)化成燃油的實(shí)質(zhì)是提高煤中的碳原子數(shù)與氫原子數(shù)的比值 【解析】　煤轉(zhuǎn)化成燃油是通過化學(xué)方法提高煤中氫原子數(shù)與碳原子數(shù)的比值，氫化法使煤轉(zhuǎn)變成燃油的過程是讓煤在高溫下經(jīng)催化劑催化進(jìn)行加氫解聚反應(yīng)，氣化—液化法實(shí)質(zhì)上是先讓煤與H2O(g)反應(yīng)生成CO和H2，再發(fā)生反應(yīng)：nCO＋2nH2(CH2)n＋nH2O,2nCO＋nH2(CH2)n＋nCO2。 【答案】　C 8．煤是一種重要的能源，含有硫元素，燃燒時(shí)會(huì)生成SO2。下列說法正確的是(　　) A．煤是含硫化合物 B．煤是一種可再生能源 C．在水吸收SO2的過程中只發(fā)生物理變化 D．SO2是酸性氧化物，被云霧吸收后可轉(zhuǎn)化成酸雨 【解析】　煤是一種不可再生的化石能源，是一種混合物；SO2能和水反應(yīng)生成H2SO3。 【答案】　D 9．煤焦油的成分主要是芳香烴類化合物。萘的分子式是C10H8，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。在30～60 ℃條件下，萘可用濃HNO3和濃H2SO4的混酸進(jìn)行硝化，生成的一硝基取代物有(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：28920051】 A．1種 B．2種 C．3種 D．4種 【解析】　由萘的結(jié)構(gòu)可知，萘分子中有兩種不同位置的氫原子(如圖用α、β表示)，則所生成的一硝基取代物有2種。 【答案】　B [能力提升] 10．把煤作為燃料可通過下列兩種途徑獲得熱量： 途徑Ⅰ：直接燃燒： C(s)＋O2(g)CO2(g)　(放熱Q1kJ) 途徑Ⅱ：先制成水煤氣，再燃燒水煤氣： C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　(吸熱Q2kJ) (共放熱Q3kJ) 試回答下列問題： (1)途徑Ⅰ放出的總熱量________(填“大于”、“等于”或“小于”)途徑Ⅱ放出的總熱量。 (2)在制水煤氣的反應(yīng)里，反應(yīng)物所具有的總能量________(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物所具有的總能量，因此在反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物就需要________能量才能轉(zhuǎn)化為生成物，其反應(yīng)的條件為______________________________。 (3)簡(jiǎn)述煤通過途徑Ⅱ作為燃料的意義 _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【解析】　物質(zhì)燃燒時(shí)放出的熱量?jī)H與反應(yīng)物最初狀態(tài)及生成物的最終狀態(tài)有關(guān)，而與其中間變化過程無(wú)關(guān)。所以，碳雖經(jīng)變?yōu)樗簹庖约八簹馊紵肿優(yōu)镃O2，其實(shí)質(zhì)就相當(dāng)于碳燃燒生成CO2的一步反應(yīng)，故放出熱量相同。 【答案】　(1)等于　(2)小于　吸收　高溫 (3)固體煤經(jīng)處理變?yōu)闅怏w燃料后，不僅在燃燒時(shí)減少SO2和煙塵對(duì)大氣造成的污染，而且燃燒效率高，也便于輸送 11．煤的干餾是煤氣化的重要方法，是煤綜合利用最“古老”的方法，也是最簡(jiǎn)單的方法，所謂煤的干餾是在隔絕空氣和高溫的條件下，煤可以發(fā)生分解，生成固態(tài)的焦炭、液態(tài)的煤焦油、氣態(tài)的焦?fàn)t氣。下面是某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的煤干餾實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示。取約2～3 g的煤粒，在研缽中研磨至粉末狀態(tài)；用藥匙將煤粉放入玻璃管中，在具支試管中加入2 mL水，然后按照如圖所示安裝好裝置；點(diǎn)燃酒精燈，對(duì)玻璃管均勻受熱后再集中受熱，注意觀察具支試管中氣泡產(chǎn)生的速度；待具支試管中氣泡產(chǎn)生的速度均勻后，用明火靠近具支試管的支管口處，可以觀察到產(chǎn)生的氣體能夠燃燒。 根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)回答下列問題： (1)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)該先把玻璃管從溶液中取出，然后再熄滅酒精燈，這樣操作的目的是_________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)焦?fàn)t氣是一種混合性的可燃性氣體，點(diǎn)燃焦?fàn)t氣前必須進(jìn)行________操作，目的是________________________，但該實(shí)驗(yàn)沒有進(jìn)行此操作，實(shí)驗(yàn)中需要多排一會(huì)兒氣體，至氣泡均勻時(shí)再點(diǎn)燃。 (3)取下具支試管，可以發(fā)現(xiàn)其中的液體分為兩層，上層是________，下層是________。在溶液中滴加酚酞試劑，溶液顯________色，原因是______________ ____________________________________________________________________。 【解析】　這是實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行煤干餾的實(shí)驗(yàn)方法。該題考查了實(shí)驗(yàn)安全問題，煤干餾產(chǎn)生的氣體的可燃性及煤焦油的成分；值得注意的是煤氣化的產(chǎn)物中含有部分氨氣，且煤焦油中多為苯、甲苯等芳香烴化合物，不溶于水，實(shí)際上煤焦油中有機(jī)化合物的成分多達(dá)幾千種。 【答案】　(1)防止因先撤走酒精燈導(dǎo)致玻璃管內(nèi)溫度降低壓強(qiáng)變小，具支試管中的溶液沿玻璃導(dǎo)管倒吸入熱的玻璃管中，炸裂玻璃管 (2)驗(yàn)純　防止爆炸 (3)煤焦油　水溶液　紅　溶液中溶解了氨氣，氨的水溶液顯堿性 12．已知煤的結(jié)構(gòu)片段模型如圖所示： (1)從煤的結(jié)構(gòu)模型來(lái)看，煤是工業(yè)上獲得________烴的重要來(lái)源。 (2)我國(guó)大約70%的煤是直接用于燃燒的，從煤的結(jié)構(gòu)模型來(lái)看，在提供熱量的同時(shí)產(chǎn)生大量的________等氣體物質(zhì)，造成嚴(yán)重的大氣污染。 (3)“型煤”技術(shù)的原理是利用固硫劑在燃燒過程中生成穩(wěn)定的硫酸鹽。下列物質(zhì)中適宜于做固硫劑的是________。 A．氯化鈣 B．氧化鈣 C．硫酸鈣 D．氫氧化鈣 (4)除上述的“型煤”技術(shù)外，為了解決煤燃燒所造成的污染問題和提高煤的利用價(jià)值，煤資源的綜合利用方法還有________、________、________。 【解析】　從煤的結(jié)構(gòu)片段中可以看出它含有多個(gè)苯環(huán)構(gòu)成的稠環(huán)片段，強(qiáng)熱干餾時(shí)易獲得芳香烴，含有硫和氮元素，因此燃燒時(shí)能產(chǎn)生硫和氮的氧化物，污染大氣，生成的硫的氧化物為SO2，能吸收SO2的應(yīng)是堿或堿性氧化物，綜合利用煤資源的方法還有干餾，為增大其與氧氣的接觸面積，使之燃燒充分還可以液化或氣化。 【答案】　(1)芳香　(2)二氧化硫、氮的氧化物　(3)BD　(4)煤的干餾　氣化　液化 13．工業(yè)上分離煤焦油可得到苯酚，苯酚可通過下列流程合成其他物質(zhì)。(部分反應(yīng)條件和生成物已略去) 請(qǐng)回答下列問題： (1)寫出反應(yīng)⑦的反應(yīng)條件：________________________________________。 (2)寫出B、G的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：________________________________________。 (3)指出③⑤步反應(yīng)的類型：③______________________________________； ⑤________________。 (4)寫出水楊酸與小蘇打溶液反應(yīng)的方程式：___________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【解析】　A應(yīng)為，濃硫酸加熱縮聚成聚酯即；分析從到G的流程可知： F到G從分子式看應(yīng)是3個(gè)羥基取代3個(gè)溴原子，應(yīng)為NaOH的水溶液作用下，發(fā)生的鹵代烴的水解(取代)反應(yīng)。 【答案】　(1)NaOH的水溶液，加熱 (3)取代反應(yīng)　消去反應(yīng)