- 石油、煤和天然气的综合利用
- 共2320题
二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。 请回答下列问题：
（1）煤的气化的主要化学反应方程式为：____________。
（2）煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐， 该反应的化学方程式为：____________________。
（3）利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：
一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是____（填字母代号）。
a．高温高压
b．加入催化剂
c．减少CO2的浓度
d．增加CO的浓度
e．分离出二甲醚
（4）已知反应
①比较此时正、逆反应速率的大小：v正____v逆（填“>”、“<”或“=”）。
②若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH)=_________；该时间内反应速率v( CH3OH)=___________。
正确答案
（1）
（2）H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3
（3） -246.4 kJ·mol-1；c、e
（4）①>；②0.04 mol·L-1 ；0.16 mol/(L·min)
随着全球性石油危机的来临，使许多国家关注用煤代替石油的研究，科学家发现在443～473 K的温度下，用Co作催化剂，水煤气(主要成分是CO和H2)可以生成碳原子数5～8之间的烷烃，这是用煤合成汽油的方法之一。
(1)用煤合成汽油CnH2n＋2的有关反应方程式是
_________________________________________________________________；
(2)要达到合成上述汽油的要求，CO和H2的体积比的取值范围是 。
正确答案
(1)C＋H2O(g)
nCO＋(2n＋1)H2
(2)
本题以煤的液化为背景分别考查煤化工及一碳化学的相关知识，是一道综合应用较强的题目。
煤的气化可得到CO和H2，CO和H2在上述条件下反应生成汽油(CnH2n＋2)和水，配平此反应化学方程式，取n＝5和n＝8两个极值，计算出CO和H2的体积比，即可确定取值范围。
nCO＋(2n＋1)H2Co443～473 KCnH2n＋2＋nH2O
则
当n＝5时，
当n＝8时，
将下图所列仪器组装成一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏得到汽油和煤油。
(1)上图中A、B、C三种仪器的名称分别是 ； ； 。
(2)将以上仪器(一)→(六)，按连接顺序表示(用字母a，b，c……表示)：
e接i； 接 ；k接l； 接 ； 接 。
(3)A仪器中，c口是 ，d口是 。
(4)蒸馏时，温度计水银球应在 位置。
(5)在B中注入原油后，再加几片碎瓷片的目的是 。
(6)给B加热，收集到沸点在60～150 ℃之间的馏分是 ，收集到150～300 ℃之间的馏分是 。
正确答案
(1)冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶
(2)h a b f g q
(3)进水口 出水口 (4)蒸馏烧瓶支管口附近 (5)防止暴沸
(6)溶剂油和汽油 煤油
此实验装置的安装应本着“由下往上，由左到右”的原则进行。注意检查装置气密性，及冷凝管的水流方向是低进高出，温度计水银球的位置应在蒸馏烧瓶支管口附近。收集到汽油和煤油(沸点范围分别在60 ～150 ℃和150～300 ℃)。
从煤中可以得到煤焦油，主要成分有苯、甲苯、二甲苯等，它们都是重要的有机化工原料．
（1）从煤中得到煤焦油的方法为______．
（2）用甲苯可以制造一种烈性炸药TNT，写出化学反应方程式．______；
（3）A是煤焦油中的某种烃，完全燃烧0.1molA，测得生成的二氧化碳为17.92L（STP），生成的水为9.0g，通过计算推导该烃的分子式．
正确答案
（1）工业通过煤的干馏除得到焦炭和焦炉气外，还得到煤焦油，所以从煤中得到煤焦油的方法为干馏，故答案为：干馏；
（2）甲苯与硝酸发生硝化反应生成2，4，6-三硝基甲苯，即一种烈性炸药TNT，方程式为：
故答案为：
（3）n（A）=0.1mol；
v（CO2）=17.92Ln（CO2）=
m（H2O）=9.0gn（H2O
则1摩尔有机物中含有8摩尔碳和10摩尔氢，分子式为C8H10，
答：该有机物的分子式为C8H10；
已知煤的近代结构模型如图所示。
回答下列问题：
(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得____________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[α]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。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________________、________________。
(4)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。
正确答案
(1)芳香烃 (2)SO2 氮氧化物 (3)CaCO3
从煤的结构模型图可以看出，它是工业上芳香烃的重要来源；直接燃烧会产生SO2及氮氧化物而污染大气；石灰石固硫实际上是利用CaCO3分解产生的CaO结合SO2，在煤燃烧时生成CaSO4；煤的干馏、气化、液化等是对煤的综合利用的重要方法。
目前，在研究新能源的前沿技术上，科学家致力于二氧化碳的“组合转化”技术的研究，把过多的二氧化碳转化为有益于人类的物质。
(1)乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一，下列石油化工生产能提高乙烯的产量的是________。
A．蒸馏、分馏 B．催化裂化
C．催化裂解 D．催化重整
(2)下列说法不正确的是__________。
A．石油是混合物，分馏后得到的馏分是纯净物
B．煤隔绝空气加强热可以得到黑褐色油状的煤焦油
C．煤的气化和液化是使煤变成清洁能源的有效途径
D．从绿色化学角度考虑，以植物为主的生物质资源，是未来的理想资源
(3)如果将CO2和H2以1∶4的比例混合，通入反应器，在适当的条件下反应，可获得一种重要的能源。请完成以下化学方程式：
CO2＋4H2―→(__________)＋2H2O
(4)若将CO2和H2以1∶3的比例混合，使之发生反应生成某种重要的化工原料和水，该原料可能是________。
A．烷烃 B．烯烃 C．炔烃 D．芳香烃
(5)甲、乙、丙三个化肥厂生产尿素所用的原料不同，但生产流程相同：
原料—
①甲厂以焦炭和水为原料；②乙厂以天然气和水为原料；③丙厂以石脑油(主要成分为C5H12)和水为原料。按工业有关规定，利用原料所制得的原料气H2和CO2的物质的量之比，若最接近合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比，则对原料的利用率最高。据此判断甲、乙、丙三个工厂哪个工厂对原料的利用率最高？________。
(6)请根据以上信息，设计工业合成尿素的条件_________________________。
正确答案
(1)C (2)A (3)CH4 (4)B
(5)乙 (6)高压、催化剂、适宜的温度
(1)石油是由烷烃、环烷烃和少量的芳香烃形成的混合物，经过蒸馏得到的产物一定是石油中含有的物质，因为蒸馏是物理变化，若要在石油中得到乙烯，需对石油产品进行裂解，发生化学反应后得到，乙烯产量的高低决定一个国家石油化工水平的高低。
(2)石油分馏得到的产物是一定温度范围的物质，所以，分馏后的馏出物还是混合物；煤隔绝空气加强热可以得到固体的焦炭、黑褐色油状的煤焦油、粗氨水和焦炉煤气；由于煤干馏后的产物中含有煤焦油和粗氨水，为了提高煤的燃烧效率，将煤气化和液化，使煤变成清洁的能源；植物燃烧的产物为CO2和H2O，且CO2和H2O又能被植物吸收，经过光合作用转化成植物内的糖类，符合绿色化学的思想。
(3)根据化学方程式的守恒原则，即可得到答案。
(4)借用(3)的思路，应用原子守恒写出反应化学方程式为：CO2＋3H2―→2H2O＋CH2，其中分子式符合CH2的烃为烯烃，即2CO2＋6H2―→4H2O＋C2H4或3CO2＋9H2―→6H2O＋C3H6。
(5)写出生成尿素的化学方程式为CO2＋2NH3―→CO(NH2)2＋H2O，又N2＋3H2
下图是实验室干馏煤的装置图，根据下图回答下列问题。
（1）指出图中仪器的名称：a________；b________；c________；d________。
（2）装置c的作用是________。d中的液体有 _______和________，其中的无机物里溶有________， 可用__________检验出来；有机物可以通过_________的方法使其中的重要成分分离出来。在170-230℃时 可得到__________，加热到230℃以上可以得到___________。
（3）e处点燃的气体是__________，火焰的颜色是______色。
正确答案
（1）酒精喷灯；铁管（或瓷管）；烧杯；U形管
（2）将干馏生成的气体进行降温和冷凝；粗氨水；煤焦油；氨；酚酞；分馏；酚类和萘；蒽等更复杂的芳香族化合物
（3）焦炉气；蓝
（20hh•东城区二模）为了减他煤燃烧对大气造成的污染，煤的气化和液化是高效、清洁利用煤炭的重要途径，而减他CO2气体的排放也是人类面临的重大课题．煤综合利用的一种途径如下所示：
（h）用图所示装置定量检测过程①产生的CO2（已知：煤粉燃烧过程中会产生SO2）
B中预期的实验现象是______，D中的试剂是______．
（2）已知C（s）+i2O（5）=CO（5）+i2（5）△ih=+h3h.3kJ•mol-h
C（s）+2i2O（5）=CO2（5）+2i2（5）△i2=+90kJ•mol-h
则一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是______，该反应的化学平衡常数K随温度的升高将______（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）用图装置可以完成⑤的转化，同时提高能量的利用率．其实现的能量转化形式主要是______，a的电极反应式是______．
（4）燃煤烟气中的CO2可用稀氨水捕获和吸收，不仅可以减他CO2的排放，也可以生产化肥碳酸氢铵．假设该方法每小时处理含CO2的体积分数为hh.2%的燃煤烟气h000m3（标准状况），其中CO2的脱除效率为80%，则理论上每小时生产碳酸氢铵______k5．
正确答案
（1）燃煤烟气u成分为CO2、SO2、CO、H2O，酸性高锰酸钾能够除去SO2，CO2、CO、H2O不能使品红溶液褪色，碱石灰能够吸收CO2，故答案为：品红溶液不变色；碱石灰；
（2）C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）△H1=+131.3kJ•mol-1&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp; ①
&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp; C（s）+2H2O（g）=CO2（g）+2H2（g）△H2=+9她kJ•mol-1&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;②
由盖斯定律②-①它：
&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp; CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-81.3kJ•mol-1升高温度平衡向吸热u方向移动，而该反应正反应为放热，故逆向移动，平衡常数K减小，
故答案为：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-81.3kJ•mol-1；减小；
（3）原电池将化学能转变成电能，正极：3O2+12e-+12H+=6H2O，总反应：CH3OCH3+3O2=2CO2↑+3H2O，负极u电极反应=总反应-正极u电极反应=CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+，
故答案为：化学能转变成电能；CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+；
（8）由 CO2 +NH3•H2O=NH8HCO3&n十sp;
&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp; &n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp; &n十sp;&n十sp;1&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;&n十sp;1
&n十sp; 
所以NH8HCO3&n十sp;u质量为：8她她她mol×79g/mol=316她她她g=316kg，故答案为：316．
已知煤的近代结构模型如图所示：
（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［α］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．下列物质中适宜于做固硫剂的是___________．
（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．
正确答案
（1）芳香（2）二氧化硫、氮氧化物 （3）BD
（4）CaCO3
（5）煤的干馏 气化 液化
（1）煤结构中含有较多的苯环，隔绝空气给煤加强热可以使它分解，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+CaO
Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O 2CaSO3+O2
（4）若利用石灰石作固硫剂，则发生的反应可表示为：CaCO3
2CaO+2SO2+O2
（5）此问正是本节选学主要内容之一：煤的干馏、气化和液化．
下列实验操作或对实验事实的叙述正确的是______（填序号）
①煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物，其中含有苯、甲苯、二甲苯等有机物，可以用干馏方法获得苯；
②实验室蒸馏石油时，在蒸馏烧瓶中加入一些碎瓷片，防止暴沸；冷凝管下口进冷水，上口出热水；
③钠是活泼金属，易和空气中氧气、水反应，实验室将钠保存在无水酒精中；
④做酯化反应实验时，先向试管中加入乙醇，然后慢慢加入浓硫酸和冰醋酸；
⑤植物油和裂化汽油可用溴水鉴别．
正确答案
①煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物，可以用干馏方法获得苯，但是煤的成分中并不含有苯、甲苯、二甲苯等有机物，它们是煤在干馏时经过复杂的物理化学变化产生的，故错误①；
②液体加热要防暴沸，所以要加沸石；冷凝管进出水的方向与气流方向相反，所以冷凝管下口进冷水，上口出热水，故②正确；
③钠能与无水酒精反应，所以不能用无水酒精保存钠，故③错误；
④根据浓硫酸与其他液体混合的顺序分析，为了防止浓硫酸稀释放热引起液体飞溅，应该把浓硫酸加入其它液体中，故④正确；
⑤植物油和裂化汽油都有碳碳双键，都能是溴水褪色，所以不能用溴水鉴别，故⑤错误；
故答案为：②④．
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