- 石油、煤和天然气的综合利用
- 共2320题
（15分）煤的液化是将煤进行深加工的重要工业过程，请结合下图回答相关问题
（1）煤的液化是将煤转化为 的过程。
（2）煤的液化分为两种分别是 和 ，上图中展示的是 。
（3）该流程中将净化后的氢气和一氧化碳在催化剂的作用下合成 、 及化学品等，该过程中可以循环使用的是 。
（4）这种煤的液化操作条件比较温和，几乎不依赖于煤的种类，关键是 的选择。
正确答案
⑴液体燃料(2’)
⑵直接液化、间接液化，间接液化(各2’)
⑶烃类燃料、醇类燃料，H2和CO(各2’)
⑷催化剂(1’)
试题分析：（1）煤的液化是把固体煤炭通过化学加工过程，使其转化成为液体燃料的过程。
（2）煤在氢气和催化剂作用下，通过加氢裂化转变为液体燃料的过程称为直接液化；以煤为原料，先气化制成合成气，然后，通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程成为间接液化，上图中展示的是间接液化。
（3）根据图中氢气和一氧化碳的流程可知氢气和一氧化碳在催化剂的作用下合成烃类燃料、醇类燃料，H2和CO经过重整后可循环使用。
（4）催化剂的选择在有机反应中起着至关重要的作用。
鄂尔多斯市已探明煤炭储量1496亿多吨，约占全国总储量的1/6。煤是重要的能源，也是生产化工产品的重要原料。试用所学知识，解答下列问题。
（1）煤的转化技术包括煤的气化技术和液化技术。煤的液化技术又分为 和 。
（2）在煤燃烧前需对煤进行脱硫处理。煤的某种脱硫技术的原理为
FeS2
这种脱硫技术称为微生物脱硫技术。该技术的第一步反应的离子方程式为 ，第二步反应的离子方程式为 。
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、 。
（4）工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨－空气混合气中氧氨比的关系。其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况。当氨氧化率达到100%，理论上r[n(O2)/n(NH3)]＝ ，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是 。
正确答案
（1）直接液化技术 间接液化技术；
（2）2FeS2＋7O2＋2H2O
（3）焦炉煤气、粗氨水、煤焦油；（4）1.25，O2太少不利于NH3的转化，r值为2.2时NH3氧化率已近100%。
试题分析：（2）原理FeS2
（4）从图中看出当氨氧化率达到100%，理论上r[n(O2)/n(NH3)]＝1.25，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是O2太少不利于NH3的转化，r值为2.2时NH3氧化率已近100%。
煤和石油是重要的能源，也是化工生产的重要原料。
(1)工业上分馏石油的设备是________，通过该设备制备出的液体燃油有__________________________。
(2)使用催化剂进行石油裂化及裂解获得的主要产品是_____________________________。
(3)煤燃烧产生的废气直接排放到空气中，可能导致的环境污染问题是_______ _____________________。
(4)下图是对煤燃烧产生的废气进行常温脱硫处理的流程示意图。
①废气脱硫过程中，主要反应的化学方程式为__________________________、__________________________。
②在煤中直接添加一种物质，可有效减少煤燃烧产生的SO2，该物质是_________________________。
③石膏在工业生产中的用途是________(写出一种用途即可)。
(5)煤经过________(填加工方法)可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油经过________(填加工方法)可得到芳香族化合物。煤也可以用氢化法转化成燃油，氢化法的本质是___________________________。
正确答案
轻质油和气态烯烃(或碳原子数较少的烃)
(3)酸雨、粉尘污染(答出一项即可)
(4)①SO2＋CaCO3
(5)干馏 分馏 增加煤中氢元素含量，提高氢原子数与碳原子数的比值
(1)原油在分馏塔内加热，然后冷却，逐渐分馏出汽油、煤油和柴油等。(2)石油裂化及裂解的主要目的是获得碳原子数较少的烃。(3)煤燃烧产生的废气含有SO2等，会导致酸雨的形成，也会造成粉尘污染。(4)①废气脱硫的反应主要包括石灰石与SO2的反应及CaSO3与O2的反应。②煤燃烧时加入CaCO3、CaO、Ca(OH)2，可以减少SO2的产生。③石膏可以用于医疗、建筑材料、模型等。(5)煤的干馏可以得到炉煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油分馏可得到芳香族化合物。煤的氢化是为了增加煤中氢元素含量，提高氢原子数与碳原子数的比值。
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 ℃)。
如图所示是实验室蒸馏石油的实验装置，实验需要收集60～150℃和150～300℃的馏分．请回答下列问题：
（1）仪器a的规格和名称______，仪器b、c的名称：b______，c______．
（2）实验所选温度计是错误的，正确的选择应该是______．
（3）实验时在仪器a中加入了少量碎瓷片，其目的是______．
（4）实验时在仪器b中通入冷却水，请指明冷却水的流向______．
正确答案
（1）实验所用的仪器a中盛放了100mL石油，故其规格应该是250mL，仪器a的名称是蒸馏烧瓶、b是冷凝管、c是锥形瓶；
故答案为：250mL蒸馏烧瓶；冷凝管；锥形瓶；
（2）图中所用温度计的最大量程为100℃，而实验需要收集最高沸点为300℃的馏分，所以应该选用最大量程大于300℃的温度计，一般选用最大量程为350℃的温度计．
故答案为：最大量程为350℃的温度计；
（3）为防止烧瓶内液体受热不均匀而爆沸冲出烧瓶，需要在烧瓶内加入几块沸石；
故答案为：防止暴沸；
（4）冷凝水应是下进上出，延长热量交换时间，使热量能更充分交换，
故答案为：从B口进，A口出；
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
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．
液化石油气燃料已普遍进入现代家庭的厨房中，它的主要成分是烷烃和烯烃系列混合物，现将各物质在一个大气压下的沸点分别列表如下：
有人发现液化石油气用完后，残留在钢瓶内的液体能溶解油脂，就将它倒出来作洗涤剂，洗涤物件上的油污，这种废物利用的做法是否可取，为什么？
_______________________。
正确答案
不可取。从表中可知，在常温下未能汽化的残液主要是沸点相对较高的戊烷和戊烯。此两种物质在空气中较易挥发成气体，当这些气体在室内达到一定比例后，如遇明火，就会发生爆炸。
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