- 化学与自然资源的开发利用
- 共8899题
(1)通常所说的化石燃料有______、______、______(至少写三种).我国东海和南海的海底有大量“可燃冰”,它是甲烷分子居于水分子形成的笼中的产物(如图所示),“可燃冰”是否属于化石燃料?______.(填“是”或“否”)
(2)甲烷在0℃的海水中,只要压强达到3Mpa就能形成“可燃冰”.已知海底每增加10m,压强就增大0.1Mpa,在这一温度下,多深的海底可能找到“可燃冰”?______.
(3)在“可燃冰”中,平均每46个水分子构成8个笼,每个笼里容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子.若这8个笼中有6个笼容纳的是CH4分子,另外2个笼容纳的是H2O分子,则“可燃冰”的平均组成是下列各项中的______.
A.CH4•2H2O B.CH4•6H2O C.CH4•8H2O D.CH4•10H2O.
正确答案
(1)煤、石油和天然气是常见的三大化石燃料,“可燃冰”的成分是甲烷,属于化石燃料,故答案为:煤;石油;天然气;是;
(2)根据题意可知,当压强达到3Mpa时,×10m=300m,故答案为:300m以下;
(3)由平均每46个水分子构成8个笼,每个笼里容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子,可知笼中共有6个甲烷分子和2个水分子,这8个笼中共有6个甲烷分子和48个水分子,所以“可燃冰”的平均组成CH4•8H2O,故答案为:C.
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:
① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ·mol-1② 2CH3OH(g)
CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ·mol-1③ CO(g) + H2O(g)
CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ·mol-1总反应:3H2(g) + 3CO(g)
CH3OCH3(g) + CO2(g)的ΔH= ___________;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
正确答案
(1)C+H2OCO+H2(2)Na2CO3+H2S==NaHCO3+NaHS
(3)-246.4kJ·mol-1;ce
下表列出了3种燃煤烟气脱硫方法的原理。
(1)方法Ⅰ中氨水吸收燃煤烟气中的化学反应为:
能提高燃煤烟气中SO2去除率的措施有__________(填字母)。
A.增大氨水浓度
B.升高反应温度
C.使燃煤烟气与氨水充分接触
D.通入空气使转化为
采用方法Ⅰ脱硫,并不需要预先除去燃煤烟气中大量的,原因是_______________________(用离子方程式表示)。
(2)方法Ⅱ重要发生了下列反应:
反应生成
的热化学方程式为_______________________。
(3)方法Ⅲ中用惰性电极电解溶液的装置如图所示。阳极区放出气体的成分为____________。(填化学式)
正确答案
(1)AC;HCO3-+SO2=CO2+HSO3-(2)S(g)+O2(g)= SO2(g)△H=-574.0kJ/mol
(2)O2、SO2
下图是用煤为主要原料合成高分子涂料、黏胶剂I的基本过程。
根据上述转化关系回答下列问题:
(1)煤的综合利用主要有三种方法,上图中反应①称煤的气化,而由煤制焦炭、煤焦油和焦炉煤气的过程叫煤的______________。
(2)写出反应③的化学方程式_________________________。
(3)写出黏胶剂I的结构简式_________________________。
(4)CH3CH2COOH可以燃烧,请写出该物质完全燃烧的化学反应方程式_________________________。
正确答案
(1)干镏
(2)CH3CH2COOH+HOCH3CH3CH2COOCH3+H2O
(3)
(4)2CH3CH2COOH+7O2→6CO2+6H2O
写出下列物质的转化或分离方法(每一项只填写一种方法)。
(1)把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等____________
(2)将重油转化为汽油____________
(3)将海水淡化____________
正确答案
(1)干馏
(2)裂化
(3)蒸馏
煤制油是一项新兴的、科技含量较高的煤化工技术,发展煤制油对我国而言具有重大意义。下列是煤通过间接液化技术制汽油和丙烯的主要工艺流程图。
已知甲醇制烃的反应原理为
(1)为了提高原料利用率,上述工艺中应控制合成气中V(CO):V(H2)=______________。
(2)由二甲醚在催化剂作用下转化为丙烯的化学方程式为:______________。
(3)每生产1t甲醇约耗煤1.5t,每生产1t汽油约需耗2.4t甲醇,2015年我国煤制油将达到1000万吨,则2015年当年需消耗原煤约______________万吨。
(4)采用MTG法生产的汽油中,均四甲苯(1,2,4,5-四甲基苯)质量分数约占4%~7%,均四甲苯的结构简式为:______________。
(5)采用DMTO技术,若获得乙烯和丙烯及丁烯3种烃,生成丁烯的选择性(转化丁烯的甲醇的物质的量与甲醇总物质的量之比)为20%,其余生成乙烯和丙烯,设丙烯的选择性为x,今有403.2L(标准状况)合成气,且完全转化为甲醇,甲醇转化为烯烃的总转化率亦为100%,请作出丙烯的物质的量随x变化的曲线。
正确答案
(1)1∶2
(2)3CH3OCH32CH3CH=CH2+3H2O
(3)3600
(4)
(5)
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
FeS2Fe2++SO42-
Fe3+
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+2H2O4H++2Fe2++4
,4Fe2++O2+4H+4Fe3++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FeS2Fe2++SO42-
Fe3+遵循的是守恒规律,采用补充的书写方法:第一步 FeS2+ O2+ H2O Fe2++ SO42-+ 。根据电荷守恒和原子守恒,将H写为H+。
(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%。
PET是世界上产量最大的合成纤维,其结构简式为:现以煤的干馏产品A与F为原料制备PET,生产流程如下图所示。其中A为烃,含碳元素的质量分数为90.6%,其蒸气的密度是空气密度的3.66倍,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但不能使溴水褪色。M分子里所有原子共平面。
请回答下列问题:
(1)指出下列反应类型:④_____________⑤_______________
(2)指出反应①的反应条件:____________________
(3)写出有机物的结构简式,A:___________________;N:________________。
(4)写出下列反应的化学方程式:
反应②_______________________反应③________________________反应⑤_______________________
(5)P的一种同系物X分子式为C3H8O2,在核磁共振氢谱图中出现三种信号峰,其峰的强度之比为
2︰1︰1。则X的结构简式为__________________。
正确答案
(1)加成反应;缩聚反应
(2)NaOH的水溶液加热(或强碱水溶液加热)
(3);
(4)②
③CaC2+2H2O→Ca(OH)2+HC≡CH↑
⑤
(5)
下列物质的转化或分离是如何实现的,请将所选方法的字母代号填在横线上(每空只填写一种最主要的方法)。 A.溶解 B.裂解 C.分馏 D.裂化 E.干馏 F.蒸馏 G.电解 H.过滤 I.萃取
(1)把煤转化为焦炉气、煤焦油和焦炭等________;
(2)从原油中分离出汽油、煤油、柴油等________;
(3)将海水淡化___________;
(4)除去粗盐溶液中的泥沙________;
(5)从海水得到的无水MgCl2中提取金属镁_________;
(6)海水提取溴获得的溴水中,提取溴单质_________。
正确答案
(1)E
(2)C
(3)F
(4)H
(5)G
(6)I
下图是实验室干馏煤的装置图,根据下图所示回答下列问题:
(1)说出图中各仪器的名称:b________,c________,d_________。
(2)装置c的作用是________,d中液体有_______和 ________,其中的有机物里溶有_______,可用____检验出来;有机物可通过_______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℃以上时,可得到__________。
(3)e处点燃的气体是_________,火焰是________色。
正确答案
(1)酒精灯;大烧杯;U型管
(2)冷凝馏出物;煤焦油;粗氨水;氨;酚酞;分馏;萘; 蒽
(3)焦炉气;蓝
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)已知反应某温度下的平衡常数为400。此温度下,在密闭容器中加入CH3OH,反应到某时刻测得各组分的浓度如下:
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) CO+H2
nCO+(2n+1)H2CnH2n+2+nH2O
(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,
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)==0.8mol,所以n(C)=0.8mol;
m(H2O)=9.0gn(H2O=0.5mol所以n(H)=1.0mol;
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)CaCO3CaO+CO2↑ 2CaO+2SO2+O2
2CaSO4 (4)干馏 气化 液化
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—→CO(NH2)2
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+3H22NH3,得到合成尿素的原料气NH3(换算成H2的物质的量)和CO2的物质的量之比为3∶1,结合2CO+O2=2CO2,得出反应生成的CO和H2的物质的量比为1∶3时,合成得到较多的尿素,验证后得到答案为乙厂。
扫码查看完整答案与解析