- 化学与自然资源的开发利用
- 共8899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。
近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以煤为原料生产聚氯乙烯（PVC）和人造羊毛的合成路线。
请回答下列问题：
（1）写出反应类型 反应①_____________反应②_____________。
（2）写出结构简式 PVC_____________C_____________。
（3）写出A→D的化学反应方程式__________________________。
（4）与D互为同分异构体且可发生碱性水解的物质有_____________种(不包括环状化合物)，写出其中一种的结构简式__________________________ 。
正确答案
（1）加成反应；加聚反应
（2）
（3）HC≡CH+CH3COOH
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。
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 ℃)。
中国在新工业化发展过程中，开发可再生能源以缓解石油短缺引起的能源危机是一个重要的课题。
2003年元月份，某省投资建设一个年生产工业酒精500万吨的工厂，目的是为了将工业酒精与汽油混合作为汽车燃料而减少汽油的消耗量。已知制酒精的方法有三种：
方法一：CH2=CH2+H2O
方法二：CH3-CH2Br+H2O
方法三：(C6H10O5)n(淀粉)+nH2O
C6H12O6(葡萄糖)
（1）你认为该省生产工业酒精用的方法是哪一种 ？为什么 ？ ________________________________________________________________________。
（2）对于这三种制酒精的方法，下列说法正确的是_____________(填代号)
A、从绿色化学的角度看，方法一最好
B、从原料的可再生性来说，方法三最好
C、方法一发生了加成反应，方法二发生了取代反应
（3）分别写出①乙醇被氧化成乙醛和②汽油(C8H18)燃烧的化学方程式：
①__________________________________，
②__________________________________。
（4）煤经过复杂变化后得到产物之一（苯），分别写出①由苯制取硝基苯和②由苯制取环己烷的化学方程式：
①_______________________，
②_______________________。
正确答案
（1）运用了方法三；因为淀粉是可再生资源，而乙烯、溴乙烷都是来自于以石油为原料制得的产品，是不可再生资源，利用它们制成酒精还不如直接利用石油
（2）ABC
（3）①2CH3CH2OH+O2
（4）①
②
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．
沼气是一种廉价的能源。农村富有秸秆、杂草等废弃物，它们经微生物发酵之后，便可以产生沼气，可以用来点火做饭。
（1）煤的主要成分是碳，写出煤和沼气中的主要成分燃烧过程的化学方程式_____________________、
_____________________；并指出哪一种燃料对环境的污染小？_____________________。
（2）我国农村大约有700万个沼气发生池，如果每个沼气池平均每天产生2立方米的沼气（主要是甲烷），1mol甲烷完全燃烧能放出890kJ的热量，计算每天可节约燃烧值为3．36×107J·kg-1的标准煤多少千克？
正确答案
（1）C+O2
（2）1.66×107Kg
煤是非再生资源，又是宝贵资源，煤经干馏能生产出焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气等。如图是实验室进行煤干馏的装置图：把烟煤粉放在铁管（或瓷管或硬质试管）里隔绝空气加热。U形管内有液体生成，点燃管口的气体，气体燃烧。试管中的残留物有多种用途。
(1)写出反应②的化学方程式：______________，反应④的反应类型是__________ ，等质量的乙烯基乙炔与乙炔完全燃烧时耗氧量_____（填“相同”或“不同”），检验反应⑤的产物方法是_____________。
(2)将U形管中液体分馏，在170℃以下蒸馏出的馏分主要是苯、甲苯、二甲苯，其中一氯取代物有两种同分异构体的物质的结构简式为________________。
(3)该反应中产生的气体（焦炉气）的主要成分是
①其中甲烷和乙烯的质量比为____________，
②由乙烯制乙二醇可以通过两步反应来实现，这两步反应的类型依次是___________、___________。
正确答案
(1)CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑；加成反应；相同；在试管里配制好新制Cu(OH)2悬浊液，滴入数滴产物，加热（其他合理答案也可）
(2)
(3)①52：7；②加成反应；取代(或水解)反应
【化学——选修2：化学与技术】（15分）
下列问题涉及煤在化工生产中的应用：
（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如下图所示：
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、 、 等。
（4）湿式石灰石—石膏法脱硫工艺是烟气脱硫技术中最成熟的一种方法。其工艺流程是：烟气经锅炉预热器出来，进入电除尘器除掉大部分粉煤灰烟尘，再经过一个专门的热交换器，然后进入吸收塔，烟气中的SO2与含有石灰石的浆液进行气液接触，通入空气后生成石膏，经脱硫的烟气，应用循环气体加热器进行再加热，进入烟囱，排入大气。
①写出湿法石灰石—石膏法脱硫所涉及的化学反应方程式：____________________________。
②用石灰石浆液作SO2吸收剂而不用熟石灰吸收SO2的原因是：__________________________
③上述过程中得到的石膏，如果含氯化合物(主要来源于燃料煤)超过 杂质极限值，则石膏产品性能变坏。工业上消除可溶性氯化物的方法是___________________________________。
（5）某化学兴趣小组为了测定烟气脱硫所得石膏的组成(CaSO4·xH2O)即测定x值，做如下实验：将石膏加热使之脱水，加热过程中固体的质量与时间的变化关系如图所示。数据表明当固体的质量为2.72g后不再改变。①石膏的化学式为_______________。②图像中AB段对应化合物的化学式为_________________。
正确答案
（15分）（1）直接液化技术 （1分） 间接液化技术（1分）
（2）2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-（2分）
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (2分)
（3）焦炉煤气、粗氨水（煤焦油） （2分）
（4）①CaCO3+SO2=CaSO3+CO2 （1分） 2CaSO3+O2=2CaSO4 （1分）
②用石灰石浆液的成本较低（1分） ③用水洗涤（1分）
（5）①CaSO4.2H2O(1分) ②2CaSO4. H2O（2分）
试题分析：（1）煤的液化技术又分为直接液化技术， 间接液化技术
（2）FeS2在微生物作用下，与氧气、水反应先生成Fe2+、4SO42-，所以离子方程式为2FeS2+7O2+2H2O=4H++2Fe2++4SO42-；后继续被氧气氧化，生成Fe3+，离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；
（3）工业煤干馏得到的产品有焦炭、焦炉煤气、粗氨水、煤焦油等；
（4）①湿法石灰石—石膏法脱硫工艺中，碳酸钙与二氧化硫反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙再被氧气氧化生成石膏，化学方程式有SO2+CaCO3=CaSO3+CO2，2CaSO3+O2+4H2O=2（CaSO4•2H2O）；
②石灰石浆液可由自然界直接加工得到，价格低；熟石灰需要用石灰石制取；
③因为是可溶性氯化物，石膏不溶于水，所以可溶性氯化物选择用水洗的方法，比较经济实惠；
（5）①固体质量最初是3.44g，变为2.72g时，质量减少0.72g，之后固体质量不再变化，说明原固体中CaSO4的物质的量是2.72g/136g/mol=0.02mol，水的物质的量是0.72g/18g/mol=0.04mol，所以二者的物质的量之比是1:2，则石膏的化学式为CaSO4•2H2O；
②A点对应固体质量是2.90g，B点对应固体是2.72g，与①的计算方法相同，说明A固体中CaSO4的物质的量是2.72g/136g/mol=0.02mol，水的物质的量是（2.90-2.72）g/18g/mol=0.01mol，所以二者的物质的量之比是2:1，则石膏的化学式为2CaSO4•H2O。
将下图所列仪器组装为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）图中A、B、C三种仪器的名称是___________．
（2）将以上仪器按（一）（六）顺序，用字母a，b，c…表示连接顺序：
e接（ ）（ ）接（ ）（ ）（ ）接（ ）（ ）接（ ）．
（3）A仪器中c口是___________，d口是___________（填“进水口”或“出水口”）
（4）蒸馏时，温度计水银球应在___________位置．
（5）在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是____________________________．
（6）给B加热，收集到沸点60℃～150℃间的馏分是___________，收集到150℃～300℃间的馏分是___________．
正确答案
（1）A是冷凝管；B是蒸馏烧瓶；C是锥形瓶
（2）i h a k b f g w
（3）进水口 出水口
（4）蒸馏烧瓶支管口
（5）防止暴沸
（6）汽油 煤油
石油的分馏装置为：
煤是宝贵的化石燃料，但将煤直接作燃料太浪费！可以通过煤的______获得焦炭、煤焦油和出炉煤气等产品．煤的气化是指将煤在高温下与水接触转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气，请写出煤的气化的化学反应方程式：______；煤的液化是指把煤转化成液体燃料的过程．如在一定条件下，使煤与______作用生成液态燃料．
正确答案
煤的干馏获得焦炭、煤焦油和出炉煤气等产品；煤的气化的化学反应方程式：C（s）+H2O（g）
故答案为：干馏；C（s）+H2O（g）
(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。例如，加入CH3OC（CH3）3来生产“无铅汽油”。CH3OC（CH3）3分子中必存在的原子间连接形式有_________(填写编号，多选倒扣)。
(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一，天然气常和石油伴生，其主要的成分是_________。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是 (填写编号，多选倒扣)。
①其一氯取代物不存在同分异构体 ②其二氯取代物不存在同分异构体
③它是非极性分子 ④它的键长和键角都相等
(3)1980年我国首次制成一辆燃氢汽车，乘员12人，以50公里／小时行驶了40公里。为了有效发展民用氢能源，首先必须制得廉价的氢气。下列可供开发又较经济的制氢方法是
(填写编号，多选倒扣)。
①电解水 ②锌和稀硫酸反应 ③光解海水
其次，制得纯氢气后还需要解决的问题是 (写出其中一个)。
正确答案
(1)③ （2）甲烷 ② (3)③ 氢气的输送和贮存
(1)只要写出结构简式 就可以看出答案；(2)天然气的
主要成分是甲烷，若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代物不存在同分异构体；(3)电解水消耗大量的电能，锌和稀酸的反应也不适合工业大量生产，只有利用太阳光使海水光解才是最经济的方法。但氢气的密度小、沸点低，输送和贮存有一定的难度。
此题考查了有机物的结构和环保知识，有机物的结构是有机化学的基础，是每年必考内容，环保问题也日益受到重视，必将在今后的高考中重现。
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