2020届一轮复习人教版石油天然气煤的综合应用课时作业

2020届一轮复习人教版石油天然气煤的综合应用课时作业

学校：__________姓名：__________班级：__________考号：__________ 1、为了更好地解决能源问题，人们一方面研究如何提高燃煤的燃烧效率，另一方面寻找能源，以下做法不能提高燃烧效率的是 A．煤的气化与液化 B．液体燃料呈雾状喷出 C．通入大量的空气 D．将煤粉碎 2、下列变化，属于物理变化的是 A．炭化 B．裂化 C．分馏 D．干馏 3、煤的气化所得气体可用于城市家用燃气。下列选项中的气体均属于家用燃气有效成分的是(　　)‎ A．CO、H2、N2 B．CO、CH4、H2‎ C．CO、CH4、CO2 D．CH4、H2、O2 4、某人坐在空调车内跟在一辆卡车后，观察到这辆卡车在起动、刹车时排出大量黑烟，由此可推断这辆车所用的燃料是(　　)‎ A．汽油 B．柴油 C．酒精 D．液化石油气 5、煤矿的矿井里为了防止“瓦斯”(甲烷)爆炸事故，应采取的安全措施是(　　)‎ A．通风并严禁烟火 B．进矿井前先用明火检查是否有甲烷 C．戴防毒面具 D．用大量水吸收甲烷 6、为了提高汽油产量，在石油提炼过程中常采用的化学方法是(　　)‎ A．常压分馏　　　　　　　　 B．催化裂化 C．减压分馏 D．高压分馏 7、下列说法错误的是 A．石油的分馏是物理变化，煤的干馏是物理变化 B．蒸馏和干馏都是常用的物质分离方法 C．蒸馏可用于分离沸点不同而互相溶解的两种液体 D．石油分馏所得到的汽油和石油裂化所得到的汽油成分不同 8、在下列石油加工的各种处理过程中，属于裂化过程的是　　 ‎ A.分离重油、柴油、汽油 B.十六烷变为丁烷、丁烯、辛烯 C.原油脱盐、脱水 D.将直链烃变为芳香烃 9、石油加工的主要目的是 A.将石油按沸点不同加以分离 B.将石油按饱和烃与不饱和烃加以分离 C.得到碳原子数较多的烃类 D.将石油中的烷烃、环烷烃和芳香烃分开 10、石油气中主要含有碳原子数较多的烷烃，某石油气充分燃烧后，在相同条件下测得生成的CO2的体积是该石油气体积的1.2倍，则石油气中一定含有 A.甲烷 B.乙烷 C.戊烷 D.丙烯 11、下列说法中错误的是(　　)‎ A．石油中含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油 B．含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油 C．煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物 D．煤中含有苯和甲苯，可以用先干馏后分馏的方法把它们分离出来 12、下列变化不属于化学变化的是 A．煤的干馏 B．石油的分馏 C．煤的气化 D．煤的液化 13、已知煤的部分结构模型如下图所示：‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)从煤的结构模型来看，煤是工业上获得　　　　烃的重要来源。‎ ‎(2)我国的煤大约70%是用于直接燃烧的。从煤的结构模型来看，在提供热量的同时会产生大量的　　　、　　　　　　　　等气体物质，造成严重的大气污染，特别是形成酸雨。‎ ‎(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[a]芘的排放量也可减少，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　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　。 ‎ ‎14、用CO和H2在443K～473K的温度下，并用钴(Co)作催化剂时，可以反应生成n＝5～8的烷烃，这是人工合成汽油的方法之一。‎ ‎⑴写出用CnH2n+2表示的人工合成汽油的配平化学方程式 。‎ ‎⑵如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO和H2，当完全反应时，合成塔温度不变，而塔内气体压强降低为原来的2/5，通过计算说明这里有无汽油生成。‎ ‎⑶要达到上述合成汽油的要求，CO和H2的体积比的取值范围是多少？ 15、煤的主要组成元素是碳、氢、氧、硫、氮，还有极少量的磷、砷、锗、镓、铟等元素，燃煤产生CxHy、SO2等大气污染物，煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径之一。回答下列问题：‎ ‎（1）锗是第四周期第ⅣA族元素，其原子结构示意图为_______________________。‎ ‎（2）利用煤的气化获得的水煤气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下可以合成绿色燃料甲醇。‎ 已知：H2O(l)=H2O(g) △H1=+44.0kJ/mol CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l) △H2=-3.0 kJ/mol CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-58.7 kJ/mol 写出由CO 与 H2制备 CH3OH 气体的热化学方程式___________________________________。‎ ‎（3）甲醇和CO2可直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3，简称DMC) ：‎ ‎2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH4<0‎ ‎①该化学反应的平衡常数表达式为K=_________________________。‎ ‎②在恒温恒容密闭容器中发生上述反应，能说明反应达到平衡状态的是_____________(填标号)。‎ A.v正(CH3OH)= 2v逆(H2O) B.容器内气体的密度不变 C.容器内压强不变 D.CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变 ‎③一定条件下分别向甲、乙丙个恒容密团容器中加入一定量的初始物质发生该反应，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中DMC的物质的量依度随时间变化如下图所示：‎ 容器 甲 乙 丙 容积（L）‎ ‎0.5‎ ‎0.5‎ V 温度（℃）‎ T1‎ T2‎ T1‎ 起始量 ‎1molCO2(g)2molCH3OH(g)‎ ‎1molDMC(g)1mol H2O (g)‎ ‎2molCO2(g)2molCH3OH(g)‎ 甲容器中，在5-15min中的平均反应速率v(CO2) =_____________。乙容器中，若平衡时n(CO2) =0.2mol，则T1________T2（填“>”“<"或”=”）。甲、丙两容器的反应达平衡时CO2的转化率：甲________丙（填“>”“<"或”=”）。‎ ‎（4）一定温度下，用水吸收SO2气体时，溶液中水的电离平衡_________移动（填“向左” “向右”或“不”）；若得到pH=4的H2SO3溶液，试计算溶液中=____________。SO2可用足量小苏打溶液吸收，反应的离子方程式是_________________________________。（已知该温度下，H2SO3的电离常数：K1=4.5×10-2，K2=2.5×10-7，H2CO3的电离常数K1=8.4×10-7，K2=1.2×10-10）‎ ‎16、硫酸是一种重要的化工原料，硫酸工业的“三废”处理之一是对尾气处理，其中一种方法便是用天然海水进行尾气脱硫。‎ ‎(1)硫酸工业生产的主要设备有 、 和吸收塔。在吸收塔内装有大量磁环的作用是 ，浓硫酸从塔顶喷下，SO3吸收操作采取 形式(原理)；硫酸工业的尾气主要成分有SO2、O2、N2等。‎ ‎(2)天然海水主要含有Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、SO、Br－、CO、HCO等离子。‎ ‎①天然海水pH约为8，原因是海水中 (填离子符号)水解所致。‎ ‎②尾气进入吸收塔内，塔顶喷下大量海水，O2能将H2SO3、HSO、SO等氧化，试写出其中一个反应的方程式： ‎ ‎ 。‎ ‎③向氧化后的海水中加入天然海水，其目的是中和、稀释氧化后海水中生成的酸，最终排放出的海水中SO浓度与进入吸收塔的天然海水相比，SO浓度 (填序号)。 ‎ A．减少　　　　　　　　　B．增大 ‎ C．不变 D．无法判断 ‎17、煤中含有的硫元素主要以FeS2形式存在，煤在燃烧时，会产生大量的SO2，对环境造成污染，工业上有多种方法可以减少煤燃烧产生的SO2，这些方法可根据煤燃烧过程的不同阶段分成三类。‎ ‎(1)在煤燃烧前采用的脱硫技术，其基本原理如下：‎ 这种脱硫技术称为________脱硫技术，该技术的第一步反应的离子方程式为____________________。煤炭中还有硫元素以有机物形式存在，人们正是利用微生物的降解作用，使之最终转化为________除去。‎ ‎(2)在煤燃烧的同时进行的脱硫技术称为“流化床”燃烧技术，该技术是在煤中加入脱硫剂后直接在锅炉燃烧室燃烧，常用的脱硫剂是____________，这种方法脱硫效率较高，且最终可得到脱硫副产品______________(写分子式)。‎ ‎(3)在煤燃烧后对其烟气净化的技术，其基本原理是将烟气通入吸收塔进行除尘、脱硫、脱氮。吸收塔中常用的淋洗剂是______________，这里所说的“脱氮”主要是指除去______________。‎ ‎18、硫酸工厂排放的尾气中，含少量的二氧化硫。为防止污染大气，在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。‎ ‎(1)硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收，然后再用稀硫酸处理。‎ ‎①写出上述过程的化学反应方程式：________________________________________，‎ ‎____________________________________________。 ②请说出这种尾气处理方法的优点(说出两点即可)________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎③若某硫酸厂每天排放的1×104 m3(标准状况)尾气中含0.2%(体积百分数)的SO2，通过上述方法处理，理论上需生石灰________ kg。‎ ‎(2)近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法，该方法：第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2，第二步是加热吸收溶液，可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。这种尾气处理方法与(1)相比的优点是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎(3)某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫，将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法；其中阴阳膜组合循环再生机理如下图，a、b离子交换膜将电解槽分为三个区域，电极材料为石墨。‎ ‎①图中a表示__________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A～E分别代表生产中的原料或产品，其中C为硫酸，则A表示________，E表示________。‎ ‎②阳极的电极反应式为________________________________。‎ ‎19、将某工业生产中形成的副产物石膏(CaSO4·2H2O)转化为硫酸钾肥料和氯化钙水合物储热材料，在经济效益、资源综合利用以及环境保护角度都具有重要意义。以下是石膏转化为硫酸钾和氯化钙的工艺流程示意图。‎ ‎(1)本工艺中所用的原料除CaSO4·2H2O外，还需要的原料有________(填字母)。‎ ‎①(NH4)2SO4　②KCl　③CaCO3　④NH3　⑤H2O ‎(2)过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有________(填化学式)，该固体可用作生产水泥的原料。‎ ‎(3)写出转化Ⅲ发生反应的化学方程式______________________________________________。‎ ‎(4)上述工艺流程中体现绿色化学理念的有_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎20、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、 。‎ ‎（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γ｛n(O2)／n(NH3)｝＝ ，实际生产要将γ值维护在1.7—2.2之间， 原因是 。‎ 参考答案 ‎1、答案：C A、B、D都是通过改变燃料的状态，来增大反应物的接触面积，使其充分燃烧；C通入大量空气，也能使燃料充分燃烧，但大量气体逸出时会带走热量。 2、答案：C 分馏只是利用混合物中各物质沸点不同将它们分离开，并没有新物质生成，属物理变化。其他变化都有新物质生成，属于化学变化。 3、答案：B 从反应的方程式上来看，消耗空气体积较大的是甲烷；所以燃烧管道煤气的灶具改烧天然气的话，应该增大空气的进入量，否则会因为天然气燃烧不充分而产生有毒的CO气体。因为丁烷的沸点为－0.5 ℃，所以冬天时丁烷凝结为液体。 4、答案：B 卡车排出黑烟说明燃料燃烧不充分，含碳量较高，应为柴油。 5、答案：A 将煤变为煤饼只是改变了煤的形状，不属于煤的综合利用。 6、答案：B 提高汽油产量的化学方法是催化裂化。‎ ‎7、答案：B 分馏是利用液体混合物中各物质的沸点不同，通过加热使沸点较低的物质先汽化再冷凝从而达到分离的目的，如果被分馏的混合物组成成分比较少，在整个分流过程中只得到一种馏分，这就是蒸馏。蒸馏得到的馏分一般为纯净物或较纯净的物质，蒸馏是分离沸点不同而互溶液体的分离方法。很明显，蒸馏和分馏都是物理变化。干馏是物质隔绝空气加强热使其分解产生新物质的过程，为化学变化，并不是物质的分离方法。 8、答案：B 9、答案：A 石油主要是由分子中含有不同碳原子的烃组成的复杂混合物，石油加工的目的就是将石油按沸点不同加以分离得到不同的石油产品。 10、答案：A 11、答案：D 　煤的干馏经过复杂的物理、化学变化后得到煤焦油等物质。煤焦油是含有多种芳香族化合物的复杂混合物。煤焦油在170 ℃以下蒸馏出来的馏出物里主要含有苯、甲苯、二甲苯和其他苯的同系物等。所以并不是煤中含有苯和甲苯。‎ ‎12、答案：B 石油的分馏是根据沸点的不同将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，无新物质生成，是物理变化。‎ ‎13、答案：(1)芳香(1分)‎ ‎(2)SO2；氮的氧化物(各1分)‎ ‎(3)CaCO3CaO＋CO2↑；O2＋2CaO＋2SO2===2CaSO4(各2分)‎ ‎(4)煤的干馏；煤的气化；煤的液化(各1分) 14、答案：⑴nCO＋(2n+1)H2→CnH2n+2＋nH2O ⑵无汽油生成 ‎⑶ ‎ ‎15、答案： (1). (2). CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH=-99.7kJ·mol-1 (3). (4). AC (5). 0.05mol·L-l·min-1 (6). > (7). ＞ (8). 向左 (9). 400 (10). HCO3-+SO2=HSO3-+CO2‎ ‎(1)锗是第四周期第ⅣA族元素，其原子结构示意图为，故答案为：；‎ ‎(2)已知：①H2O(l)=H2O(g) △H1=+44.0kJ/mol，②CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l) △H2=-3.0 kJ/mol，③CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H3=-58.7 kJ/mol，根据盖斯定律计算③-①-②得到CO 与 H2生成 CH3OH 气体反应的热化学方程式CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-99.7 kJ？mol-1，故答案为：CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)△H=-99.7 kJ？mol-1；‎ ‎(3)2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH4<0。‎ ‎①化学平衡常数等于平衡时生成物的浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，K=，故答案为：K=；‎ ‎②A.v正(CH3OH)= 2v逆(H2O)，表示正逆反应速率相等，能说明反应达到平衡状态，正确； B.容器的体积不变，气体的质量不变，容器内气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；C.反应恰好气体的物质的量发生变化，容器内压强不变，说明各物质的量不变，能说明反应达到平衡状态，正确； D.CH3OH与CO2的物质的量之比与反应前加入的物质的量有关，平衡时CH3OCOOCH3与H2O的物质的量之比可能保持不变，也可能变化，不能说明反应达到平衡状态，错误；故选AC；‎ ‎③甲容器中，在5-15min中的平均反应速率v(CO2)= v(DMC) ===0.05 mol·L-l·min-1；根据表格数据，n(CO2)减小，平衡正向移动，因此是降温的结果，因此T1＞T2；甲、丙两容器相比，丙中加入了二氧化碳，平衡正向移动，但二氧化碳的转化率降低，即平衡时CO2的转化率：甲＞丙，故答案为：0.05mol·L-l·min-1；>；＞；‎ ‎(4)二氧化硫和水反应生成亚硫酸，亚硫酸电离生成氢离子导致溶液中氢离子浓度增大，从而抑制水电离，即水的电离平衡向逆反应方向移动；===400；根据电离平衡常数可知，亚硫酸氢根离子的酸性小于碳酸，SO2可用足量小苏打溶液吸收，反应生成二氧化碳和亚硫酸氢根离子，反应的离子方程式为HCO3-+SO2=HSO3-+CO2，故答案为：向左；400；HCO3-+SO2=HSO3-+CO2。‎ ‎16、答案：(1)沸腾炉　接触室　增大吸收(接触)面积　逆流 ‎③B 17、答案：(1)微生物　2FeS2＋7O2＋2H2O4H＋＋2Fe2＋＋4SO42—　H2SO4　(2)CaCO3　CaSO4　(3)石灰水　[或Ca(OH)s2溶液]　氮氧化物(或NOx)‎ ‎(1)由流程可知该方法脱硫为“微生物脱硫技术”，该技术的第一步反应为FeS2中的S元素被氧氧氧化为SO42—；依据流程可知该技术的转化环境为酸性，故硫元素最终转化为H2SO4除去。(2)燃烧时S元素转化为SO2，可与碱性氧化物CaO作用转化为钙盐而达到脱硫效果，因燃烧放出大量的热，故可加入CaCO3(受热分解为CaO与CO2)作为脱硫剂，该法最终得到副产品CaSO4。(3)含硫煤燃烧的烟气中含有SO2以及氮氧化物等酸性气体，可用碱性溶液(如石灰水)来淋洗；脱氮主要指除去氮氧化物。‎ ‎18、答案：(1)①SO2＋Ca(OH)2===CaSO3＋H2O　CaSO3＋H2SO4===CaSO4＋SO2↑＋H2O ‎②原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得；可得到石膏副产品；产生的SO2含量较高可返回作为原料 ‎③50‎ ‎(2)Na2SO3可循环使用 ‎(3)①阳　NaOH溶液　氢气(或H2)‎ ‎②SO32—＋H2O－2e－===2H＋＋SO42—‎ ‎(1)分析其中的化学反应即可解答①②，③中分析关系式：‎ SO2　　　～　　　CaO ‎1 mol 1 mol ‎ x 可求得x＝ mol，m(CaO)＝ mol×56 g·mol－1＝50 kg。‎ ‎(2)分析过程中的化学反应，Na2SO3＋H2O＋SO2===2NaHSO3,2NaHSO3Na2SO3＋H2O＋SO2↑，比较(1)、(2)中的化学反应，发现Na2SO3实际上没有消耗，可循环使用。‎ ‎(3)根据电解规律，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，促进了水的电离，该极附近溶液碱性增强，生成NaOH，A为NaOH溶液，E为H2，a为阳离子交换膜；阳极发生氧化反应，且生成产物为H2SO4，则阳极反应式为SO32—＋H2O－2e－===2H＋＋SO42—。‎ ‎19、答案：(1)②③④⑤‎ ‎(2)CaSO4‎ ‎(3)2NH4Cl＋CaO＋5H2O===2NH3↑＋CaCl2·6H2O ‎(4)硫酸钙和氯化钾转化为硫酸钾和氯化钙，氨在工艺中循环使用，原子利用率高，没有有害物质排放到环境中等(任答一条，合理即可)‎ ‎(1)根据该工艺流程图，制备过程中需要加入的物质有CO2、CaO、H2O、KCl、NH3等，因此还需要的原料有KCl、CaCO3、NH3、H2O。(2)转化Ⅰ发生的是CaSO4·2H2O和(NH4)2CO3的反应，因此过滤Ⅰ操作所得固体中，除CaCO3外还含有CaSO4。(3)转化Ⅲ发生的反应为：2NH4Cl＋CaO＋5H2O===2NH3↑＋CaCl2·6H2O。‎ ‎20、答案：（1）直（1）直接液化技术 间接液化技术 ‎（2） ‎ ‎（3）焦炉煤气、粗氨水、煤焦油 ‎（4）1.25； O2太少不利于NH3的转化，Υ值为2.2时NH3氧化率已近100%‎ 根据题中所给出的信息分析，本题重点考查的是煤的相关知识。 ‎