一、石油和天然气
石油的炼制和石油化工
石油是烃的混合物,加工前称为原油,石油要炼制,其目的是将混合物进行一定程度的分离,使之物尽其用。
工业上常用常压分馏和减压分馏的方法把不同沸点的产品分离出来。
为了提高汽油产量,还可采用催化裂化的方法。如十六烷分解反应方程式为C16H34―→C8H18+C8H16。
石油不仅是燃料资源,还是有机化工原料的重要来源。
乙烯的生产主要靠石油裂解,乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。
天然气的主要用途:①直接作燃料;②合成氨原料气(制H2);③合成甲醇及其他化工原料。
二、煤的综合利用
煤与炭的关系
木炭、焦炭等是碳的不纯单质,而煤是有机物和无机物组成的复杂混合物。
煤除了主要含碳元素外还含有少量的S、P、N、H、O等元素以及无机矿物质(主要有硅、铝、钙、铁等元素)。
煤的干馏
(1)将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,叫做煤的干馏,也叫煤的焦化。
(2)工业上炼焦的原理是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加热。
煤的气化和液化
(1)煤的气化是指煤在特定的设备内,在一定温度及压强下使煤中有机物与气化剂(如蒸气/空气或氧气等)发生一系列化学反应,将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等气体和CO2、N2等非可燃气体的过程。
(2)碳与水蒸气的反应式为C+H2O(g)CO+H2,属吸热反应。
(3)煤的液化:煤的液化是把煤转化成液体燃料的过程,煤的液化分为直接液化和间接液化。
①直接液化是把煤炭制成煤浆,然后在高温、高压和在催化剂条件下,通过加氢裂化生成液态碳氢化合物即“合成石油”。
②间接液化是把煤炭在高温下与水蒸气作用气化,产生合成气等,然后合成气通过催化合成生成性能优良的液态醇类、烃类及化学品等。
三、煤化工和天然气化工的发展——一碳化学
一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO、CH4、CH3OH等)为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。
煤气化的主要反应方程式为2C+O22CO;C+H2OCO+H2;CO+H2OCO2+H2;CH4+H2OCO+3H2。
使用不同的催化剂,可以从合成气制出不同的产物,这就是合成气化学,由CH4、CH3OH等含一个碳原子的分子,通过催化反应直接生成新的化合物,叫甲烷化学和甲醇化学。
节能减排对发展经济、保护环境有重要意义。下列措施不能减少二氧化碳排放的是( )
A.利用太阳能制氢
B.关停小火电企业
C.举行“地球一小时”熄灯活动
D.推广使用煤液化技术
解析:选D。A项利用太阳能制氢一是节省电能,减少煤的燃烧,二是氢可代替一部分化石燃料,减少CO2的排放,B项关停小火电企业减少煤的燃烧,C项举行熄灯活动,节省了煤电,减少了CO2的排放,D项煤液化成水煤气,燃烧后,CO2的排放没减少。
下列变化,属于物理变化的是( )
A.炭化 B.裂化
C.分馏 D.干馏
解析:选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,属于物理变化。其他变化都有新物质生成,属于化学变化。
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
解析:选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。