Question

目前，在研究新能源的前沿技術(shù)上，科學(xué)家致力于二氧化碳的“組合轉(zhuǎn)化”技術(shù)的研究，把過多二氧化碳轉(zhuǎn)化為有益于人類的物質(zhì)．
（1）乙烯的產(chǎn)量是衡量一個國家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志之一，下列石油化工生產(chǎn)能提高乙烯的產(chǎn)量的是：
A．蒸餾、分餾     B．催化裂化     C．催化裂解       D．催化重整
（2）下列說法不正確的是：
A．石油是混合物，分餾后的得到的餾分是純凈物
B．煤隔絕空氣加強(qiáng)熱可以得到黑褐色油狀的煤焦油
C．煤的氣化和液化是使煤變成清潔能源的有效途徑
D．從綠色化學(xué)角度考慮，以植物為主的生物質(zhì)資源，是未來的理想資源
（3）如果將CO₂和H₂以1：4的比例混合，通入反應(yīng)器，在適當(dāng)?shù)臈l件下反應(yīng)，可獲得一種重要的能源．請完成以下化學(xué)方程式：CO₂+4H₂→______+2H₂O
（4）若將CO₂和H₂以1：3的比例混合，使之發(fā)生反應(yīng)生成某種重要的化工原料和水，該原料可能是
A．烷烴      B．烯烴      C．炔烴     D．芳香烴
（5）甲、乙、丙三個化肥廠生產(chǎn)尿素所用的原料不同，但生產(chǎn)流程相同：

①甲廠以焦炭和水為原料；②乙廠以天然氣和水為原料；③丙廠以石腦油（主要成分為C₅H₁₂）和水為原料．按工業(yè)有關(guān)規(guī)定，利用原料所制得的原料氣H₂和CO₂的物質(zhì)的量之比，若最接近合成尿素的原料氣NH₃（換算成H₂的物質(zhì)的量）和CO₂的物質(zhì)的量之比，則對原料的利用率最高．據(jù)此判斷甲、乙、丙三個工廠哪個工廠對原料的利用率最高？______．
（6）請根據(jù)以上信息，設(shè)計(jì)工業(yè)合成尿素的條件______．

Answer 1

【答案】分析：（1）A．石油分餾主要得到粗石油、輕油、煤油及重油等；
B．催化裂化主要是提高汽油的產(chǎn)量；
C．催化裂解旨在生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等基本化工原料；
D．催化重整主要是提高苯及其同系物就是所謂的芳香烴的產(chǎn)量．
（2）A．由多種物質(zhì)組成的物質(zhì)，如果是由分子構(gòu)成時由多種分子構(gòu)成的是混合物；
B．如果把煙煤隔絕空氣加強(qiáng)熱，煤就可以分解成焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣；
C．氣體和液體比固體燃燒效率高；
D．綠色化學(xué)要求原料物質(zhì)中所有的原子完全被利用且全部轉(zhuǎn)入期望的產(chǎn)品中，原子的利用率100%．
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋：化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變．可知在化學(xué)反應(yīng)方程式中，反應(yīng)物和生成物中所含的原子的種類和數(shù)目相同．由此可推斷化學(xué)反應(yīng)方程式中反應(yīng)物或生成物的化學(xué)式；
（4）化學(xué)變化中，變化前后原子種類、個數(shù)不變；根據(jù)CO₂和H₂混合氣體發(fā)生反應(yīng)的分子數(shù)比1：3及生成水的組成與分子構(gòu)成，結(jié)合選項(xiàng)所傳遞的關(guān)于化工原料由C、H元素組成的信息，推斷生成的化工原料的分子中C、H原子的個數(shù)比；
（5）用原料所制得的H₂和CO₂的物質(zhì)的量之比若最接近合成尿素的原料氣NH₃（換算成H₂的物質(zhì)的量）和CO₂的物質(zhì)的量之比，原料的利用率最高；
（6）正反應(yīng)是物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)能減小使平衡向正反應(yīng)方向移動，且反應(yīng)速率增大；
解答：解：（1）A．石油分餾主要得到粗石油、輕油、煤油及重油等，故A錯誤； B．催化裂化以生產(chǎn)汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油品的目的，故B錯誤；
C．催化裂解旨在生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等基本化工原料，故C正確；
D．催化重整主要是提高苯及其同系物就是所謂的芳香烴的產(chǎn)量，故D錯誤．
故選C；
（2）A．石油分餾主要得到粗石油、輕油、煤油及重油等，是混合物，故A錯誤；
B．煤隔絕空氣加強(qiáng)熱得到油狀液體是煤焦油，故B正確；
C．煤的氣化和液化能提高煤的燃燒效率，減少污染物的排放，故C正確；
D．以植物為主的生物質(zhì)資源，無污染，是未來的理想資源，故D正確．
故選A；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的微觀解釋可以知道：反應(yīng)前后的原子數(shù)目和種類應(yīng)該相等，分析題給的化學(xué)反應(yīng)方程式可以知道，反應(yīng)前出現(xiàn)了2個O，1個C，8個H，反應(yīng)后出現(xiàn)了2個O，4個H，所以在X中含有4個H和1個C，故答案為：CH₄；
（4）由反應(yīng)物CO₂和H₂混合在一定條件下以1：3（分子數(shù)比）比例發(fā)生反應(yīng)，可判斷混合氣體中C、H原子個數(shù)比為1：6；又由于反應(yīng)后生成水，即有H原子與O原子化合成水分子；而在四個選項(xiàng)中的物質(zhì)中都不含O元素，可判斷1個CO₂分子中的2個O原子應(yīng)與4個H原子結(jié)合成2個水分子，即混合氣體中的1個C原子應(yīng)與2個H原子化合成化工原料；
通過以上分析，可得出化工原料中C、H原子個數(shù)比應(yīng)為1：2；而在CH₄中C、H原子個數(shù)比為1：4，在C₂H₂中C、H原子個數(shù)比為1：1，在C₂H₄中C、H原子個數(shù)比為1：2，在C₂H₆中C、H原子個數(shù)比為1：3；故選B；
（5）NH₃（換算成H₂的物質(zhì)的量）和CO₂的物質(zhì)的量之比為2：1合成尿素，即H₂和CO₂的物質(zhì)的量之比為：1=3：1．
甲廠以焦炭和水為原料，C+2H₂OCO₂+2H₂，生成的H₂和CO₂的物質(zhì)的量之比為2：1．
乙廠以天然氣和水為原料，CH₄+2H₂OCO₂+4H₂，生成的H₂和CO₂的物質(zhì)的量之比為2：1．
丙廠以乙烯和水為原料，C₂H₄+4H₂O2CO₂+6H₂，生成的H₂和CO₂的物質(zhì)的量之比為3：1，
故答案為：丙；
（6）根據(jù)，正反應(yīng)是物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)能減小使平衡向正反應(yīng)方向移動，且反應(yīng)速率增大，故合成尿素的條件：高壓、催化劑、適宜的溫度，
故答案為：高壓、催化劑、適宜的溫度；
點(diǎn)評：本題考查學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式和質(zhì)量守恒定律來推斷物質(zhì)的化學(xué)式，守恒方法是解答本題的常用方法，學(xué)生應(yīng)熟悉元素守恒、原子守恒來解答此類習(xí)題．