2019-2020年高二化學教案石油和煤 人教版教學目標 1、了解石油的組成和石油產(chǎn)品的廣泛用途。2、了解石油的分餾及裂化、裂解原理。3、初步了解我國石油工業(yè)的概況和節(jié)約能源以及防止污染的重要性。4、了解煤在國民經(jīng)濟中的重要地位，以及煤的綜合利用和環(huán)境保護。知識講解一、石油的成分： 1、組成元素：主要含碳氫元素，同時還含有少量的硫、氧、氮等元素。2、物質(zhì)類型：主要由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴組成，因而是混合物。3、物質(zhì)狀態(tài)：大部分是液態(tài)烴，其中溶有少量氣態(tài)、固態(tài)烴。二、石油的煉制從油田里開采出來的沒有經(jīng)過加工處理的石油叫原油。原油成分復(fù)雜，還含有水和氯化鈣、氯化鎂等鹽類。含水多，在煉制時要浪費燃料，食鹽多會腐蝕設(shè)備。所以原油必須經(jīng)過脫水、脫鹽等處理過程之后，才能進行煉制。1、煉制的目的：一方面是將石油中的各種成分進行一定程度的分離，使它們各盡其用；另一方面是將含碳原子多的烴轉(zhuǎn)變成為含碳原子數(shù)較少的烴，以提高石油的利用價值。2、煉制的方法 1)石油的分餾根據(jù)石油中各種烴的沸點不同，利用不斷加熱和冷疑的方法，把石油分成不同沸點范圍內(nèi)的蒸餾產(chǎn)物。這是一個物理過程。每一種餾分仍然是多種烴的混合物。說明：(1)兩種或多種沸點相差較大且互溶的液體混合物，要進行分離時，常用蒸餾或分餾的分離方法。(2)分餾（蒸餾）實驗所需的主要儀器：鐵架臺(鐵圈、鐵夾)、石棉網(wǎng)、蒸餾燒瓶、帶溫度計的單孔橡皮塞、冷凝管、牛角管、錐形瓶。(3)蒸餾燒瓶中加入碎瓷片的作用是：_ (4)溫度計的位置：_。(5)冷凝管中進、出水的原則：蒸氣在冷凝管內(nèi)管中的流動方向與冷水在外管中的流動方向相反，此時的冷凝效果最好。煉油廠里分餾石油的原理與實驗室中分餾石油的原理是一致的，只是設(shè)備更大，精度更高，且能進行連續(xù)生產(chǎn)。工業(yè)上分餾石油是在分餾塔內(nèi)進行的。分餾的主要過程是把脫水、脫鹽處理的過的原油壓入加熱爐，加熱到3600C左右，使原油成為液體和氣體的混合物，從導管進入分餾塔。在分餾塔里，按各種烴的沸點不同，在不同層的塔盤上分離出重油、柴油、煤油、汽油、石油氣（它們的沸點范圍依次降低）。石油氣經(jīng)過冷凝加壓充入罐內(nèi)，形成家庭用的液化石油氣。從分餾塔底流出的重油主要是固態(tài)烴和液態(tài)烴的混合物，此時可利用減壓分餾進行進一步的分離（不能用常壓分餾，否則會炭化結(jié)焦，毀壞設(shè)備，影響生產(chǎn)）。重油經(jīng)減壓分餾后可得到瀝青、柴油、潤滑油、石蠟等物質(zhì)。2）石油的裂化(1)概念：石油的裂化是指一定的條件下，將相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴的過程。這是一個化學過程。(2)裂化的原因：石油通過分餾獲得的汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)液體油的產(chǎn)量比較少，僅占石油總產(chǎn)量的25%左右。為了提高這些輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，常采用裂化的煉制方法。(3)裂化所用的原料：_。(4)裂化的產(chǎn)物:_-等.(5)裂化的方式:_和_說明:熱裂化就是直接采用強熱的方式使烴中的C、C鍵斷裂.但熱裂化所產(chǎn)生汽油的質(zhì)量不夠高,且在生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)炭化結(jié)焦。為克服這些缺點,常使用催化劑。在催化劑作用下的裂化叫催化裂化,經(jīng)催化裂化可得到質(zhì)量較高的汽油。因此目前工業(yè)上都采用催化裂化這一方式。如石蠟可在氧化鋁作催化劑的作用下催化裂化，此時相對分子質(zhì)量大的烴被分解成相對分子質(zhì)量小的烴。如:十六烷在裂化時,既可生成甲烷和十五烯,又可生成乙烷與十四烯,還可生成丙烷與十三烯,也可生成辛烷和辛烯等等。而裂化生成的烴也可再進行裂化.如:C16H34 C8H18+C8H16C8H18 C4H8+C4H10 C4H10 CH4+C3H6 C4H10 C2H6+C2H4可見,裂化所得的輕質(zhì)油(如汽油)、石油氣等,含有烯烴等不飽和烴,能使溴水褪色。而分餾得到的汽油中幾乎不含不飽和烴,因而不能使溴水褪色。所以可用溴水來區(qū)別裂化汽油和直餾汽油。不管是直餾汽油還是裂化汽油,其質(zhì)量的衡量都有一個重要的指標-汽油的辛烷值(衡量爆震程度大小的標準)3)石油的裂解(1)概念:石油在化工生產(chǎn)中,采用比裂比更高的溫度使烴分解，成為氣態(tài)不飽和烴的混合物?？梢?裂解是一種深度裂化,這也是一個化學過程。(2)裂解的原因:在實際工業(yè)中,常需大量的不飽和氣態(tài)烴作原料,來生產(chǎn)其它的化工產(chǎn)品,而分餾和裂化的產(chǎn)物大部分為液態(tài)烴。因此常用裂解的化工方法進一步對石油進行煉制.(3)裂解的原料:石油的分餾產(chǎn)物(包括石油氣)(4)裂解的產(chǎn)物:主要含乙烯、丙烯、異丁烯,還含少量甲烷,乙烷等氣態(tài)烴.三、煤的綜合利用 1、煤的種類:無煙煤(含碳:85-95%),煙煤(含碳:70-85%),褐煤(含碳50-70%),泥煤(含碳約50%)2、煤的成分:有機物和無機物組成的復(fù)雜混合物.3、煤的組成元素:主要含碳元素,此外還含少量的氫、氮、氧、硫等元素,以及無機礦物質(zhì)(主要含硅、鋁、鈣、鐵等元素)可見:煤不是炭,煤是主要含碳元素的混合物。 “炭”和 “碳”兩字的區(qū)別:“炭”是指主要含單質(zhì)碳,此外還含少量雜質(zhì)的無定形炭,如：木炭、焦炭、炭黑、活性炭。而“碳”則是指含碳元素的純凈物,如:二氧化碳、碳酸鈣等。四、煤的綜合利用方法1)煤的干餾-將煤隔絕空氣強熱使其分解的過程。這是一個化學變化.(1)煤的干餾產(chǎn)物:_。(2)干餾產(chǎn)物的成分及用途A、焦炭:主要含碳單質(zhì),可用于冶金(作還原劑) 、合成氨、制電石、作燃料等.B、煤焦油:主要含苯、甲苯、二甲苯等芳香烴及酚、萘、瀝青等有機物,可用于制炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等化工合成。C、焦爐氣:主要含H2、CH4、CO、C2H4等物質(zhì),可用作氣體燃料及化工原料.D、粗氨水:主要含NH3及銨鹽,可用于制氮肥E、粗苯:主要含苯、甲苯、二甲苯等物質(zhì),可用于制炸藥、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等化工合成。說明:在煤中原本并不含苯、甲苯、二甲苯等物質(zhì),它們是通過煤的干餾后分解產(chǎn)生的物質(zhì),再將這些干餾產(chǎn)物通過分餾的方法提取出來,作化工原料?？梢娒菏枪I(yè)上獲得芳香烴的一種重要來源.2)煤的氣化和液化(1)煤的氣化:把煤中的有機物轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程.點燃主要反應(yīng):C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g)(吸熱反應(yīng))該反應(yīng)需要的熱量可由碳的燃燒來提供:C(g)+O2(g) CO2(g)說明:碳燃燒時可用空氣或O2,但得到的煤氣的成分、熱值及用途都不同.煤氣化碳在空氣中燃燒碳在O2中燃燒低熱值氣成分:CO、H2、相當量的N2特點及用途:熱值較低,用作冶金、機械工業(yè)的燃料氣中熱值氣成分:CO、H2、少量CH4特點及用途:熱值較高,可作居民使用煤氣,也可用于合成氨、甲醇催化劑催 化劑高熱值氣成分:主要是CH4特點及用途:熱值高,可遠距離輸送 CO+3H2 CH4+H2O(2)煤的液化:把煤轉(zhuǎn)化為液體燃料的過程.A、直接液化法:把煤與適當溶劑混合后,在高溫、高壓下(有時使用催化劑)使煤與H2作用生成液體燃料.催化劑B、間接液化法:先把煤氣化成CO和H2,再經(jīng)催化合成得到液體燃料。如:CO+2H2 CH3OH(甲醇-常溫下為液體,可以燃燒,還可代替汽油作內(nèi)燃的燃料.)典型例題例1、下列物質(zhì)由固定元素組成的是( )A、空氣 B、石蠟 C、氨水 D、二氧化氮氣體例2、丁烷催化裂化,其碳鏈按兩種方法斷裂:生成兩種烷烴和兩種烯烴。若丁烷的裂解率為90%,且裂解后兩種烯烴的質(zhì)量相等,則裂解后得到的相對分子質(zhì)量最小的氣態(tài)烴在混合物中的體積分數(shù)為( )A、11% B、19% C、40% D、50%例3、CH4在一定條件下催化氧化可以生成C2H4、C2H6(水和其它反應(yīng)產(chǎn)物忽略不計).取一定量CH4經(jīng)催化氧化后得到一種混合氣體,它在標準狀況下的密度為0.780g/L.已知反應(yīng)中CH4消耗了20.0%,計算混合氣體中C2H4的體積百分含量(本題計算過程中請保留3位有效數(shù)字)。例4、煤焦油的成分主要是酚類和萘.萘的分子式為C10H8,其結(jié)構(gòu)簡式為: .萘也能發(fā)生硝化反應(yīng),其一硝基萘和二硝基萘分別有幾種?練習 一、選擇題1、下列物質(zhì)能用于萃取溴水中的溴的是( )A、直餾汽油 B、裂化汽油 C、酒精 D、己烷2、下列物質(zhì)中,沒有固定沸點的是( )A、苯 B、石油 C、煤油 D、氯仿3、下列說法錯誤的是( )A、石油中含有C5C11的烷烴,可以通過分餾得到汽油.B、重油經(jīng)過裂化可得到汽油C、煤是有機物和無機物組成的復(fù)雜混合物D、煤中含有苯和甲苯,可以用先干餾后分餾的方法把它們分離出來4、下列石油分餾產(chǎn)品中沸點范圍最低的是( )A、潤滑油 B、瀝青 C、汽油 D、柴油5、通常用來衡量一個國家石油化學工業(yè)發(fā)展水平的標志是( )A、石油的產(chǎn)量 B、乙烯的產(chǎn)量 C、合成纖維的產(chǎn)量 D、硫酸的產(chǎn)量6、在相同條件下,下列哪種燃料產(chǎn)生的污染程度最低( )A、沼氣 B、石油 C、煤 D、木柴7、下列盛放物質(zhì)的方法錯誤的是( )A、把汽油放在帶橡皮塞的玻璃瓶中 B、把硝酸銀放在棕色試劑瓶中C、把NaOH放在帶橡皮塞的玻璃瓶中 D、把氫氟酸放在塑料瓶中8、在海灣戰(zhàn)爭期間,科威特大批油井被炸著火,在滅火工作中,下列措施不能用于滅火的是( )A、設(shè)法阻止石油噴射 B、設(shè)法降低火焰溫度C、設(shè)法降低石油著火點 D、設(shè)法使火焰隔絕空氣9、我國即將全面禁止使用含鉛汽油,其主要目的是( )A、減少汽車尾氣中氮氧化物的排放 B、提高汽油的燃燒值C、提高汽油的抗震性 D、消除汽車尾氣中的鉛對大氣的污染10、實驗室制乙烯和分餾石油的實驗中,相同之處是( )A、都需要冷凝器 B、都需加沸石C、都需加熱 D、溫度計都要插入液體中二、填空題11、如何用化學方法檢驗一瓶裂化汽油中是否含有甲苯或二甲苯等苯的同系物,寫出其步驟 12、有一套以天然氣為燃料的灶具,改用石油氣(C3H8)為燃料,使用時應(yīng)采取的措施是 ,其原因是 13、把下列各物質(zhì)的制取方法填寫在各題后面的橫線上(1)用煤制煤焦油 (2)用煤焦油制二甲苯 (3)用石蠟制汽油 (4)用煤油制乙烯 答案 一、選擇題1、AD 2、BC 3、D 4、C 5、B 6、A 7、A 8、C 9、D 10、BC二、填空題11、取少量的汽油于試管中,先逐滴加溴水直至溴水不再褪色為止,然后加入酸化的KMnO4溶液.若溶液紫色褪去或變淺,則證明汽油里含有甲苯等苯的同系物.12、增大空氣的進量,或減少石油氣的進氣量。因燃燒等體積的天然氣、石油氣時,石油氣消耗的O2的體積較大.13、(1)干餾 (2)分餾 (3)催化裂化 (4)裂解