2022年高中化学 化学与资源开发利用（第11课时）《石油和天然气》三案一课学案 新人教版选修2

2022年高中化学 化学与资源开发利用（第11课时）石油和天然气三案一课学案 新人教版选修2【学习目标】1.了解石油、天然气的组成和用途以及深加工产品的广泛用途。2.了解石油的分馏操作及分馏产品。3.掌握石油的裂化、裂解的概念及主要目的和产品。【重点难点】石油和天然气综合利用的新进展课前预习【情景材料】在必修教材中已经学习了石油的主要成分，知道石油是由各种烃组成的混合物及石油炼制的初步知识。知道从石油中可以得到多种矿物油，如汽油、柴油等，石油；被誉为“工业业的血液”。【预习内容】根据教材有关内容填写下列空白：一、石油和天然气1.石油的炼制和石油化工(1)石油的组成：主要是由各种 、 、 和 所组成的混合物。 (2)石油的冶炼：一方面是将石油中的混合物进行一定程度的分离，使它们物尽其用；另一方面，将含碳原子数较多的烃转变为含碳原子数较少的烃作为基本有机化工原料，以提高石油的利用价值。裂化：裂化就是在一定的条件下，将 的烃分解为 的程。例如，在加热、加压和催化剂存在的条件下，十六烷裂化为辛烷和辛烯： ；裂化的目的：为了 ；裂化有 裂化和 裂化。裂解：采用比裂化更高的温度，使 烃断裂成各种 态烃和少量 态烃的方法叫做石油的裂解。石油的裂解气是一种复杂的混合气体，它除了主要含有 、 、 等不饱和烃外，还含有 、氢气、硫化氢等。裂解气里烯烃含量比较高。常把乙烯的产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一。2.天然气的利用用途：天然气除了直接用作 ；作为化工生产的原料 、 、 ；合成 ，替代石油生产清洁汽油、柴油等燃料油。预习内容答案一、1(1)烷烃 环烷烃 芳香烃(2)相对分子质量较大、沸点较高 相对分子质量较小、沸点较低 C16H34C8H18+C8H16 提高汽油的产量。热 催化长链 短链 气 液 乙烯 丙烯 丁烯 甲烷2燃料 提供合成氨所需的氢气 制乙烯 制甲醇 液体燃料堂中互动【问题探究1】直馏汽油和裂化汽油有何差别。如何鉴别？【教师点拨】直馏汽油与裂化汽油的成分主要的差异在于有无烯烃存在。分析解答:直馏汽油是石油通过分馏的方法获得的汽油，因而其主要成分是烷烃、环烷烃等；裂化汽油主要是长链烷烃裂化后得到的饱和烷烃和不饱和的烯烃的液态混合物。可见直馏汽油与裂化汽油的成分主要的差异在于有无烯烃存在，因此，可用溴水鉴别直馏汽油和裂化汽油。【即学即练1】下列溶剂能作溴的萃取剂的是（ ）A直馏汽油 B裂化汽油 C二甲苯 D酒精1.AC【解析】萃取剂的选择原则是：与水互不相溶，被萃取的物质在该溶剂中的溶解度比在水中较大，且跟萃取物不发生化学反应。因石油分馏是物理加工，而裂化则发生了化学反应，故直馏汽油和裂化汽油二者在成分和性质上是不相同的，现表解如下：【问题探究2】通过石油分馏就可以得到汽油、煤油、柴油等轻质油，为什么石油还要进行裂化制得汽油等轻质油？ 【教师点拨】为了获得更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，采用催化裂化的方法.分析解答：通过分流得到的汽油、煤油、柴油等轻质油仅占石油产量25%左右，还不能满足社会的要求。为了获得更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，采用催化裂化的方法，在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃。【即学即练2】下列关于石油及石油炼制的叙述中错误的是()A.石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物B.石油分馏所得的馏分是纯净物C.为了防止重油进一步分馏时炭化结焦，常采用减压分馏D.石油裂化的原料是重油、石蜡等2.B【解析】石油分馏所得到的是由沸点相近的多种烃的混合物而非纯净物；减压分馏防止了重油的炭化结焦；重油、石蜡等含碳原子数较多的高沸点的烃，通过裂化可以得到沸点低的烃。练案A组（课堂反馈 满分50分）一、选择题（每小题5分，共35分）1.通常用来衡量一个国家的石油化学工业发展水平标志的是( ) A.石油的产量 B.乙烯的产量 C.合成纤维的产量 D.硫酸的产量 1.B【解析】乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志之一。2.近期我国冀东渤海湾发现储量达10亿吨的大型油田。下列关于石油的说法中正确的是( ) A.石油属于可再生矿物能源 B.石油主要含有碳、氢两种元素 C.石油的裂化是物理变化 D.石油分馏的各馏分均是纯净物2.B【解析】本题考查石油和石油化工知识。石油主要由C、H两种元素组成，属于不可再生矿物能源。石油的分馏是物理变化，得到的各馏分是混合物。石油裂化生成新的物质，是化学变化。3.石油加工的各种处理过程中，属于裂化过程的是（ ）A.分离出汽油和煤油 B.原油脱盐、脱水C.十六烷变为辛烷和辛烯D.将直链烃变为芳香烃3.C【解析】A分离出汽油和煤油属于分馏。B.脱盐、脱水是属于分馏之前的予处理过程。C.裂化的目的是为了获得更多更好的汽油，汽油中的烃分子为511个碳原子，十六烷断裂为辛烷和辛烯，属于裂化过程。D.直链烃转化为芳香烃的过程叫重整。所谓“重整”就是把汽油里直链烃类分子的结构“重新进行调整”，使它们转化为芳香烃或具有支链的烷烃异构体等。4.石油裂化的主要目的是为了( ) A.提高轻质液体燃料的产量 B.便于分馏 C.获得短链不饱和气态烃 D.提高汽油的质量 4.A【解析】石油裂化的目的是为了提高轻质液化燃料的产量和质量，其中以产量为主要目的。5.从石油中提取的矿物燃料燃烧后，产生的气体对环境会造成污染。为减少汽车尾气对大气的污染，我国成功地制造出以新燃料作能源的“绿色汽车”，这种新燃料是( ) A. 90号汽油 B. 甲醇 C. 92号汽油 D. 0号柴油 5.B【解析】汽油、柴油是从石油中提取的矿物油。6.石油裂化的主要目的是为了( ) A.提高轻质液体燃料的产量 B.便于分馏 C.获得短链不饱和气态烃 D.提高汽油的质量 6.A【解析】石油裂化的目的是为了提高轻质液化燃料的产量和质量，其中以产量为主要目的。7.下图是石油分馏塔的示意图，a、b、c三种馏分中（ ）A. a的沸点最高 B. b的熔点最低 C. c的平均分子量最大 D. 每一种馏分都是纯净物 7.C【解析】考查物质熔沸点与相对分子质量间的关系。a、b、c三种馏分均为蒸气，故最上面的熔沸点最低，C的熔点最大，对应的平均相对分子量也最大。二、填空题（共15分）8.(6分) C8H18在一定条件下受热裂化可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H8五种混合气体，此混合气体的平均相对分子质量为 。A14 B57C38 D无定值8.C【解析】因C8H18裂化时生成等物质的量的C4H10和C4H8，C4H10裂化时生成等物质的量的C2H6和C2H4或CH4和C3H6，所以1molC8H18裂化时生成3mol气体，在此过程中质量没有改变，所以混合气体的平均平均相对分子质量为=38。9.(9分) 利用天然气合成氨的工艺流程示意如下： 依据上述流程，完成下列填空：(1)天然气脱硫时的化学方程式是 (2)n mol CH4经一次转化后产生CO 9n mol、产生H2 mol(用含n的代数式表示)(3)K2CO3(aq)和 CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是 (多选扣分)(a)相似相溶原理 (b)勒沙特列原理 (c)酸碱中和原理(4)由KHCO3分解得到的CO2可以用于 (写出CO2的一种重要用途)。(5)整个流程有三处循环，一是Fe(OH)3循环，二是K2CO3(aq)循环，请在上述流程图中标出第三处循环(循环方向、循环物质)。 9.(1)3H2S2Fe(OH)3Fe2S36H2O；(2)2.7n(3)b(4)生产纯碱(或作制冷剂等，其它合理答案也给分)(5)【解析】在复杂的工艺生产流程中，捕获信息进而综合分析问题、解决问题的能力。读懂流程图回忆课本知识综合分析作答。中天然气脱硫用Fe(OH)3由关系容易得到：2Fe(OH)3+3H2SFe2S3+6H2O。的解题关键在于正确写出CH4(g)与H2O(g)反应的化学方程式：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2 (g)，由CO为9nmol，可以得出生成氢气2.7nmol。是勒夏特列原理的运用，K2CO3(aq)和CO2反应在加压下进行，加压使CO2在溶液中的溶解度增大，平衡向生成KHCO3的方向移动。主要考查CO2的用途，可以任写一种，如制纯碱、作制冷剂、干冰用于人工降雨等。在整个流程中考虑反应的循环，由知识储备知道，N2和H2合成NH3是一个可逆反应，为了原料的节约，故存在循环。B组（课后拓展）1.含有5个碳原子的烷烃，催化裂化可生成的烯烃最多有 ( )A2种 B4种C5种 D6种1.C【解析】C5H12裂化可得丁烯、丙烯、乙烯，但丁烯还有三种同分异构体。2.为了控制下述的温度变化，应将温度计的水银球放置在什么适当的位置上。（1）在蒸馏烧瓶中分馏石油：_。（2）用酒精和浓硫酸制取乙烯：_。（3）用苯和混酸混合水浴加热制硝基苯：_。2.(1)水银球靠近蒸馏烧瓶的支管处(2)水银球插入反应物中(3)水银球插入水中【解析】做石油分馏实验时，为了控制各馏分的温度范围，温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管附近。做制取乙烯的实验时，要控制反应物乙醇和混酸的温度，防止乙醚的生成。温度计的水银球应插在混合物液面下。做制取硝基苯的实验时，主要是控制水的温度，温度计的水银球应插入水中。3.利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下：依据上述流程，完成下列填空：(1)图中CH4的一次转化过程中的化学方程是_。(2)脱硫过程中，若有n mol Fe2O3H2O转化，则生成S的物质的量为_ mol(用含n的代数式表示)。(3)整个流程有三个循环：一是K2CO3(aq)循环，二是N2和H2循环，第三个循环中被循环物质是_。 (4)改用过量NaOH溶液吸收天然气中的硫化氢，以石墨作电极电解吸收后所得溶液可回收硫，其电解总反应方程式(忽略氧气的氧化还原)为_，该方法的优点是_ 。 3.(1)CH4+H2OCO+3H2 (2)n (3)Fe2O3H2O (4)Na2S+2H2O2NaOH+S+H2优点是：NaOH可以循环利用，同时获得副产品氢气。(答到“NaOH可以循环利用”即可)【解析】 (1)化学方程式：CH4+H2OCO+3H2，(2)脱硫反应为3H2SFe2O3=2FeSSH2O若有nmolFe2O3H2O可以生成nmol的S；(3)仔细观察前面二个循环的特点可知第三个循环物质是Fe2O3H2O(4)2NaOHH2S=Na2S2H2O,由于溶液中阴离子为S2和OH且还原性S2大于OH所以S2在阳极放电，H在阴极放电；电解方程式为Na2S2H2O22NaOHSH2, 由于需要持续要加入NaOH，所以电解产生的NaOH能循环使用，同时获得副产品氢气。