2019-2020年高二化学教案石油和煤 人教版.doc

2019-2020年高二化学教案石油和煤 人教版教学目标 1、了解石油的组成和石油产品的广泛用途。2、了解石油的分馏及裂化、裂解原理。3、初步了解我国石油工业的概况和节约能源以及防止污染的重要性。4、了解煤在国民经济中的重要地位，以及煤的综合利用和环境保护。知识讲解一、石油的成分： 1、组成元素：主要含碳氢元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。2、物质类型：主要由烷烃、环烷烃、芳香烃组成，因而是混合物。3、物质状态：大部分是液态烃，其中溶有少量气态、固态烃。二、石油的炼制从油田里开采出来的没有经过加工处理的石油叫原油。原油成分复杂，还含有水和氯化钙、氯化镁等盐类。含水多，在炼制时要浪费燃料，食盐多会腐蚀设备。所以原油必须经过脱水、脱盐等处理过程之后，才能进行炼制。1、炼制的目的：一方面是将石油中的各种成分进行一定程度的分离，使它们各尽其用；另一方面是将含碳原子多的烃转变成为含碳原子数较少的烃，以提高石油的利用价值。2、炼制的方法 1)石油的分馏根据石油中各种烃的沸点不同，利用不断加热和冷疑的方法，把石油分成不同沸点范围内的蒸馏产物。这是一个物理过程。每一种馏分仍然是多种烃的混合物。说明：(1)两种或多种沸点相差较大且互溶的液体混合物，要进行分离时，常用蒸馏或分馏的分离方法。(2)分馏（蒸馏）实验所需的主要仪器：铁架台(铁圈、铁夹)、石棉网、蒸馏烧瓶、带温度计的单孔橡皮塞、冷凝管、牛角管、锥形瓶。(3)蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的作用是：_ (4)温度计的位置：_。(5)冷凝管中进、出水的原则：蒸气在冷凝管内管中的流动方向与冷水在外管中的流动方向相反，此时的冷凝效果最好。炼油厂里分馏石油的原理与实验室中分馏石油的原理是一致的，只是设备更大，精度更高，且能进行连续生产。工业上分馏石油是在分馏塔内进行的。分馏的主要过程是把脱水、脱盐处理的过的原油压入加热炉，加热到3600C左右，使原油成为液体和气体的混合物，从导管进入分馏塔。在分馏塔里，按各种烃的沸点不同，在不同层的塔盘上分离出重油、柴油、煤油、汽油、石油气（它们的沸点范围依次降低）。石油气经过冷凝加压充入罐内，形成家庭用的液化石油气。从分馏塔底流出的重油主要是固态烃和液态烃的混合物，此时可利用减压分馏进行进一步的分离（不能用常压分馏，否则会炭化结焦，毁坏设备，影响生产）。重油经减压分馏后可得到沥青、柴油、润滑油、石蜡等物质。2）石油的裂化(1)概念：石油的裂化是指一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。这是一个化学过程。(2)裂化的原因：石油通过分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质液体油的产量比较少，仅占石油总产量的25%左右。为了提高这些轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，常采用裂化的炼制方法。(3)裂化所用的原料：_。(4)裂化的产物:_-等.(5)裂化的方式:_和_说明:热裂化就是直接采用强热的方式使烃中的C、C键断裂.但热裂化所产生汽油的质量不够高,且在生产过程中易出现炭化结焦。为克服这些缺点,常使用催化剂。在催化剂作用下的裂化叫催化裂化,经催化裂化可得到质量较高的汽油。因此目前工业上都采用催化裂化这一方式。如石蜡可在氧化铝作催化剂的作用下催化裂化，此时相对分子质量大的烃被分解成相对分子质量小的烃。如:十六烷在裂化时,既可生成甲烷和十五烯,又可生成乙烷与十四烯,还可生成丙烷与十三烯,也可生成辛烷和辛烯等等。而裂化生成的烃也可再进行裂化.如:C16H34 C8H18+C8H16C8H18 C4H8+C4H10 C4H10 CH4+C3H6 C4H10 C2H6+C2H4可见,裂化所得的轻质油(如汽油)、石油气等,含有烯烃等不饱和烃,能使溴水褪色。而分馏得到的汽油中几乎不含不饱和烃,因而不能使溴水褪色。所以可用溴水来区别裂化汽油和直馏汽油。不管是直馏汽油还是裂化汽油,其质量的衡量都有一个重要的指标-汽油的辛烷值(衡量爆震程度大小的标准)3)石油的裂解(1)概念:石油在化工生产中,采用比裂比更高的温度使烃分解，成为气态不饱和烃的混合物。可见,裂解是一种深度裂化,这也是一个化学过程。(2)裂解的原因:在实际工业中,常需大量的不饱和气态烃作原料,来生产其它的化工产品,而分馏和裂化的产物大部分为液态烃。因此常用裂解的化工方法进一步对石油进行炼制.(3)裂解的原料:石油的分馏产物(包括石油气)(4)裂解的产物:主要含乙烯、丙烯、异丁烯,还含少量甲烷,乙烷等气态烃.三、煤的综合利用 1、煤的种类:无烟煤(含碳:85-95%),烟煤(含碳:70-85%),褐煤(含碳50-70%),泥煤(含碳约50%)2、煤的成分:有机物和无机物组成的复杂混合物.3、煤的组成元素:主要含碳元素,此外还含少量的氢、氮、氧、硫等元素,以及无机矿物质(主要含硅、铝、钙、铁等元素)可见:煤不是炭,煤是主要含碳元素的混合物。 “炭”和 “碳”两字的区别:“炭”是指主要含单质碳,此外还含少量杂质的无定形炭,如：木炭、焦炭、炭黑、活性炭。而“碳”则是指含碳元素的纯净物,如:二氧化碳、碳酸钙等。四、煤的综合利用方法1)煤的干馏-将煤隔绝空气强热使其分解的过程。这是一个化学变化.(1)煤的干馏产物:_。(2)干馏产物的成分及用途A、焦炭:主要含碳单质,可用于冶金(作还原剂) 、合成氨、制电石、作燃料等.B、煤焦油:主要含苯、甲苯、二甲苯等芳香烃及酚、萘、沥青等有机物,可用于制炸药、染料、医药、农药等化工合成。C、焦炉气:主要含H2、CH4、CO、C2H4等物质,可用作气体燃料及化工原料.D、粗氨水:主要含NH3及铵盐,可用于制氮肥E、粗苯:主要含苯、甲苯、二甲苯等物质,可用于制炸药、染料、医药、农药等化工合成。说明:在煤中原本并不含苯、甲苯、二甲苯等物质,它们是通过煤的干馏后分解产生的物质,再将这些干馏产物通过分馏的方法提取出来,作化工原料。可见煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源.2)煤的气化和液化(1)煤的气化:把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程.点燃主要反应:C(S)+H2O(g) CO(g)+H2(g)(吸热反应)该反应需要的热量可由碳的燃烧来提供:C(g)+O2(g) CO2(g)说明:碳燃烧时可用空气或O2,但得到的煤气的成分、热值及用途都不同.煤气化碳在空气中燃烧碳在O2中燃烧低热值气成分:CO、H2、相当量的N2特点及用途:热值较低,用作冶金、机械工业的燃料气中热值气成分:CO、H2、少量CH4特点及用途:热值较高,可作居民使用煤气,也可用于合成氨、甲醇催化剂催 化剂高热值气成分:主要是CH4特点及用途:热值高,可远距离输送 CO+3H2 CH4+H2O(2)煤的液化:把煤转化为液体燃料的过程.A、直接液化法:把煤与适当溶剂混合后,在高温、高压下(有时使用催化剂)使煤与H2作用生成液体燃料.催化剂B、间接液化法:先把煤气化成CO和H2,再经催化合成得到液体燃料。如:CO+2H2 CH3OH(甲醇-常温下为液体,可以燃烧,还可代替汽油作内燃的燃料.)典型例题例1、下列物质由固定元素组成的是( )A、空气 B、石蜡 C、氨水 D、二氧化氮气体例2、丁烷催化裂化,其碳链按两种方法断裂:生成两种烷烃和两种烯烃。若丁烷的裂解率为90%,且裂解后两种烯烃的质量相等,则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃在混合物中的体积分数为( )A、11% B、19% C、40% D、50%例3、CH4在一定条件下催化氧化可以生成C2H4、C2H6(水和其它反应产物忽略不计).取一定量CH4经催化氧化后得到一种混合气体,它在标准状况下的密度为0.780g/L.已知反应中CH4消耗了20.0%,计算混合气体中C2H4的体积百分含量(本题计算过程中请保留3位有效数字)。例4、煤焦油的成分主要是酚类和萘.萘的分子式为C10H8,其结构简式为: .萘也能发生硝化反应,其一硝基萘和二硝基萘分别有几种?练习 一、选择题1、下列物质能用于萃取溴水中的溴的是( )A、直馏汽油 B、裂化汽油 C、酒精 D、己烷2、下列物质中,没有固定沸点的是( )A、苯 B、石油 C、煤油 D、氯仿3、下列说法错误的是( )A、石油中含有C5C11的烷烃,可以通过分馏得到汽油.B、重油经过裂化可得到汽油C、煤是有机物和无机物组成的复杂混合物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4、下列石油分馏产品中沸点范围最低的是( )A、润滑油 B、沥青 C、汽油 D、柴油5、通常用来衡量一个国家石油化学工业发展水平的标志是( )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6、在相同条件下,下列哪种燃料产生的污染程度最低( )A、沼气 B、石油 C、煤 D、木柴7、下列盛放物质的方法错误的是( )A、把汽油放在带橡皮塞的玻璃瓶中 B、把硝酸银放在棕色试剂瓶中C、把NaOH放在带橡皮塞的玻璃瓶中 D、把氢氟酸放在塑料瓶中8、在海湾战争期间,科威特大批油井被炸着火,在灭火工作中,下列措施不能用于灭火的是( )A、设法阻止石油喷射 B、设法降低火焰温度C、设法降低石油着火点 D、设法使火焰隔绝空气9、我国即将全面禁止使用含铅汽油,其主要目的是( )A、减少汽车尾气中氮氧化物的排放 B、提高汽油的燃烧值C、提高汽油的抗震性 D、消除汽车尾气中的铅对大气的污染10、实验室制乙烯和分馏石油的实验中,相同之处是( )A、都需要冷凝器 B、都需加沸石C、都需加热 D、温度计都要插入液体中二、填空题11、如何用化学方法检验一瓶裂化汽油中是否含有甲苯或二甲苯等苯的同系物,写出其步骤 12、有一套以天然气为燃料的灶具,改用石油气(C3H8)为燃料,使用时应采取的措施是 ,其原因是 13、把下列各物质的制取方法填写在各题后面的横线上(1)用煤制煤焦油 (2)用煤焦油制二甲苯 (3)用石蜡制汽油 (4)用煤油制乙烯 答案 一、选择题1、AD 2、BC 3、D 4、C 5、B 6、A 7、A 8、C 9、D 10、BC二、填空题11、取少量的汽油于试管中,先逐滴加溴水直至溴水不再褪色为止,然后加入酸化的KMnO4溶液.若溶液紫色褪去或变浅,则证明汽油里含有甲苯等苯的同系物.12、增大空气的进量,或减少石油气的进气量。因燃烧等体积的天然气、石油气时,石油气消耗的O2的体积较大.13、(1)干馏 (2)分馏 (3)催化裂化 (4)裂解