2019-2020年高中化学主题4化石燃料石油和煤的综合利用课题1从石油中获取更多的高品质燃油教案鲁科版.doc

2019-2020年高中化学主题4化石燃料石油和煤的综合利用课题1从石油中获取更多的高品质燃油教案鲁科版课标要求通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。课标解读1.了解石油资源的综合利用。2明确石油化工的主要原料、过程和产品。教学地位本课时知识在课程标准有明确要求：通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展，本课时是高考等必考点，尤其是石油的加工，高分子材料的合成更是高考命题的热点。新课导入建议墨西哥坎昆气候大会再次提出了全球减排的重要性。为实现减排目标，全球每年需要投入巨资用于发展绿色能源。根据有关报道，绿色能源行业将涉及八大领域，其中包括海上风能、太阳能、城市垃圾转化为能源和地热能等。你了解我国的主要能源吗？教学流程设计课前预习安排：看教材P6876，填写课前自主导学，并完成思考交流。步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。步骤2：建议对思考交流进行提问，反馈学生预习效果。步骤3：师生互动完成探究1，可利用问题导思的设问作为主线。步骤7：通过例2的讲解研析，对“探究2，石油分馏实验”中注意的问题进行总结。步骤6：师生互动完成“探究2”。步骤5：指导学生自主完成变式训练1和当堂双基达标1、2、3题。步骤4：通过例1和教材P6871的讲解研析，对“探究1，从石油中提炼燃油的方法”中注意的问题进行总结。步骤8：指导学生自主完成变式训练2和当堂双基达标中的4、5题。步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照课堂小结。安排课下作业完成课后知能检测。课标解读重点难点1.了解从石油中获取燃油的基本过程和方法。2.了解为增加轻质燃油的产量和提高汽油品质所采取的化学加工技术。3.知道一些有关燃油的基本知识。4.通过学习从石油中提炼燃油的过程和方法，理解化学化工技术在社会发展中的重要作用。1.燃油产品的种类及用途。(重点) 2.石油分馏的原理及化学工艺。(重点)3.轻质汽油的获取方法，提高汽油品质的方法。(重难点)从石油中提炼燃油1.石油的性质、成分和分类(1)物理性质：棕黑色、可燃的黏稠液体，具有特殊的气味，密度比水小，不溶于水。(2)化学成分：碳和氢两种元素组成的各种烷烃、环烷烃和芳香烃，以及少量的含硫、氮、氧等元素的烃类衍生物和金属化合物。(3)分类2石油的加工方法(1)常压分馏原理：给原油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝先分离出来，高沸点的烃后汽化，再冷凝分离出来。设备：分馏塔(2)减压分馏3石油分馏的主要产品汽油、煤油、柴油三者含碳原子个数的范围由小到大的顺序为：汽油煤油煤油汽油。1汽油、煤油、柴油有哪些用途？【提示】汽油用于飞机、汽车；煤油用于喷气飞机、拖拉机；柴油用于重型汽车、军舰、轮船、坦克、拖拉机等。从石油中获得更多的轻质燃油1.热裂化(1)定义：在一定压强下加强热，使分子中碳原子数较多的烃分子发生断裂，从而生成相对分子质量较小、沸点较低、分子中碳原子数与轻质燃油烃分子中碳原子数相近的各种烃的混合物的方法。(2)十六烷和二十烷热裂化反应为：C16H C8HC8H ；C20H C12HC8H 2催化裂化(1)定义：使分子中碳原子较多的烃汽化，让气态反应物在固体催化剂表面发生催化反应，生成含碳原子较少的烃分子。(2)十八烷的催化裂化反应为：C18H C10HC8H 。3加氢裂化(1)定义：在一定压强和温度下，含碳原子较多的烃分子在催化剂的作用下与氢气反应而断裂成含碳原子较少的烃分子。(2)十六烷、二十烷的加氢裂化反应为：C16HH22C8H 、C20HH2C12HC8H 。2热裂化、催化裂化、加氢裂化的相同点是什么？【提示】均使碳链长的烃变为碳链短的烃。如何提高汽油的品质1.指标：辛烷值2提高辛烷值的方法3.)3为什么汽车尾气会造成空气污染？【提示】在汽油中若用四乙基铅作为抗爆剂，燃油含铅，排放的汽车尾气会对环境造成严重的重金属污染，目前已被许多国家禁用，现在常用的抗爆剂是甲基叔丁基醚(简称MTBE)，它会增加汽车尾气中氮氧化物的排放量，造成环境污染。从石油中提炼燃油的方法【问题导思】石油分馏属于什么变化？【提示】石油分馏过程中无新物质生成，所以属于物理变化。石油分馏包括哪几种方法？【提示】常压分馏和减压分馏。裂化包括哪几种方法？目的是什么？【提示】裂化包括热裂化、催化裂化、加氢裂化；目的是提高汽油的产量。炼制和加工方法分馏裂化常压分馏减压分馏热裂化催化裂化加氢裂化原理用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在一定条件下，将相对分子质量大、沸点高的烃断裂成小分子的过程原料脱水、脱盐的原油重油重油条件常压加热减压加热加热催化剂、加热催化剂、H2、加热目的将原油分离成轻质油将重油充分分离，并防止炭化结焦提高轻质汽油的产量和质量主要产品溶剂油(C5C8)、汽油(C5C11)、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林等汽油等轻质油(xx山东高考节选)(1)石油分馏时，在不断向_(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品，该过程为_操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、_和加氢裂化，裂化的目的是提高_的产量。【解析】(1)石油的分馏是在分馏塔中进行的，该过程为连续操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化，裂化的目的是提高轻质燃料油(或汽油)的产量。【答案】(1)分馏塔连续(2)催化裂化轻质燃料油(或汽油)裂化、裂解均属于化学变化；裂化目的是提高汽油产量，裂解目的是获得乙烯、丙烯等气态不饱和烃。1下列化学反应中，属于烃裂化反应的是()AC16H34C8H16C8H18BCH3CH=CH2Br2CH3CHBrCH2BrCCH3CH2CH3Cl2CH3CH2CH2ClHClDnCH2=CHCH=CH2CH2CH=CHCH2【解析】裂化反应是在一定条件下，使分子中碳原子数多、相对分子质量大的烃变为分子中碳原子数少、相对分子质量小的烃的过程。B项，属于加成反应；C项，属于取代反应；D项，属于加聚反应。【答案】A石油分馏实验【问题导思】石油分馏模拟实验中，需要哪些仪器？【提示】铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝器、尾接管、锥形瓶、瓶塞、导管等。温度计水银球在什么位置？【提示】在蒸馏烧瓶支管口处。冷凝器中冷却水的流向应该怎样？【提示】下导管口进水，上导管口出水。1装置：蒸馏装置。注意所用温度计水银球的位置应当在蒸馏烧瓶支管口处，因为它所测定的是所取馏分的沸点范围。2操作注意事项：被加热的是易燃易爆物质，故装置气密性要好，注意加入药品前检验整套装置的气密性；为防止暴沸，应在加热之前放入几片碎瓷片；注意加热之前先接通冷却水，而停止加热后，仍要继续通冷却水一段时间；若所用药品为原油，应在收集器上接一导管，将残余尾气导出室外，以防发生事故。有人设计了一套实验分馏原油的五个步骤，请将正确的序号填入括号中。()将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。()连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管的另一端和水龙头连接，和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。()把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。()向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原油，塞好带温度计的橡皮塞，把连接器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶)中。()检查气密性(利用给固定装置微热的方法)。在上述实验中，温度计的水银球的位置在_。【解析】本题考查石油分馏原理和根据实验目的设计实验装置的能力及组装实验装置的能力。本实验包括三个部分的装置，即加热装置、冷凝装置和收集装置。组装时，应遵循先加热后冷凝再收集的顺序，加热装置的组装要先下后上。操作应遵循先连接装置再加药品的原则。所以正确的顺序为(2)(3)(1)(5)(4)。因温度计是测石油气的温度，故水银球应在蒸馏烧瓶支管口处。【答案】(2)(3)(1)(5)(4)蒸馏烧瓶支管口处2石油分馏实验中，一定不使用的仪器是()A蒸发皿B酒精灯C冷凝器 D蒸馏烧瓶【解析】蒸发皿用于加热溶液，在石油分馏实验中一定不使用。【答案】A【教师备课资源】海底新能源可燃冰1“可燃冰”是深藏于海底的固体甲烷水合物。在深海高压低温的条件下，水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体，将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷等气体分子纳入网体中形成水合甲烷。可燃冰是一种潜在的能源，储量很大。有专家认为，水合甲烷一旦得到开采，将使人类的燃料使用史延长几个世纪。值得注意的是，可燃冰作为一种新能源虽具有开发应用前景，但甲烷是一种高效的温室效应气体，所以可燃冰应得当开采。2各种工业厂气的主要成分名称来源主要成分用途天然气天然气田、油田CH4燃料、化工原料水煤气煤气化CO、H2燃料、化工原料焦炉气煤干馏CO、H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料液化石油气石油分馏C5以下石油气燃料、化工原料裂解气石油裂解CH4、乙烯、丙烯、丁烯等石油化工原料高炉煤气炼铁高炉CO、CO2等燃料1石油分馏的2种方法：常压分馏、减压分馏。2获得更多轻质燃油的3种方法：热裂化、催化裂化、加氢裂化。3提高汽油品质的1种方法：催化重整。4石油分馏的5种产品：石油气、汽油、煤油、柴油、重油。1关于石油的说法不正确的是()A石油主要含C、H两种元素B石油主要是由各种烃组成的混合物C石油有固定的沸点，故可分馏D石油分馏产物仍是混合物【答案】C2下列不属于提高汽油产量的方法是()A热裂化B催化裂化C催化重整 D加氢裂化【解析】裂化的目的是提高汽油的产量；催化重整目的是提高汽油的品质。【答案】C3在下列各种石油的加工处理过程中，属于催化裂化过程的是()A分离汽油和煤油B将重油分离为润滑油等C十六烷变为辛烷和辛烯D将直链烃变为芳香烃【解析】A、B两项属于物理变化；D项，属于催化重整。【答案】C4下列物质中，不能用于萃取溴水的是()A直馏汽油 B四氯化碳C裂化汽油 D苯【解析】用作萃取剂的溶剂要求：与原溶剂互不相溶，且密度不同；与溶质不反应；溶质在该溶剂中的溶解度远远大于在原溶剂中的溶解度。C项中裂化汽油中有不饱和烃，会和Br2发生加成反应。【答案】C5裂化汽油中除含有C5C11的烷烃外，还含有C5C11的烯烃及甲苯、二甲苯等苯的同系物。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯烃及苯的同系物，实验步骤为：(1)先逐滴加入_，振荡，如果看到_，则证明有_存在。(2)逐滴加入_至_为止，静置，用分液漏斗分出_(填“上”或“下”)层的裂化汽油样品，再加入_，振荡，如果看到_，则证明裂化汽油中有_存在。【解析】本实验目的是在烷烃、烯烃、苯的同系物的混合物中检验烯烃和苯的同系物的存在，应先检验烯烃，再检验苯的同系物。因为烯烃可使溴水、酸性KMnO4溶液退色，而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液退色，根据这一性质差异，则先用溴水检验烯烃的存在，再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。具体实验步骤如下：(1)向样品中逐滴加入溴水，振荡，如看到溴水退色，则证明烯烃的存在。(2)继续逐滴加入溴水至不再退色为止，用分液漏斗分出上层的裂化汽油样品，因为加足量溴水后，生成的卤代烷及水的密度均比烷烃和苯的同系物大，所以上层应是烷烃和苯的同系物的混合物。向分出的上层样品中加入酸性KMnO4溶液，如果紫色退去，则证明有苯的同系物存在。【答案】(1)溴水溴水退色烯烃(2)溴水不再退色上酸性KMnO4溶液紫色退去苯的同系物1(双选)下列变化不属于化学变化的是()A用苯制取环己烷B将石油气液化C用石油气制取氢气D分馏石油得汽油、柴油、煤油【解析】气体的液化、石油的分馏是物理变化。【答案】BD2石油减压分馏的目的是()A使高沸点的重油进一步分离B得到更多的重油C分离得到汽油、煤油等轻质油D得到高质量的汽油【解析】石油分馏有常压分馏和减压分馏两种，减压分馏的目的是使高沸点的重油进一步分离。【答案】A3近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是()A提高汽油燃烧效率B降低汽油成本C避免铅污染大气D铅资源短缺【解析】汽油中加四乙基铅可以提高汽油的抗震性，排放的汽车尾气会对环境造成严重的重金属污染。【答案】C4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【解析】裂化的目的是获得更多的轻质燃油(汽油)。【答案】A5下列提炼石油的方法中，属于物理变化的是()A裂化B裂解C分馏 D催化重整【解析】裂化、裂解、催化重整均有新物质生成，均属于化学变化。【答案】C6石油分馏的设备名称是()A氧化炉 B沸腾炉C分馏塔 D吸收塔【答案】C7某人坐在车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在启动、刹车时要排出黑烟，由此可推断这辆卡车所用的燃料是()A酒精B汽油C柴油 D液化石油气【解析】按一般常识，现在汽车所用的燃料为汽油或柴油。柴油的主要成分为C15C18的烷烃，其碳原子数多于汽油分子中的碳原子数，燃烧时不充分，产生黑烟。【答案】C8下列关于石油及石油炼制中叙述错误的是()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【解析】石油分馏所得到的是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。【答案】B9下列说法中正确的是()A石油是混合物，汽油是纯净物B沸点：汽油煤油柴油机油C直馏汽油和裂化汽油成分相同D蒸馏石油的实验装置也可用来制取蒸馏水【解析】石油、汽油都是混合物，石油中含有各种烷烃、环烷烃和芳香烃，汽油是C5C11的各种烃的混合物，故A不正确；石油分馏时，首先蒸馏出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油，而机油是一种润滑油，故沸点：汽油煤油柴油机油，故B不正确；直馏汽油中不含烯烃，裂化汽油中含有烯烃，二者组成成分不完全相同，故C不正确；蒸馏装置不仅可以制取蒸馏水、分馏石油，还可以分离某些其他混合物，如从Br2的CCl4溶液中分离出Br2和CCl4等，故D正确。【答案】D10为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类：一类是压缩天然气(CNG)，另一类是液化石油气(LPG)。这两类燃料的主要成分都是()A碳水化合物B碳氢化合物C氢气 D醇类【解析】从题分析可知，天然气的主要成分是CH4，属碳氢化合物，而液化石油气则是以丙烷、丁烷为主的烃类混合物，也是碳氢化合物。【答案】B11下列各组物质能用溴水鉴别的是()A直馏汽油和煤油B煤油和苯C柴油和四氯化碳D裂化汽油和柴油【解析】直馏汽油、煤油、柴油的主要成分为烷烃、环烷烃及少量苯的同系物，不含碳碳双键或叁键；苯、CCl4中也不含不饱和键，故均不能使溴水退色。【答案】D12丁烷进行高温裂解可发生两种反应：C4H10CH4C3H6和C4H10C2H4C2H6，若最终混合物中只有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯，则混合气体的平均相对分子质量为()A14.5 B29C58 D无定值【解析】1 mol物质反应后转化为2 mol物质，与几种物质无关。【答案】B13如图是石蜡催化裂化的装置。据图回答：(1)试管中盛的是_。(2)试管至试管上部导管的作用是_。(3)试管中盛的是_。反应后观察到的现象是_。【解析】石蜡催化裂化生成烯烃，烯烃能使酸性KMnO4溶液或溴水退色。【答案】(1)石蜡和氧化铝(2)导气冷凝(3)酸性KMnO4溶液(或溴水)溶液颜色逐渐退去14将如图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并对石油进行蒸馏，得到汽油和煤油。一二三四五六(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是_。(2)将以上仪器按顺序，用字母a，b，c，表示连接顺序：e接()，()接()，()接()，()接()。(3)A仪器中c口是_，d口是_(填“进水口”或“出水口”)(4)蒸馏时，温度计水银球应在_位置。(5)在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是_。(6)给B加热，收集到沸点60 150 间的馏分是_，收集到150 300 间的馏分是_。【解析】实验装置的组装应本着“由下往上、从左向右”的原则进行。注意检查装置的气密性、冷凝管的水流方向是低进高出、温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处。沸点较低的馏分汽油先汽化，然后是煤油。【答案】(1)冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶(2)ihabfgw(3)进水口出水口(4)蒸馏烧瓶支管口处(5)防止液体暴沸(6)汽油煤油