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1、第2节石油和煤重要的烃第1课时石油的炼制乙烯 1 了解分馏 裂化 裂解等石油的炼制过程 2 了解乙烯的结构特点 化学性质 掌握加成反应的概念 知识清单 石油的炼制 1 石油的成分石油主要是由分子中含有不同数目碳原子的 组成的混合物 组成石油的基本元素是 两者的质量分数之和可达97 98 同时还含有少量的硫 氧 氮等 烃碳氢 2 石油的分馏从矿井中开采出的石油经过 后加热 的烃 分子中碳原子数较少 先汽化 其蒸气经冷凝后变为液体首先从混合物中分离出来 随着温度的升高 的烃 分子中含碳原子数较多 再汽化 经冷凝也分离出来 这样 通过 和 可以把石油分离成不同沸点范围的产物 这种方法叫做石油的 2
2、脱水脱盐沸点低沸点较高加热冷凝分馏 石油的分馏产物及其用途 3 石油的裂化和裂解 1 石油的裂化 通过石油分馏获得的汽油 煤油 柴油等 的产量比较低 为了提高轻质油的产量和质量 在 或使用 并加热的条件下 使 的烃断裂成 的烃的过程就是石油的裂化 该过程主要是长链烃发生分解生成短链烃过程 如十六烷的裂化反应 温馨提示 石油的裂化方式主要是均裂 反应物中的碳原子数被平均分配 通过裂化而制得的汽油称为裂化石油 1 轻质液体燃料加热催化剂相对分子质量较大 沸点较高相对分子质量小 沸点低 2 石油的裂解 在石油化工生成中利用 做原料 采用比裂化更高的温度 700 800 有时甚至高达1000 以上 使
3、 断裂成气态短链不饱和烃 如乙烯 丙烯等 的加工过程 在裂解得到的气体 裂解气 中 的含量比较高 故裂解是目前工业中生产乙烯的主要方法 如辛烷裂解的反应有 C8H18C4H10 C4H8C4H10C2H6 C2H4C4H10C3H6 CH4 乙烯 石油分馏产品 长链烃 应用思考 你知道我们做饭用的罐装 煤气 是由石油制出来的吗 提示 城市中许多家庭中烧水 煮饭用的罐装 煤气 实际上并不是煤气 而是液化石油气 它是石油化工生产过程中的一种副产品 它的主要成分是丙烷 丁烷 丙烯 丁烯等 此外 还有少量硫化氢 液化石油气是通过降温和加压压缩到耐压钢瓶中的 钢瓶中的压强约是大气压强的7倍 8倍 所以
4、瓶中贮存的液化石油气的量很大 可以使用较长的时间 液化石油气在空气中达到一定比率时 遇到明火会引起燃烧 甚至爆炸 因此使用时要注意防止漏气 蒸馏1 蒸馏是通过加热蒸发和冷凝而分离提纯液体的操作过程 如制取蒸馏水 它与分馏有相似之处但又不完全相同 2 蒸馏装置 如图所示 主要由蒸馏烧瓶 垫有石棉网 冷凝管 牛角管 接受器 锥形瓶 热源 酒精灯 温度计等仪器组成 综合拓展 3 注意事项 温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管处 从而测出馏出蒸气的温度 也就是馏出液体的沸点 蒸馏时 向蒸馏烧瓶中加入一些碎瓷片的目的是防止混合液在受热时发生暴沸 使用冷凝管时一般是冷凝水的流向和被冷凝气体的流向相反 即冷凝水
5、从下口进入 上口流出 这样可以达到充分冷凝的目的 特别提示 在石油的炼制方法中 石油的分馏是物理变化 而石油的裂化 裂解都是化学变化 蒸馏 裂化 裂解所得的物质都不是纯净物而是混合物 尝试应用 1 2010年4月20日墨西哥湾上的 深水地平线 钻井平台发生爆炸 大量的石油喷涌而出 给当地造成了严重生态灾难 下列关于石油的说法正确的是 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 解析 A中石油是不可再生矿物能源 C中石油的裂化是化学变化 生成了新物质 D中石油分馏的各馏分均是混合物 它们的沸点相近 答案 B 2 某学生在观察一辆
6、卡车启动时发现 卡车排气管内排出浓烈的黑烟 卡车无任何机械故障 由此可判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 酒精 液化石油气含碳的质量分数较低 燃烧时一般不会产生黑烟 汽油的主要成分是C5 C11的烷烃 柴油的主要成分是C15 C18的烷烃 含碳原子数越多的烷烃 碳的质量分数越大 越容易发生不完全燃烧生成碳原子而产生黑烟 答案 C 3 石油是一种重要能源 人类正面临着石油短缺 油价上涨的困惑 以下解决能源问题的方法不当的是 A 用木材作燃料B 用液氢替代汽油C 开发风能D 开发地热 解析 A中用木材作燃料 其热值利用率太低 且会造成环境污染 答案 A 知识清单
7、 乙烯 1 乙烯的来源和用途乙烯是 的重要产物之一 世界上将乙烯的产量作为衡量一个 发展水平的标志 乙烯还是一种植物 植物在果熟阶段会生成乙烯 1 石油炼制国家石油化工生长调节剂 乙烯的用途 2 乙烯的物理性质和分子结构物理性质 乙烯是 稍有 的气体 溶于水 密度比空气 1 25g L 1 因此实验室制取乙烯不用 收集 而用 收集 无色气味难稍轻排空气法排水法 乙烯的分子结构 3 乙烯的化学性质乙烯分子中碳碳双键中两个键不同 其中一个键容易断裂 因此乙烯化学性质活泼 1 乙烯的氧化反应 燃烧 乙烯在空气中燃烧火焰 并伴有 同时放出大量的热 反应的方程式为 特别提示 点燃乙烯气体前要先验纯 明亮
8、黑烟C2H4 3O22CO2 2H2O 褪色 2 溴的四氯化碳溴水褪色 应用思考 一骑红尘妃子笑 无人知是荔枝来 该诗句描述了作为一国之君的唐玄宗为了讨好杨贵妃 不惜代价命人远道从广东等地乘驿马兼程运送 而我们现在在北方能很容易的吃到熟透的香蕉 荔枝等水果 你知道运到我们当地的也是成熟的吗 如果不是 那么卖者做了怎样的处理呢 提示 过去南方荔枝 香蕉等水果 在北方难以吃到 一方面是因为交通运输条件不好 更主要的是因为一些水果成熟后难以长时间保存 现在 人们可以将接近成熟期而尚未变软的水果如香蕉采摘下来 运送到世界各地 然后在香蕉上喷洒催熟剂乙烯利 学名2 氯乙基磷酸 这样硬而青的香蕉 一夜之间
9、就会泛黄 散发出诱人的清香 第二天就可以上市了 乙烯能够被植物迅速吸收并在植物体内分解释放出催熟剂 乙烯 有的还在运输过程中放入浸泡过高锰酸钾溶液的硅土 用来吸收水果中产生的乙烯 加成反应1 定义 反应中有机物分子里不饱和的碳原子跟其他原子 或原子团 直接结合生成新的化合物分子的反应叫做加成反应 2 加成反应有两个特点 反应发生在不饱和的键上 不饱和键中不稳定的共价键断裂 然后不饱和原子与其他原子 或原子团 以共价键结合 加成反应后生成物只有一种 不同于取代反应 综合拓展 4 加成反应与取代反应的区别 特别提示 加成反应是烯烃的特征反应 加成反应可以理解为 只进不出 它区别与取代反应的 有进有
10、出 尝试应用 1 甲烷中混有乙烯 欲除去乙烯得到纯净的甲烷 通过的洗气瓶最好应分别盛有的试剂为 A 澄清石灰水 浓硫酸B 酸性高锰酸钾溶液 浓硫酸C 溴水 浓硫酸D 浓硫酸 酸性高锰酸钾溶液 解析 乙烯中含有碳碳不饱和双键 能发生氧化反应和加成反应 使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 不选B是因为乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化后会生成CO2气体而引入新的杂质 先通过溴水可除去混有的乙烯 再通过浓硫酸可除去混有的水蒸气 从而得到纯净的甲烷 答案 C 2 在容积一定的玻璃容器中充满有常温常压下的某气态烃 向其中加入足量的液溴 不久测得容器中压强迅速下降 几乎为零 在光亮处观察又发现容器内压强上升 直达原压强
11、的约四倍时 压强稳定 则原来容器中充入的某气态烃可能是 A 乙烯B 乙烷C 汽油D 甲烷 解析 开始时压强下降是乙烯与溴加成 生成液态的1 2 二溴乙烷 在光照下气压上升 是因发生取代反应生成HBr 气压为原来4倍可推论为有4HBr产生 即原烃分子中有4个氢原子 乙烯符合题意 答案 A 石油的炼制 2010年汕头中学高二期中 石油加工成乙烯的方法是 A 分馏B 蒸发C 催化裂化D 裂解解析 石油的分馏主要是将石油分成不同沸点的蒸馏产物 催化裂化主要是将长链烃断裂为短链烃 目的主要是得到轻质油 裂解的主要目的得到不饱和的烃 答案 D 名师点睛 石油的各种炼制方法的比较 变式训练 1 下列说法正确
12、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 蒸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C5 C8的各种烃的混合物 故A不正确 石油分馏时 首先馏出的是汽油 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 蒸馏汽油中不含烯烃 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 D 乙烯的化学性质 20
13、10年鹤岗高一期中 下列物质中不可能是乙烯加成产物的是 A CH3CH3B CH3CHCl2C CH3CH2OHD CH3CH2Br解析 乙烷是乙烯与氢气加成后的产物 乙醇是乙烯与水加成后的产物 溴乙烷是乙烯与溴化氢加成后的产物 答案 B 名师点睛 加成反应后的产物可以看做是在双键碳原子上各加入一个原子生成的 判断一种物质是否由加成而得到 可以看看该物质能否在邻位碳原子上各去掉一个原子 掉下的两个原子组成一个小分子 如HX H2O X2等 后生成双键即可 变式训练 2 使1mol乙烯与氯气发生完全加成反应 然后使该加成反应的产物与氯气在光照的条件下发生取代反应 则两个过程中消耗的氯气的总的物质
14、的量是 A 3molB 4molC 5molD 6mol 解析 根据CH2 CH2 Cl2 CH2Cl CH2Cl 1mol乙烯与氯气发生完全加成反应 消耗1mol氯气 加成反应的产物1 2 二氯乙烷与氯气在光照的条件下发生取代反应 消耗4mol氯气 两个过程中消耗的氯气的总的物质的量是5mol 答案 C 加成反应 双选题 下列各反应中属于加成反应的是 名师点睛 加成反应概念的内涵是分子里不饱和的原子和其他原子或原子团直接结合生成新物质 比原来饱和的物质 加成反应是不饱和烃的特征反应 从形式上看 加成反应类似于无机化学中的化合反应 但加成反应必须有有机物分子中的不饱和键的断裂 而化合反应就不一
15、定有不饱和键的断裂 如H H Cl Cl 2H Cl 所以有机化学中的加成反应不能叫做化合反应 变式训练 3 双选题 下列变化中 由加成反应引起的是 A 乙烯通入高锰酸钾酸性溶液中 溶液褪色B 乙烯在一定温度 压强和催化剂的作用下聚合为聚乙烯C 直馏汽油与溴水混合 静置后下层液体呈无色D 在催化剂作用下 乙烯与水反应生成乙醇 解析 乙烯通入高锰酸钾酸性溶液中使之褪色的实质是KMnO4被乙烯还原为无色的Mn2 乙烯被氧化为CO2 属于氧化反应 乙烯聚合为聚乙烯是乙烯分子里碳碳双键中的一个键断裂 分子间通过碳原子的相互结合而形成长链大分子 其实质也属于加成反应 直馏汽油的主要成分是烷烃 它与溴水混
16、合 静置后分层是汽油将溴水中的溴萃取出来 属于物理变化 乙烯与水反应生成乙醇 是水中的 H和 OH分别加在乙烯分子中不饱和的碳原子上 也属于加成反应 答案 BD 物质的鉴别 只用溴水和必要的实验仪器就能鉴别的一组物质是 乙烯和乙烷两种气体 碘化氢和溴化氢两种气体 直馏汽油和四氯化碳两种无色液体 碳酸钠溶液和硝酸银溶液两种无色液体 解析 乙烯使溴水褪色 乙烷不能 碘化氢使溴水褪色 溴化氢不能 直馏汽油萃取溴水中的溴后在溶液的上层 四氯化碳萃取溴水中的溴后在溶液的下层 碳酸钠溶液跟溴水反应生成二氧化碳气体 硝酸银溶液跟溴水反应生成淡黄色沉淀 答案 名师点睛 物质的特征性质 包括物理性质和化学性质 是鉴别物质的主要依据 将乙烯气体通入溴水中 也能发生褪色现象 是发生加成反应生成了1 2 二溴乙烷 实验室中常用溴的四氯化碳溶液或溴水鉴别乙烯和甲烷 乙烷等烷烃 也可用溴的四氯化碳溶液或溴水除去甲烷 乙烷等烷烃中的乙烯 乙烷与氯气发生取代反应也生成氯乙烷 但产物是若干种氯代烷的混合物 且分离起来难度较大 用乙烯跟氯化氢通过加成反应能制得较纯净的氯乙烷 变式训练 4 既可以用来鉴别乙烷和乙烯 又可以
