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1、学习必备欢迎下载化石燃料与有机化合物的总复习学习目标1、认识化石燃料和有机物的关系。2、认识综合利用化石燃料对于充分利用自然资源、防止污染、保障国民经济可持续发展等方面的意义。3、了解甲烷、乙烯、乙炔、苯等的主要性质和应用。并了解取代反应和加成反应。重点难点1、理解甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构和性质,建立基本的结构决定性质,性质体现结构的化学思维。2、了解石油炼制的基本原理,知道煤深加工的常用方法。学习内容仅含有碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,又称为烃。碳原子之间都以单键相结合,其余的价键均与氢原子结合并被“ 饱和 ” , 这一系列化合物称为烷烃;其分子组成用CnH2n+2 (n1)表示。
2、烃的自然界主要来源是化石燃料。天然气的主要成分是甲烷。石油的化学成分主要是各种液态的烃;石油裂解已成为生产乙烯的主要方法,而乙烯的产量是衡量石油化工发展水平的标志。煤主要含碳元素, 是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物;煤的综合利用是苯等有机物的主要来源。一、天然气的利用甲烷1、甲烷的分子结构分子式: CH4;结构式:;分子呈正四面体结构,4 个 C-H 键之间的夹角109 28。2、甲烷的化学性质和用途(1) 氧化反应 : 燃烧: CH42O2CO2 2H2O可作为高效、较洁净的燃料。催化氧化:CH4 H2OCO3H2生成的混合气体能合成甲醇。(2) 取代反应:有机化合物分子中的某种原子(
3、或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。如:CH4+Cl2CH3Cl +HCl; C H3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl ; CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl CHCl3+Cl2CCl4+HCl反应生成的三氯甲烷和氟化氢反应,可制氟利昂。(3) 裂解反应 :CH4C+2H2制炭黑和氢气。二、石油炼制乙烯1、石油炼制( 1)石油分馏:加热时,碳原子数少的烃,沸点低,先汽化,经冷凝先分离出来,这样继续加热和冷凝,把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。主要产品为汽油、煤油和柴油等轻质油。( 2)催化裂化:在催化剂存在条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小、沸点低的烃。其
4、目的是提高汽油的产量和质量。( 3)石油的裂解:是在更高温度下,深度裂化,以获得短链不饱和链烃为主要成分的石油加工过程。裂解气的主要成分有“三烯”: 乙烯、丙烯、异丁烯。2、乙烯与乙炔( 1)分子结构乙烯分子式: C2H4;结构简式: CH2CH2;所有原子处在同一平面上,各个键之间的夹角120。乙炔分子式:C2H2;结构简式: HC CH ;所有原子在同一条直线上,各个键之间的夹角180。( 2)化学性质加成反应:有机物分子中双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成C H H H H 点燃光光光高温催化剂催化剂催化剂光精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
5、总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页学习必备欢迎下载新的化合物的反应。如: CH2CH2HClCH3CH2Cl;CHCHHClCH2CHCl 氧化反应: 都可在氧气中燃烧生成二氧化碳和水;都可被 KMnO4酸性溶液氧化, 使其褪色。三、煤的综合利用1、煤的综合利用(1)煤的气化和液化煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。如: C(s) H2O(g)CO(g) H2(g) 煤的液化是把煤转化成燃料油、含氧有机物等液态燃料的过程。( 2)煤的干馏:把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。主要产品为固体( 焦炭 ) 、液体 ( 煤焦油、粗氨水 ) 和气体 (焦炉气 )。2、苯( 1)苯的
6、分子结构分子式: C6H6;结构简式:或;分子呈平面正六边形结构,各个键之间的夹角120。苯分子中并无碳碳双键,而是一个介于单、双键之间的特殊的键。(2)苯的化学性质: 易取代, 可加成, 难氧化 (不包括燃烧。苯完全燃烧时生成水和二氧化碳。)取代反应:+Br2+HBr ;+HNO3+ H2O 加成反应 : +3H2例题解析例 1 在光照下,将等物质的量的CH4和 Cl2充分反应,得到产物的物质的量最多的是()A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl 解析由甲烷和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道,每生成1mol 卤代烃,可生成1molHCl;由于甲烷和氯气发生的是“连锁”
7、反应,反应一旦发生会有四种卤代烃产生,而每一步取代反应中都有HCl 生成。答案为( D) 。例 2 某烃中碳和氢的质量比是245,该烃在标准状况下的密度是2.59g/L ,写出该烃的分子式。解析(1)先求实验式(表示构成物质的元素的原子个数最简比的式子):C和 H的原子个数比24/12 5/1 25,所以实验式为C2H5。( 2)再求相对分子质量:摩尔质量 22.4 2.59=58g/mol ,相对分子质量为58 ( 3)最后求分子式:(C2H5)n 58,解得 n2,分子式为C4H10。例 3室温时 20mL某气态烃与过量氧气混合,完全燃烧后的产物通过浓硫酸,再恢复到室温,气体体积减少了50
8、mL ,剩余气体通过苛性钠溶液,体积又减少了40mL 。求气态烃的分子式。解析燃烧产物通过浓硫酸时,水蒸气被吸收,再通过苛性钠时,CO2气体被吸收,故CO2的体积为 40mL 。根据体积减少可考虑用体积差量法计算。设烃的分子式为CxHy ,其燃烧的化学方程式为: CxHy (x+y/4)O2xCO2y/2H2O V1x+y/4x气体减少1+y/4 20mL 40mL 50mL1x=20 40 解得x=2 1(1+y/4)=20 50 解得y=6 所以该气态烃的分子式为C2H6。由例 2、例 3 可总结出确定烃的分子式的基本途径有:Fe Br 浓硫酸60催化剂点燃C、H 元素的质量C、H 元素的
9、质量比C、H 元素的质量分数燃烧产物的物质的量M=22.4d M=DMr (M 为气体相对密度,Mr 为气体相对分子质量)M M1a1%+M2a2%+实验式相对分子质量高温NO2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页学习必备欢迎下载例 4丁烷催化裂解,其碳链按两种方式断裂,生成四种物质CH4、C2H6、C2H4和 C3H6。若丁烷的裂解率为90%,且裂解后 C2H4和 C3H6的质量相等, 则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃,在棍合气体中的体积分数为()。A.11%B.19%C.40%D.50% 解析丁烷裂解后相对分
10、子质量最小的烃是CH4。解题的关键是C2H4和 C3H6质量相等, 由于质量未给定具体数值,所求结果又为比值,故可设C2H4和 C3H6质量为一适当数值进行求算。假设 C2H4和 C3H6的质量均为42g。C4H10CH4 + C3H61mol 1mol 42g 42/42=1mol C4H10C2H4 + C2H61.5mol 1.5mol 42g 42/28=1.5mol 未裂解的丁烷的物质的量:(1 十 1.5)90% (1 十 1.5)=0.28mol ;裂解后混合气体总物质的量:0.28十(1 十 1 十 l.5 十 1.5)=5.28mol 。因为在相同状况下,气体的体积之比等于物
11、质的量之比,故甲烷占有的体积分数为:1/5.28100%19%,故选 (B)。这道题如设生成的C2H4和 C3H6质量为ag,或设裂解前丁烷为1mol 等,尽管同样可解,但计算比较繁琐,因而,设未知数也要讲究技巧。同步练习一、选择题1.关于氟里昂 -12:CF2Cl2的叙述正确的是()A.有两种同分异构体B.是平面型分子C.只有一种结构D.有四种同分异构体2.下列石油分馏产品中,汽油沸点范围最低的是()A. 汽油B.柴油C.润滑油D.煤油3.制取一氯乙烷最好采用的方法是()A.乙烷和氯气反应B.乙烯和氯气反应C.乙烯和氯化氢反应D.乙烯和氢气、氯气反应4.在相同条件下,对环境污染程度最小的燃料
12、是()A.液化气B.煤油C.煤饼D.木柴5.下列关于苯的性质的叙述中,不正确的是()A.是无色带有特殊气味的液体B.可以燃烧C.能发生加成反应使溴水褪色D.可发生取代反应6.若要使 0.5mol 甲烷完全和氯气发生取代反应,并生成相同物质的量的四种取代物,则需要氯气的物质的量为()A.2.5molB.2.0molC.1.25molD.0.5mol 7.石油气中主要含有含碳数目较少的烷烃。某石油气充分燃烧后,在相同条件下测得生成的二氧化碳的体积是该石油气体积的1.2 倍,则石油气中一定含()A.甲烷B.丁烷C.戊烷D. 己烷8.分子中所有原子不可能共平面的是()A.甲烷B.乙烯C.乙炔D.苯9.
13、将苯分子中一个碳原子换成一个氮原子,得到一种类似苯环结构的稳定有机物,此有机物的相对分子质量为()A.78B.79C.80D.81 催化剂催化剂精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页学习必备欢迎下载10.已知二氯代苯的同分异构有3 种,可以推知四氯代苯同分异构体的数目是()A.2 种B.3 种C.4 种D.5 种11.将 0.2mol 丁烷完全燃烧后生成的气体全部缓慢通入0.5L2mol/LNaOH溶液中,生成的Na2CO3和 NaHCO3的物质的量之比为()A.32B.23C.21D.1 3 12.把 1L 含乙烯和氢
14、气的混合气体通过Ni 催化剂,使乙烯和氢气发生加成反应,完全反应后,气体体积变为yL(气体体积均在同温、同压下测定)。若乙烯在1L 混合气体中的体积分数为x%,则x 和 y 的关系一定不正确的是()A.y=1 x%B.y=11x% C.y=1x%=0.5 D.y=1 1x%0.5 二、填空题13.标准状况下, 5.6L 某气态烃的质量为4g,又知该烃中碳与氢的质量比为31。则该烃的相对分子 质 量 是, 分 子 式 为, 电 子 式 为, 结 构 式为。14.作为国家实施的“西气东输”工程终点站,上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构,这对解决城市环境污染意义重大。目前上海大部分城市居民使用的
15、燃料主要是管道煤气,浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类。天然气的主要成分是 CH4。燃烧相同体积的管道煤气和天然气,消耗空气体积较大的是。因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气,灶具的改进方法是进风口(填增大或减小),如不做改进可能产生的不良结果是。15.A、 B 是两种比空气密度略小的气态烃,它们分别与等物质的量的氯化氢反应得到有机物甲和乙,甲能与氯化氢继续反应而乙不能;在一定条件下A 能转变为 B。 则推出 A 和 B 的名称:A 是,B 是。写出 A 转变为 B 的化学方程式,属于反应16.人们对苯的认识有一个不断深化的过程。(1)1843
16、 年德国科学家米希尔里希,通过蒸馏安息香酸()和石灰的混合物得到液体,命名为苯负。由于苯的含量与乙炔相同,人们认为它是一种不饱和烃,写出C6H6 的一种含叁键且无支链链烃的结构简式;苯不能使溴水褪色,性质类似烷烃,任写一个苯发生取代反应的化学方程式。(2)烷烃中脱去2mol 氢原子形成1mol 双键要吸热,但1,3环已二烯()脱去 2mol 氢原子形成苯却放热,可推断苯比1,3环已二烯(填稳定或不稳定) 。(3)1866 年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列事实(填入编号)A.苯不能使溴水褪色B.苯能与氢气发生加成反应C.
17、苯的一氯取代物没有同分异构体D.苯的邻位二元取代物只有一种;E.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色F. 苯的对位二元取代物只有一种(4)现代化学认为苯分子碳碳之间的键是。三、计算题17.乙烯和乙炔的混合物50mL ,加入150mL 过量氧气,完全燃烧后冷却到原来的温度且除去水分后,剩余气体的体积为112.5mL。求混合物中乙烯和乙炔的体积。18. 煤的气化是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。如: C(s) H2O(g)CO(g) H2(g) 用一氧化碳和氢气在443K473K 温度下, 并用钴作催化剂时,可以反应生成n=58 的烷烃,这是人工合成汽油的方法之一。( 1)写出用CnH2n+2表示的
18、人工合成汽油的配平的化学方程式:( 2)如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO 和 H2,当完全反应后,合成塔内温度不变,而塔内气体压强降低到原来的2/5。通过计算说明这时有无汽油生成。COOH 高温精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页学习必备欢迎下载( 3)要达到上述合成汽油的要求,CO 和 H2的体积比的取值范围多少?参考答案一、选择题1.C2.A3.C4.A5.C6.C7.A8.A9.B10.B11.D12.D 二、填空题13.16;CH4;14.天然气;增大;不能充分燃烧,产生有毒的CO 15.A:乙炔; B:乙烯;加成16.(1) HCCCCCH2CH3;Br2Br HBr(或其他合理答案)( 2)稳定( 3)A、D、E ( 4)介于单、双键之间的特殊的键三、计算题17.25mL; 25mL 18.(1) nCO(2n1)H2CnH2n+2nH2O (2)n3,为丙烷,无汽油生成(3)5/11V(CO)/V(H2)8/17 C H H H H C H H H H Co 443K 473K 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页