教案 石油的分馏.docx

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教案石油的分馏

石油煤

   【学习目标】

   1、了解石油的组成、分馏及产品和用途。

   2、了解石油的裂化和裂解。

   3、了解煤的组成、干馏和综合利用。

   4、了解我国石油工业发展的概况和煤在国民经济中的重要地位，以及节约能源和防止污染环境的重要性。

   【重点难点】

   1、石油的炼制及加工

（1）分馏：

指的是根据石油中各种烃的沸点不同进行分离的方法。

常压分馏得到汽油、煤油、柴油、重油等。

减压分馏得到柴油、润滑油、渣油等。

（2）裂化：

石油的裂化有热裂化和催化裂化，裂化的目的是为了提高轻质液体燃料的产量，特别是汽油的产量。

   （3）裂解：

裂解是采用比裂化更高的温度，使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量的液态烃。

   2、煤的干馏及其产品

   把煤隔绝空气加强热使它分解的过程叫做煤的干馏。

煤高温干馏（>1000℃）获得焦炭、焦炉气、粗氨水、煤焦油。

焦炭主要用于冶金工业；焦炉气的主要成分是氢气、甲烷、乙烯和一氧化碳，常用作气体燃料和化工原料；粗氨水用来制氮肥；煤焦油是生产芳香族化合物的主要原料。

　　【教学重点】

　　石油的分馏原理及其产品和用途

　　【重点讲解】

　　一、有关石油的主要内容

　　1．石油的成分：

（1）按元素——含C、H、O、S、N等

（2）按物质——含各种烷烃、环烷烃、芳香烃

　　所以，石油是混合物，呈黑色或深棕色粘稠状液体。

有特殊气味，不溶于水，比水稍轻，无固定熔、沸点。

　　2．石油的分馏

　　a原理：

利用石油中各组成成分沸点的不同进行蒸馏，所以是物理方法；由于进行多次蒸馏，故称分馏；得到的不同沸点范围的产物称馏分，但仍是多种烃的混合物。

　　b实验室装置如图：

所需仪器有：

酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶

　　需注意的是：

温度计的水银球的位置在略低于蒸馏烧瓶支管口处；冷凝管的冷却水的流向为从下到上；牛角管与锥形瓶间不需加胶塞。

　　*c工业设备：

主要是分馏塔。

分为常压分馏塔和减压分馏塔。

　　从常压分馏塔中可分离出汽油、煤油、柴油、重油等馏分，从重油中还可分离出多种成分，但在常压下需要再升高温度，在高温下高沸点的烃会分解，还可能出现炭化结焦，损坏设备，影响生产，为此常采用减压分馏，即降低分馏塔内压强，使重油的沸点亦随之降低，这样又可以得到轻柴油和不同规格的润滑油等馏分。

　　二、区别苯的同系物、稠环芳烃、芳香烃、芳香族化合物四个概念。

（1）苯的同系物

　　它的特点是：

　　①仅由C、H两种元素组成。

　　②分子中只含1个苯环结构

　　③苯环侧链连接的是烷烃基

　　④组成符合通式CnH2n-6

（2）稠环芳香烃是两个或两个以上的苯环分别共用相邻的碳原子而成的芳香烃。

　　（3）芳香烃

　　它的特点是：

①苯环是母体　②只含C、H两种元素。

芳香烃包括苯及其同系物和稠环芳香烃。

　　（4）芳香族化合物

　　分子是含有一个或多个苯环的化合物。

　　它的特点是：

①苯环是母体　②化合物中除含C、H两种元素还可能有其它元素。

　　【例题讲解】

第一阶梯

   [例1]下列物质中不能用于萃取溴水的是（）

    A、直馏汽油  B、裂化汽油  C、酒精  D、乙烷

   错解C：

正确BC

   错解分析：

直馏汽油与裂化汽油的区别不清。

直馏汽油可用于萃取溴水中的溴，裂化汽油内有不饱和烃，可与溴水中的溴发生加成反应，因此不能用于萃取溴水中的溴。

   [例2]下列变化属于化学变化的是（）

   A、干馏             B、分馏         C、蒸馏          D、萃取

   错解B 正确：

A

   错解分析：

对分馏和干馏的本质认识错误分馏为物理变化，干馏为化学变化。

第二阶梯

   [例3]某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、刹车时排出黑烟，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：

按一般的常识，汽车所用的燃料为汽油或柴油，且酒精、液化石油气燃烧一般不会产生黑烟，所以答案应在B、C中选择。

汽油的主要成分为C5～C11的烷烃，柴油的主要成分为C15～C18的烷烃，柴油分子中碳原子数目多于汽油分子中的碳原子数，而碳原子数越多的烷烃，其中碳的质量分数越大，燃烧时多发生不完全燃烧，生成碳等而产生黑烟。

   答案：

C    

   [例4]由多种饱和链烃组成的不同批号的石油液化气，已知每千克液化气在同温同压下气化得到相同体积的可燃气体，下列叙述中可以确定的是（ ）

   A、它们有相同的碳氢元素质量分数  

   B、它们有相同的气体物质的量分数

   C、在相同温度和压强下它们有相同的气态密度和液态密度

   D、它们每千克燃烧所需的空气体积不相同

   思路分析：

   液化石油气是石油化工生产过程中的一种副产品，主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等。

不同批号的每千克液化气在同温同压下气化得到相同体积的气体，即气体的物质的量相同，根据

，该混合气体的平均相对分子质量应相同，气体的密度也相同。

它们所含的气体的物质的量分数不一定相同，但几种液化气一定要有相同的碳氢质量分数。

另外几种液化气液态时每千克的体积不一定相同，所以液态密度也不一定相同。

每千克燃烧所需的空气体积应相同

   答案：

A

第三阶梯

   [例5] 减少“汽车尾气污染”是当今环境保护的一项紧迫的课题。

汽车内燃机中，汽油气化后与空气按一定比例混合进入汽缸，引擎用电火花点燃。

燃烧使汽缸内温度迅速升高，气体体积急剧膨胀，产生压力推动活塞。

燃烧时产生的有害气体通过尾气排除，污染大气。

为简化讨论，以辛烷（C8H18）代表汽油的成分，并设空气中O2占1/5体积。

请回答下列问题：

（1）设辛烷气与空气的体积比（相同条件下）为a，要使辛烷完全燃烧，a的最小值为（用小数表示，设此最小值为a）____________________。

（2）若辛烷气与空气的体积比大于a，则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是（写化学式）_______.

   （3）若辛烷气与空气的体积比小于a，则尾气所含污染大气的有害气体中相对含量会增多的是（写化学式）_____________，产生这种气体的反应方程式是_______________________。

   思路分析：

（1）辛烷完全燃烧时的化学方程式为：

（设C8H18为aL）2C8H18+25O2→16CO2+18H2O，每L辛烷完全燃烧需O225L，需空气为25÷20%=125L，

（2）若a>0.016时，辛烷过量，则辛烷不能充分燃烧，尾气中会增加CO。

   （3）若a<0.016时，O2过量，由于发生了N2+O2

2NO，2NO+O2

2NO2反应，NO2、NO气体增多。

   答案：

（1）0.016

（2）CO

   （3）NO、NO2、N2+O2

2NO，2NO+O2

2NO2。

   [例6]怎样鉴别苯、甲苯、裂化汽油3瓶无色有机物。

并用化学方法证明裂化汽油中含有甲苯或二甲苯等苯的同系物。

写出简要的实验步骤。

   解析：

   能使酸性KMnO4溶液褪色的有甲苯，能使溴水褪色的只有裂化汽油，本题难点在验证裂化汽油中含有甲苯、二甲苯等苯的同系物，因裂化汽油中所含烯烃亦能使检验苯的同系物的酸性KMnO4溶液褪色，故检验苯的同系物存在时，必须先排除烃的干扰。

   答案：

   实验步骤是：

各取少量分装试管并编号，操作如下：

（1）加溴水振荡，溴水褪色是裂化汽油，然后在不褪色的试管中加酸性KMnO4溶液并充分振荡，褪色的是甲苯。

不褪色的是苯。

（2）取少量裂化汽油于试管中，先逐滴滴加溴水直至溴水不褪色为止，然后再加入2～3滴酸性KMnO4溶液用力振荡，若褪色则证明裂化汽油中含苯的同系物。

　　[例7]怎样鉴别苯、甲苯、汽油三瓶无色液态有机物。

　　分析：

回答本题要注意严谨，现象准确。

汽油是烷烃的混合物。

用溴水检验时的现象是不同的。

还要注意它们与酸性KMnO4溶液的反应，因为甲苯、二甲苯等都与酸性KMnO4溶液反应。

　　答案：

各取少量分装于试管中，往三支试管中滴入酸性KMnO4溶液，振荡后褪色的为甲苯。

剩余的两支试管中分别加入浓硫酸在水浴中加热（70～80℃），溶液不分层的表明生成了易溶于水的苯磺酸，则该有机物为苯。

溶液分层的表明不反应的为汽油。

　　【小结】

　　1．石油的分馏是物理变化。

　　2．至此，已经学习三种在化学实验中有关温度计的使用。

（1）将温度计的水银球插入液体中，如：

制乙烯、测定某物质的溶解度等；

（2）将温度计的水银球插入水浴中，如制硝基苯等；

　　（3）将温度计的水银球置略低于蒸馏烧瓶支管口处，如蒸馏等。

　　【参考练习】

　　１．下列物质中，没有固定沸点的是（　）

　　Ａ．石油　　Ｂ．苯　　Ｃ．煤油　　Ｄ．氯仿

　　2．下列实验操作需要温度计且不把它插入液体中的是（　）

　　Ａ．乙醇制乙烯　　Ｂ．苯的硝化反应　Ｃ．苯制溴苯　　Ｄ．实验室蒸馏石油

　　3．某人坐在正开动空调的汽车内跟在一辆卡车后面，观察这辆车在起动、刹车时排出的黑烟（卡车无任何机械故障），由此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

　　4．下列实验要用到冷凝管或冷凝原理的是：

①制取蒸馏水　②制取溴苯　③石油蒸馏　④制取乙烯　⑤制取乙炔（　）

　　A．①③　B．⑤⑥　C．①②　D．①②③　

　　5．下列属于苯的同系物的是（　）

　　6．下列芳香烃的一氯取代物的同分异构体的数目最多的是（　）

　　二、填空题

　　1．实验室蒸馏石油：

（1）装置中温度计的水银球应插到__________处，以控制___________的温度。

（2）蒸馏烧瓶中加入碎瓷片的目的是_____________。

　　（3）操作时，应将冷凝管的__________端接冷却水（进水）。

　　参考答案

　　一、选择题

　　1．AC　2、D　3、C　4．D　5．B　6．D

　　二、填空题

　　1．

（1）蒸馏烧瓶支管口，蒸气　　

（2）防止暴沸　（3）下

　　石油及石油的炼制

　　（１）石油的形成：

石油是从古生代到新生代的第三纪形成的。

大批陆上的动物、植物和水中生物死后被冲积至海盆地或湖盆地，与泥沙一起混合成的有机淤泥就是生成石油的原始材料。

由于地壳变动，有机淤泥埋在地下，受到高温、高压和细菌作用，慢慢地经过化学变化形成了石油。

　　（２）石油的物理性质

　　（３）石油的成分

　　（４）石油的炼制

　　从油田里开采出来没有经过加工处理的石油叫原油。

　　原油要进行脱水、脱盐：

脱水是为了节约燃料：

脱盐是为了防止腐蚀设备。

原油经脱水、脱盐后得到含烃类的混合物，因此没有固定的沸点。

一般来说，含碳原子数越少的，沸点越低；含碳原子数越多的，沸点越高，原因是：

结构与组成相似的物质，随着分子量的增大，分子间作用增大，所以沸点逐渐升高。

　　石油的分馏：

用加热、蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范围的蒸馏产物。

可见石油的分馏是物理的方法。

　　（5）实验室蒸馏石油的实验中的几个问题：

（看课本中实验室蒸馏石油的装置图）

　　①蒸馏烧瓶中放碎瓷片的作用是：

防止液体暴沸。

　　②温度计的位置应在蒸馏烧瓶的侧支管口处，以测量每一种馏分的温度范围。

　　③冷凝管的作用：

将气态烃馏分冷凝为液态烃。

冷凝管进水、排水方向：

下端进水、上端出水。

　　（6）炼油厂里石油分馏的原理跟上述实验一样，分馏在分馏塔里进行，原油在分馏前首先进入加热炉，先预热原油，加热到360℃左右，使原油成为液体和气体的混合物，然后从导管进入分馏塔。

　　炼油厂分馏石油的主要生产流程是：

　　原油

加热炉（360℃）→液体和气体的混合物

分馏

　　（７）石油的分馏是石油炼制的第一阶段，仅仅使原油中各物质在不同温度下分离出来。

各馏分的成分在分馏过程中并没有改变。

随着工业的发展，对用作液体燃料的汽油、煤油和柴油等轻质油的需求越来越大，而分馏得到的轻质油仅占石油总质量的25%左右。

为了提高轻质液体燃料的产量，特别是提高汽油的产量，工业上采用了裂化的方法。

　　有关裂化问题的分析：

　　①裂化：

就是在一定条件下，把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的过程。

　　②裂化有热裂化和催化裂化，如果热裂化时温度过高，会发生结焦现象而影响生产和产品质量，所以常采用催化裂化。

采用催化裂化的优点是，可以在较低温度下进行裂化，得到质量比较高的汽油。

　　③从书上十六烷裂化的各步反应看裂化产物的规律：

　　烷烃

烷'＋烯；　烷'

烷''＋烯'

　　（８）石油的催化重整

　　就是把汽油里直链烃类分子的结构进行“重新调整”。

石油催化重整的目的是：

①把它们转化为芳香烃或具有支链的烷烃异构体；②有效地提高汽油的质量和产量。

　　（９）石油的裂解

　　采用比裂化更高的温度（700～800～1000℃），使长链烃分子断裂成各种短链气态烃和少量液态烃，以达到获得以短链不饱和烃为主要成分的石油加工产品。

　　石油裂解气中主要含：

乙烯、丙烯、丁二烯（还有少量甲烷、乙烷、H2、H2S），其中乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。

　　【小结】：

石油炼制

方　法

分　馏

催化裂化

石油化工

（裂解）

常　压

减　压

原　理

常压下分馏

低于常压下分馏

催化剂条件下裂化

高于裂化温度下深度裂化

主要原料

原油

重油

重油

石油分馏产品

产品成分

汽油

煤油

柴油

重油

重柴油

润滑油

凡士林

石　蜡

沥　青

汽油为主

乙烯、丙烯、丁二烯（含少量CH4、C2H6、H2、H2S）

   课后检测题

   1、下列变化属于化学变化的是（）

   A、蒸馏、干馏              B、溶解、潮解   C、裂化、风化              D、汽化、液化

   2、有关煤的叙述不正确的是（）

   A、煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源

   B、煤的干馏过程属于化学变化

   C、煤是由多种有机物组成的混合物

   D、煤除了主要含有碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素。

   3、某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、制动时排出黑烟，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

   4、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

   5、海湾战争中，科威特大批油井着火，在灭火工作中，下列各项措施不能考虑用于灭火的是（）

   A、设法阻止石油喷射                B、设法降低火陷温度

   C、设法降低火焰着火点             D、设法使火焰隔绝空气

   6、用氯气漂白过的石蜡（一种固态石油馏分），燃烧时会产生含有氯元素的气体，这是由于氯气在漂

白石蜡时发生了（）

   A、溶解               B、加成反应           C、取代反应          D、消去反应

   7、在处于失重条件下的宇宙飞船中点燃蜡烛，下列各项叙述中正确的是（）

   A、火焰呈直条状            B、火焰呈球形

   C、火焰上方黑烟很多        D、点燃后很快熄灭

   8、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

   9、下列说法错误的是（）

   A、石油里含有C5～C11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

   B、含C18以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油

   C、煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物

   D、煤含有苯和甲苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来

   10、石油裂解的目的是（）

   A、提高轻质液体燃料的产量           B、获得短链不饱和气态烃

   C、主要是提高汽油的质量               D、主要是提高汽油的产量

   11、下列变化属于化学变化的是（）

   A、干馏           B、分馏                 C、蒸馏        D、裂化

   12、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

   C、避免铅污染大气               D、铅资源短缺

   13、石油裂解的目的是（）

   A、提高轻质液体燃料的产量       B、主要提高汽油的产量

   C、获得短链不饱和气态烃         D、主要提高汽油的质量

   14、下列气体中，主要成分是CO和H2的是（）

   A、焦炉气          B、裂化气          C、水煤气          D、电石气

   15、工业上大量制取乙烯的方法是（）

   A、石油热裂化       B、乙醇脱水      C、石油的裂解         D、石油的分馏

   16、煤的种类有_____、______、_____和_____等。

煤干馏得到的产品主要有_____、_____、_____、

______和______等。

   17、回答下面问题：

（1）分离沸点不同但又互溶的液体混合物，常用什么方法？

（2）在分液漏斗中用一种有机溶剂提取水溶液里的某物质时，静置分层后，如果不知道哪一层液体是

“水层”，试设计一种简便的判断方法。

   答案：

   1—5  C C C C C

   6—10  AC D B D B

   11—15  AD C C C C

   16、无烟煤 烟煤 褐煤 泥煤 焦炭 煤焦油 焦炉气 粗氨水 粗苯

   17、

（1）蒸馏方法

（2）取一支小试管，打开分液漏斗的活塞，慢慢放出少量液体，往其中加入少量水，如果加水后，试管中的液体不分层，说明分液漏斗中，下层是“水层”，反之，则上层是水层.