石油的分流.docx
《石油的分流.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石油的分流.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
石油的分流
教学内容：
石油的分馏
【课前复习】
温故——会做了，学习新课才有保障
1．实验室中，用天然水制取纯净水的方法是_________，用到的玻璃仪器主要有酒精灯、_________、_________、_________、牛角管和锥形瓶；冷凝水的进出方向是___________．
a．上进下出 b．下进上出 c．左进右出
知新——先看书，再来做一做
2．石油中所含有的元素主要是___________和___________（写元素符号）．它主要是由各种___________、___________和___________组成的混合物．
3．石油蒸馏可以获得___________气、___________油、________油、___________油、___________油、___________油、石蜡和沥青．
4．蒸馏是分离___________混合物，也是分离___________混合物的常用方法．
5．石油裂化的目的主要是为了提高___________油，特别是___________油的产量．石油裂解的目的主要是为了获得___________等烯烃．
6．煤燃烧提供能量的同时，还会生成大量的___________、___________、___________和烟尘等污染物．把煤转化成清洁燃料的常用方法是___________．
【学习目标】
1．了解石油的成分，知道混合物没有固定的熔点和沸点．
2．理解石油的分馏实验，这是本节课学习的一个重点．
3．了解石油的常压蒸馏和减压蒸馏．减压蒸馏的理解是本节学习的一个难点．
4．了解石油的分馏产品及其主要用途．这项内容的记忆，是本节学习的一个难点，也是本节学习的一个重点．
5．※初步了解石油裂化和裂解．
6．※初步了解煤的综合利用．
【基础知识精讲】
一、石油的组成
1．从组成元素上看，石油的主要成分是C和H．
2．从组成物质上看，石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物．
3．从组成物质的状态上看，石油主要是液态烃的混合物，同时溶有气态烃和固态烃．
4．石油是混合物，没有固定的熔点和沸点，只能在一定温度范围内熔化或汽化．
二、石油的分馏实验
1．蒸馏原理
给石油加热，低沸点烃先汽化，经过冷凝液化后分离出来；随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝液化后又分离出来；这样，不断地加热汽化和冷凝液化，就可把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物．
2．实验装置
实验室蒸馏石油
图5－29
3．几点说明：
（1）石油的分馏是物理变化．
（2）获得的不同沸点范围的馏分——汽油、煤油，仍都是多种烃的混合物．
（3）温度计水银球的位置，与具支烧瓶支管口的下端持平．温度计要测量馏出蒸汽的温度，以收集不同沸点范围的馏分．这与实验室制乙烯装置不同，制乙烯时要测量的是反应混合物的温度，所以温度计的水银球要插到液面以下．
乙烯的实验室制法
图5－30
（4）冷凝器中水的进出方向应该是：
下口进，上口出，这样可以保证冷凝器中始终充满水，以防冷凝器破裂．
冷凝器的另一种常见放置方法如下图所示，其目的是为了使反应物蒸气冷凝回流，同时又能导出生成物的气体．
图5－31
（5）接受冷凝液的容器应该用小口容器（如锥形瓶），以减少冷凝液的挥发．
（6）蒸馏是分离沸点不同液体混合物的方法，也是分离液体和可溶性固体（如制取蒸馏水）的方法．
三、石油的常压蒸馏和减压蒸馏
1．常压蒸馏：
在通常压强下进行的蒸馏．如上面实验条件下的蒸馏．
2．减压蒸馏：
通过减小蒸馏设备中的气体压强而进行的蒸馏．由于减小压强，可以降低气体的沸点，故可使常压下难以分离的液体混合物在不同温度范围内馏出．
四、石油的分馏产品及其主要用途
五、※石油的裂化和裂解
1．石油的裂化
裂化就是在一定的条件下，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．在催化作用下的裂化，又叫做催化裂化．如：
（1）石油的裂化方式主要是均裂（平均分配C原子）．
（2）石油裂化的目的是为了提高轻质油，特别是汽油的产量．
（3）蒸馏汽油中不含烯烃（含烷烃、环烷烃和芳香烃），裂化汽油中含烯烃；可用溴水（或溴的四氯化碳溶液）区分它们．
2．石油的裂解
裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度，使长链烃断裂成短链烃——乙烯、丙烯等的加工过程．
（1）裂化和裂解都是化学变化．裂解又叫深度裂化．
（2）裂化的目的主要是为了获得乙烯等烯烃．常把乙烯的产量作为衡量石油化工发展水平的标志．
六、※煤的综合利用
1．煤的种类和组成
（1）煤的种类：
（2）煤的组成：
主要是C，还含有少量H、N、S、O等元素，以及无机矿物质．
2．煤的干馏
（1）概念：
煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，也叫煤的焦化．理解这一概念，要注意以下几个层面：
①隔绝空气：
这是煤的干馏的先决条件，否则，强热条件下煤会燃烧生成CO2和H2O等物质．
②煤的干馏是化学变化：
煤在干馏过程中生成了许多新的物质，如苯、萘、蒽等，发生的是化学变化，是分解反应．
③煤中不含苯、萘、蒽等物质，煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物．
（2）煤的干馏产品
3．煤的气化和液化
【学习方法指导】
［例1］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：
为了减轻汽油燃烧时的爆震，常在汽油中加入Pb（C2H5）4，汽油燃烧时，
也发生燃烧，铅随尾气一同排出，造成严重的空气污染．近年来，科学家研制出了抗震剂Pb（C2H5）4的替代品，为了减轻铅污染，含铅汽油正在强制禁止使用．
答案：
C
［例2］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：
天然气的主要成分是CH4，液化石油气主要是C1～C4的各种烃，它们都属于碳氢化合物．
答案：
B
［例3］下列说法正确的是（ ）
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．蒸馏汽油和裂化汽油成分相同
D．蒸馏汽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；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，它们都是常压分馏的产物，而机油是减压分馏的产物，故沸点：
汽油＜煤油＜柴油＜机油；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；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；D正确．
答案：
D
［例4］若A是相对分子质量为128的烃，则其分子式只可能是_________或__________，若A是易升华的片状晶体，且是煤的干馏产物之一，则其结构简式是___________．
解析（商余法）：
所谓商余法就是进行除法运算求得商和余数的方法．已知式量求化学式可用这种方法．
先求A中有多少个“CH2”基团和除此以外的H原子数．
128÷14＝9……2［Mr（CH2）＝14］
可见，A分子中有9个“CH2”基团和除此以外的2个H原子，则A分子式可为C9H20；由于12个H原子的质量与1个C原子质量相当，所以A分子式又可为C10H8，其中萘（C10H8）是片状晶体，且易升华．
答案：
C9H20 C10H8
［例5］已知煤的近代结构模型如图所示：
（1）从煤的结构模型来看，煤是工业上获得___________烃的重要来源．
（2）我国大约70%的煤是直接用于燃烧的，从煤的结构模型来看，在提供热量的同时产生大量的___________等气体物质，造成严重的大气污染．
（3）“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量，烟尘排放量也可减少80%，致癌物苯并［α］芘的排放量也减少，同时节煤20%～30%．“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐．下列物质中适宜于做固硫剂的是___________．
A．氯化钙B．氧化钙C．硫酸钙D．氢氧化钙
（4）某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂，试用化学方程式表示其“固硫”过程．
（5）除上述的“型煤”技术外，为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值，煤资源的综合利用方法还有___________，___________，___________等．
解析：
（1）煤结构中含有较多的苯环，隔绝空气给煤加强热可以使它分解，从而获得芳香烃．
（2）煤结构中含有S和N，所以直接燃煤能产生SO2和氮氧化物，污染环境．
（3）煤燃烧产生SO2，固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐，所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙．固硫反应为：
（4）若利用石灰石作固硫剂，则发生的反应可表示为：
（5）此问正是本节选学主要内容之一：
煤的干馏、气化和液化．
答案：
（1）芳香
（2）二氧化硫、氮氧化物
（3）BD
（5）煤的干馏 气化 液化
［例6］将图5－32所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并进行蒸馏，得到汽油和煤油．
图5－32
（1）图中A、B、C三种仪器的名称是___________．
（2）将以上仪器按
（一）
（六）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：
石油的分馏装置为：
图5－33
答案：
（1）A是冷凝管；B是蒸馏烧瓶；C是锥形瓶
（2）i h a k b f g w
（3）进水口 出水口
（4）蒸馏烧瓶支管口
（5）防止暴沸
（6）汽油 煤油
【同步达纲练习】
1．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
2．已知裂化汽油与直馏汽油的主要成分如下表：
裂化汽油
直馏汽油
烷烃、烯烃
烷烃、环烷烃、芳香烃
能把溴从溴水中萃取出来可选用的萃取剂是（ ）
A．酒精B．直馏汽油
C．裂化汽油D．苯
3．下列实验：
①制取蒸馏水；②制取溴苯；③石油的蒸馏；④煤的干馏；⑤制取乙烯；⑥制取乙炔，其中要用到冷凝管或运用冷凝原理的是（ ）
A．①③⑥B．⑤⑥C．①③⑤D．①②③④
4．制取或提纯下列物质，不宜用蒸馏方法的是（ ）
A．从低浓度酒精溶液获得乙醇
B．从重油中获取柴油
C．从NaCl和KNO3的混合溶液中获得KNO3
D．从砂碘混合物中提取碘
5．C8H18在一定条件下受热裂化可生成CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C4H85种气体，此混合气体的平均式量为（ ）
A．14B．57C．38D．无定值
6．丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成两种烷烃和两种烯烃
C4H10
C2H6＋C2H4；C4H10
CH4＋C3H6
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烃中的体积分数为（ ）
A．11%B．19%C．40%D．50%
7．已知某有机物烃A的式量为92，则A的化学式为________________，又知A不能使溴水褪色，但能使酸性KMnO4（aq）褪色，则A的结构简式为________________．
8．萘分子的结构式可以表示为
，两者是等同的，苯并（a）芘
是强致癌物质（存在于烟囱灰、煤焦油、燃烧烟草的烟雾和内燃机的尾气中）．它的分子由五个苯环并合而成，其结构式可以表示为Ⅰ或Ⅱ式，这两者也是等同的．
现有结构式A～D，其中
（1）跟Ⅰ、Ⅱ式等同的结构式是______________________．
（2）跟Ⅰ、Ⅱ式是同分异构体的是____________________．
9．1932年捷克人Landa等人从南摩拉维亚油田石油分馏物中发现一种烷（代号A），次年借X射线技术证实了其结构，竟与由一个叫Lukes的人早就预言过的一样．1941年Prelog在实验室率先合成了A，并于1975年获诺贝尔化学奖．科学家研究发现A的胺类衍生物具有抗病毒、抗震颤的药物活性，并已开发为治疗感冒的常用药（如“快克”）．
图5－34给出了三种已经合成的由2个、3个、4个A为基本结构单元“模块”像搭积木一样“搭”成的较复杂的笼状烷．
图5－34
（1）A的分子式为___________；这类有机物的通式是___________________．
（2）A的一溴代物种数为______________________．
（3）这类有机物的最大含碳量为______________．
10．煤干馏后的蒸气经冷凝后得到一种和树脂A碳氢质量比相同的烃B．B的蒸气0．312g在标准状况下体积是67．2mL．1molB在催化剂存在的条件下吸收1molH2后生成烃C．C不能与Br2反应而褪色，可以使酸性KMnO4溶液褪色，试推断A可能是什么物质?
写出它的最小重复片断的结构简式．
11．汽车尾气污染已倍受世人关注．汽车内燃机中，汽油气化后与空气按一定比例混合进入气缸，引擎用电火花点燃．燃烧使气缸内温度迅速升高，气体体积急剧膨胀，产生压力推动活塞．燃烧时产生有害气体通过尾气排出污染大气．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）___________，产生这种气体的反应方程式是_______________．
（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___________．
参考答案
温故
1．蒸馏 蒸馏烧瓶（或烧瓶） 温度计 冷凝管 b
【同步达纲练习】
1．解析：
按一般常识，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，所以答案应为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，柴油分子中的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C等而产生黑烟．故排出黑烟者，其燃料为柴油．
答案：
C
2．解析：
选择萃取剂应注意：
①与原溶液中溶剂不互溶；A不可选．②溶质在萃取剂中的溶解度大于原溶剂的溶解度，同时不能与被萃取物质发生反应；裂化汽油能与Br2发生加成反应；C不可选．
答案：
BD
3．解析（排除法）：
制取蒸馏水时，冷凝水蒸气要用冷凝管，备选项中无①不可选，B被排除．制取溴苯的反应是放热反应，且反应物溴和苯易挥发，通常利用冷凝原理，使挥发的溴、苯冷凝回流，备选项中无②不可选，排除A、C．
答案：
D
评注：
此题亦可从熟悉的实验室制取乙烯、乙炔都不需冷凝装置入手，备选项中有⑤或⑥皆不可选，排除A、B、C．
4．解析：
蒸馏酒精溶液，收集沸点78℃的馏分，可得乙醇．减压蒸馏可从重油中获得柴油．从NaCl和KNO3的混合溶液获得KNO3，通常采用结晶和重结晶的方法．加热砂碘混合物，碘升华为气体，再凝华可得固体碘．
答案：
CD
5．解析（中间值法）：
C8H8裂化生成CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C4H8五种气体，式量最大C4H8为56，式量最小CH4为16，所以平均式量16＜
＜56．
答案：
C
6．解析（赋值法）：
设原有丁烷100mol，则未裂解的丁烷为10mol．由于生成两种烯烃的质量相等，所以：
设裂解后丙烯的物质的量为2x，则乙烯的物质的量为3x．
答案：
B
7．提示（商余法）：
92÷12＝7……8［Ar（C）＝12］，
则该烃的分子式为C7H8．由于烃A不能使溴水褪色，所以它的分子中不含烯键和炔键；由于烃A能使酸性KMnO4（aq）褪色，所以它可为苯的同系物——甲苯．
8．提示：
（1）苯环为正六边形结构，Ⅱ式与Ⅰ式可以完全重复，因而是等同的；备选项中的A与Ⅱ，D与Ⅰ适当翻转，也能完全重合在一起，因而其结构式是等同的．
（2）同分异构体应该有相同的分子式，不同的结构式，A、D因结构与Ⅰ或Ⅱ等同，首先被排除在外，由于C分子中C原子数（19）与Ⅰ分子中C原子数（20）不相同，也被排除．
答案：
（1）AD
（2）B
9．提示
（1）（虚拟法）：
B、C、D分子式分别为：
C14H20、C18H24、C22H28，公差部分为C4H4（此乃通式的倍数变化项），由C14H20往前推得A：
C10H16（此乃这类有机物中最简单的1个），再往前推虚拟出C6H12（环己烷，此乃通式的常数项），则通式为C4n＋6H4n＋12（n为正整数）．
（2）（等效氢法）A为
，H原子的不同位置有2种：
二价C原子上的氢和一价
C原子上的氢：
（3）（极值法）通式中n越大，其分子含C量越大：
答案：
（1）C10H16 C4n＋6H4n＋12
（2）2 （3）92.4%
10．解析：
由题意得B的摩尔质量
C乃B的加H2产物，所以C的摩尔质量为
M（C）＝104g·mol－1＋2g·mol－1＝106g·mol－1
C不能使溴水褪色，但能使酸性KMnO4（aq）褪色，所以C为苯的同系物，则由其通式CnH2n－6得：
12n＋2n－6＝106，n＝8
C的分子式为C8H10，逆推得B的分子式为C8H8．
11．提示：
（1）C8H18～12.5O2
a′＝
＝0.016
（2）a＞a′，则空气不足，产生CO气体；
（3）a＜a′，则空气过量，产生NOx气体．
答案：
（1）0.016
（2）CO 2C8H18＋（25－
）O2
xCO＋（16－x）CO2＋18H2O
升级会员 