学年高中化学第3章重要的有机化合物第2节石油和煤重要的烃教学案鲁科版必修2.docx

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学年高中化学第3章重要的有机化合物第2节石油和煤重要的烃教学案鲁科版必修2

第2节

石油和煤　重要的烃

第1课时石油的炼制　乙烯

[课标要求]

1．了解石油的成分及石油分馏、裂化和裂解的基本原理。

2．掌握乙烯的分子结构、主要性质和重要应用，进一步理解结构与性质的关系。

3．了解加成反应。

　1.石油的分馏属于物理变化，裂化、裂解是化学变化。

裂化目的是提高轻质液体燃料的产量和质量；裂解目的是获得乙烯、丙烯。

2．乙烯的结构简式为CH2===CH2,6个原子共平面。

乙烯被酸性KMnO4溶液氧化而使其退色，乙烯与溴发生加成反应而使溴的四氯化碳溶液或溴水退色。

3．C2H4＋3O2

2CO2＋2H2O，

CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br，

CH2===CH2＋H2

CH3CH3，

CH2===CH2＋H2O

CH3CH2OH。

1．石油的组成

石油主要是由分子中含有不同数目碳原子的烃组成的复杂混合物；组成石油的主要元素是C、H，在石油中的质量分数之和可达97%～98%。

2．石油的炼制

分馏

裂化

裂解

原理

通过加热和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的产物

在加热、使用催化剂条件下，使相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃

把石油产品经过深度裂化，生成乙烯、丙烯等小分子气态烃

主要

原料

原油

重油

石油分馏产品（包括石油气）

目的

将原油分离成不同沸点范围的产品

提高轻质液体燃料的产量和质量

得到气态短链烃

主要变化类型

物理变化

化学变化

化学变化

主要

产品

石油气、汽油、煤油、柴油、重油等

汽油等轻质燃油

乙烯、丙烯等小分子烃

3．直馏汽油和裂化汽油的区别

获得方法

主要化学成分

鉴别方法

直馏汽油

原油直接分馏，物理变化

一般是C5～C11的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定

能使溴的四氯化碳溶液退色的是裂化汽油

裂化汽油

重油裂化，化学变化

含有C5～C11的烷烃和烯烃，性质活泼

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）石油催化裂化的主要目的是提高汽油等轻质油的产量和质量；石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃（√）

（2）石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油（×）

（3）石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物（√）

（4）石油裂化主要得到乙烯（×）

（5）石油分馏可获得乙酸、苯及其衍生物（×）

2．石油炼制过程中，既能提高汽油产量又能提高汽油质量的方法是（　　）

A．常压分馏　　　　　　　B．减压分馏

C．裂解D．裂化

解析：

选D　选项中的四种方法都是石油炼制加工的方法，而其目的不同。

A项中能对石油进行初步加工，得到的汽油产量较小；B项操作不会得到汽油；C项所得产物主要是乙烯、丙烯等小分子短链不饱和烃；只有D项才能得到质量更高、产量更多的汽油。

3．关于裂化汽油和直馏汽油的说法正确的是（　　）

A．二者的物理性质及化学性质均相同

B．二者含有相同的物质成分

C．二者都属于纯净物

D．二者可以用溴水来鉴别

解析：

选D　裂化汽油和直馏汽油的成分不同，裂化汽油的主要成分是不饱和烃，能使溴水退色，而直馏汽油的主要成分是烷烃，不能使溴水退色，故二者可以用溴水来鉴别。

1．分子结构

分子式

球棍模型

结构式

结构简式

空间结构

C2H4

CHHCHH]

CH2===CH2

平面型结构，6原子处于同一平面　

2．物理性质

颜色

气味

状态

密度

水溶性

无色

稍有气味

气体

比空气小

难溶

3．化学性质

（1）氧化反应

①可燃性：

C2H4＋3O2

2CO2＋2H2O

现象：

火焰明亮且伴有黑烟。

②乙烯可使酸性高锰酸钾溶液退色。

应用：

可用于区别乙烯和乙烷。

（2）加成反应

①概念：

有机物分子中双键上的碳原子与其他原子（或原子团）直接结合生成新的化合物的反应。

②乙烯的加成反应：

有关反应的化学方程式为

a．CH2

CH2＋Br2

CH2BrCH2Br，

b．CH2

CH2＋H2

CH3CH3，

c．CH2

CH2＋HCl

CH3CH2Cl，

d．CH2

CH2＋H2O

CH3CH2OH。

[特别提醒]

（1）点燃乙烯气体之前一定要验纯。

（2）乙烯使溴水、酸性KMnO4溶液退色原理不同，前者为加成反应，后者为氧化反应。

其中，乙烯与溴水反应生成液态1,2二溴乙烷，乙烯与酸性KMnO4溶液的反应产物为CO2气体。

（3）加成反应是断开双键的两碳原子上加上其他原子或原子团，其他不变。

（4）碳碳双键决定乙烯的主要化学性质，又称乙烯的官能团（决定有机物特殊性质的原子或原子团）。

4．乙烯的用途

（1）乙烯是一种重要的基本化工原料，用以生产塑料等化工产品。

（2）乙烯是一种植物生长调节剂。

1．发生加成反应的条件是什么？

提示：

有机化合物中含有不饱和键。

2．在加成反应和取代反应中，哪一种符合绿色化学的思想？

提示：

加成反应。

取代反应与加成反应的比较

取代反应

加成反应

反应物结构

特征

含有易被取代的原子或原子团

不饱和有机化合物

生成物

两种（一般是一种有机化合物和一种无机物）

一种（有机化合物）

碳碳键变

化情况

无变化

部分打开

结构变化

形式举例

等价替换式

CH3CH3＋Cl2

CH3CH2Cl＋HCl

开键加合式

CH2===CH2＋HX

CH3CH2X

1．下列说法正确的是（　　）

A．乙烯的分子式可写成（CH2）2

B．乙烯的最简式为CH—CH

C．乙烯分子是空间平面结构

D．乙烯的结构简式为CH2CH2

解析：

选C　乙烯的分子式为C2H4，最简式为CH2，结构简式通常写成CH2CH2，双键不能省略。

2．可以用来鉴别甲烷和乙烯，还可以用来除去甲烷中乙烯的操作方法是（　　）

A．将混合气体通入盛有硫酸的洗气瓶

B．将混合气体通入盛有足量溴的四氯化碳溶液的洗气瓶

C．将混合气体通入盛有水的洗气瓶

D．将混合气体通入盛有澄清石灰水的洗气瓶

解析：

选B　甲烷、乙烯不与硫酸反应，A项不正确；乙烯与溴加成生成的1,2二溴乙烷滞留在四氯化碳溶液中，甲烷气体逸出，B项可行；甲烷、乙烯与常温下的水，Ca（OH）2溶液均不反应，故C、D项不可行。

3．在下述反应中，属于取代反应的是________；属于氧化反应的是________；属于加成反应的是________。

①由乙烯制氯乙烷　②乙烷在空气中燃烧　③乙烯使溴水退色　④乙烯使酸性高锰酸钾溶液退色　⑤乙烷在光照下与氯气反应

解析：

烃的燃烧及C2H4与酸性KMnO4溶液反应均为氧化反应，乙烷的卤代是取代反应，乙烯与Br2、HCl生成二溴乙烷、氯乙烷均为加成反应。

答案：

⑤　②④　①③

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．下列说法不正确的是（　　）

A．石油是由烃组成的混合物

B．①主要发生物理变化

C．②是石油的裂解

D．③属于取代反应

解析：

选D　乙烯与Br2发生加成反应生成1,2二溴乙烷。

2．下列分子中的所有原子在同一平面上的是（　　）

A．CH4　　　　　　　　　B．C2H6

C．C2H4D．CH3CHCH2

解析：

选C　解答此题的关键是明确CH4分子的正四面体构型和CH2CH2分子的平面结构。

3．乙烯发生的下列反应中不属于加成反应的是（　　）

A．与H2反应生成乙烷

B．与水反应生成乙醇

C．与溴水反应使之退色

D．与O2反应生成CO2和H2O

解析：

选D　A、B、C三项反应均为加成反应，D项反应属于氧化反应。

4．下列说法中，不正确的是（　　）

A．乙烯使溴的CCl4溶液退色的化学方程式是

CH2===CH2＋Br2―→CH3CHBr2

B．石油的催化裂化既能提高汽油的产量，又能提高汽油的质量

C．石油的裂解和裂化都是化学变化，但二者的目的不一样

D．异丁烷与正丁烷互为同分异构体

解析：

选A　A项，生成物应为CH2BrCH2Br，不正确。

石油催化裂化既能提高汽油的产量又能提高汽油的质量；裂解是深度裂化，以获取化工原料乙烯、丙烯、丁烯为生产目的，B、C正确。

异丁烷与正丁烷互为同分异构体，D正确。

5．写出下面各步反应的化学方程式，并注明所需条件：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________；

③________________________________________________________________________；

④________________________________________________________________________。

解析：

乙烯分子中含碳碳双键，能与H2、HBr、Br2、H2O等发生加成反应。

答案：

①CH2===CH2＋H2

CH3CH3

②CH2===CH2＋HBr

CH3CH2Br

③CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br

④CH2===CH2＋H2O

CH3CH2OH

1．石油裂解的目的是（　　）

A．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

B．获得乙烯、丙烯作化工原料

C．除去石油中水、盐等杂质

D．提高汽油的产量和质量

解析：

选B　注意石油炼制过程中各种操作的目的，如分馏获得沸点不同的馏分，裂化获得汽油，裂解获得乙烯、丙烯。

2．为了延长水果的保鲜期，下列的水果存放方法最合适的是（　　）

A．放入敞口的容器中

B．放入密封的容器中

C．放入充有少量乙烯的密封容器中

D．放入浸泡过酸性高锰酸钾溶液硅土的密封容器中

解析：

选D　乙烯具有催熟作用，C项错误；酸性KMnO4能杀菌，且能与水果产生的乙烯反应，防止水果早熟，方便运输与贮存。

3．能证明乙烯分子里含有一个碳碳双键的事实是（　　）

A．乙烯分子里碳氢个数比为1∶2

B．乙烯完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量相等

C．乙烯容易与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，且1mol乙烯完全加成需要消耗1mol溴

D．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液退色

解析：

选C　碳氢个数比为1∶2，是对乙烯的组成分析，而不是证明碳碳双键存在的事实；B选项与A选项其实质是一样的，根据生成的CO2和H2O的物质的量相等，也只能推断出碳氢个数比为1∶2；C选项，加成反应是不饱和烃的特征性质，1mol乙烯完全加成需要消耗1mol溴，说明乙烯分子中含有一个碳碳双键；D选项，能够使酸性高锰酸钾溶液退色是不饱和烃的特征，包括烯烃和炔烃，既不能说明一定含有碳碳双键，也不能说明乙烯分子中只含有一个碳碳双键。

4．下列各组中两个反应所属反应类型相同的是（　　）

A．光照甲烷和氯气的混合气体，混合气体颜色变浅；乙烯能使溴的四氯化碳溶液退色

B．乙烷在氧气中燃烧；乙烯在空气中燃烧

C．乙烯能使溴的四氯化碳溶液退色；乙烯能使酸性KMnO4溶液退色

D．用乙烯与氯化氢制取氯乙烷；用乙烷与氯气反应制取氯乙烷

解析：

选B　A项前者是取代反应，后者是加成反应；B项二者均是氧化反应；C项前者是加成反应，后者是氧化反应；D项后者是取代反应，前者是加成反应。

5．由乙烯推测丙烯（CH2===CH—CH3）的结构或性质正确的是（　　）

A．分子中有3个碳原子在同一条直线上

B．分子中所有原子都在同一平面上

C．能使溴的四氯化碳溶液退色

D．不能使酸性高锰酸钾溶液退色

解析：

选C　丙烯CH2===CH—CH3分子可看作CH2===CH2分子中的一个氢原子被甲

基所代替，CH2===CH2分子的空间构型为平面形，则CH2===CH—CH3

分子中的三个碳原子不在同一条直线上。

由于CH4分子的空间构型为以碳原子为中心的正四面体，所以CH2===CH—CH3分子中所有原子不可能都在同一平面上。

CH2===CH—CH3和

CH2===CH2分子都含有，根据分子结构决定物质性质可知CH2===CH—CH3

能使酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液退色。

6．下列有关化学用语能确定为丙烯的是（　　）

A.

B．C3H6

C．D．CH2CHCH3

解析：

选D　对于A项，不能确定连着的原子，A项不正确；C3H6可以为丙烯，也可能为环丙烷，B项不正确；C项电子式中最后的碳原子仅有两个氢原子，缺一个氢原子，C项不正确；D项为丙烯，正确。

7．将29.5g乙烯和乙烷的混合气体通入足量的溴水后，溴水增重7g，则混合气体中乙烯的体积分数是（　　）

A．75%B．50%

C．30%D．25%

解析：

选D　乙烷与溴水不反应，乙烯与Br2发生加成反应生成液态1,2二溴乙烷，故溴水增加的质量即为混合气体中乙烯的质量。

7g乙烯的物质的量为

＝0.25mol，乙烷的物质的量为

＝0.75mol，故D项正确。

8．用amolH2和bmolC2H4混合，在一定条件下使它们一部分发生反应生成wmolC2H6，将反应混合气体完全燃烧，消耗氧气的物质的量为（　　）

A．（a＋3b）molB.

mol

C.

molD.

mol

解析：

选B　因为反应物是H2和C2H4的混合气体，一部分反应生成C2H6，但无论怎样反应，n（H）和n（C）的总量不变，生成物都是CO2和H2O，即C→CO2,1molC→1molO2；H→H2O,4molH→1molO2，即消耗O2的物质的量为

mol＝

mol。

9．在一定条件下，乙烯和乙烷都能制备氯乙烷。

据此请回答：

（1）由乙烷制备氯乙烷的化学方程式为__________________________________，该反应属于________反应。

（2）由乙烯制备氯乙烷的化学方程式为__________________________________，该反应属于________反应。

（3）比较两种方法，________较好，其原因是__________________________________

________________________________________________________________________。

答案：

（1）CH3CH3＋Cl2

CH3CH2Cl＋HCl　取代

（2）CH2CH2＋HCl

CH3CH2Cl　加成

（3）方法

（2）　方法

（2）得到的产物纯净，而方法

（1）会发生多种副反应，生成的是多种氯代物的混合物

10.某种塑料分解产物为烃，对这种烃进行以下实验：

①取一定量的该烃，使其燃烧后的气体通过干燥管，干燥管增重7.2g；再通过石灰水，石灰水增重17.6g。

②经测定，该烃（气体）的密度是相同状况下氢气密度的14倍。

请回答：

（1）该烃的电子式为________，该烃的名称是________。

（2）0.1mol该烃能与________g溴发生加成反应；加成产物需________mol溴蒸气完全取代。

解析：

由条件①知，该烃燃烧产物中CO2为17.6g，

H2O为7.2g，碳、氢原子个数比为：

∶（

×2）＝1∶2，

该烃的最简式为CH2。

由条件②知：

该烃的相对分子质量Mr＝2×14＝28，该烃分子式为C2H4，即乙烯。

答案：

（1）H

H·

·

H

H　乙烯　

（2）16　0.4

1．下列说法中正确的是（　　）

A．石油是混合物，石油分馏得到的汽油是纯净物

B．裂解是生产有机化工原料的重要方法之一

C．石油分馏得到的汽油和裂化得到的汽油都可用做汽车发动机的燃料，它们的成分是相同的

D．石油从矿井里开采出来就直接进行分馏

解析：

选B　石油是混合物，需经过脱水、脱盐等过程再进行分馏，直馏汽油与裂化汽油成分是不同的，故A、C、D三项均错。

2．下列物质反应后可生成纯净的BrCH2CH2Br的是（　　）

A．乙烯和溴化氢加成

B．乙烷和少量的溴蒸气光照

C．乙烯通入溴的四氯化碳溶液中

D．乙烷通入溴水中

解析：

选C　A项反应的产物为一溴代物；B项取代反应得到复杂的溴代物；D项乙烷与溴水不反应，故A、B、D项均不正确。

3．下列说法中错误的是（　　）

A．无论乙烯的加成，还是乙烯使酸性KMnO4溶液退色，都与分子内含有的碳碳双键有关

B．无论使用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和乙烷

C．相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同

D．乙烯的化学性质比乙烷的化学性质活泼

解析：

选C　乙烯和甲烷的碳、氢含量不相等，故相同质量的乙烯和甲烷生成的水质量不相同。

4．将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条件下发生完全取代反应，则两个过程中消耗的氯气的总的物质的量是（　　）

A．3mol　　　　　　　　B．4mol

C．5molD．6mol

解析：

选C　根据CH2===CH2＋Cl2―→CH2Cl—CH2Cl可知，1molCH2===CH2完全加成消耗1molCl2;CH2ClCH2Cl分子中含有4个氢原子，故1molCH2ClCH2Cl可与4molCl2发生完全取代反应。

5．由乙烯推测丙烯与溴水反应的反应产物是（　　）

A．CH2BrCH2CH2BrB．CH3CBr2CH3

C．CH3CH2CHBr2D．CH3CHBrCH2Br

解析：

选D　可推出丙烯与溴水能发生加成反应，生成CH3CHBrCH2Br。

6．两种气态烃组成的混合气体0.1mol，完全燃烧得0.15molCO2和3.6gH2O，下列关于该混合气体的说法正确的是（　　）

A．一定有乙烯B．一定没有乙烯

C．一定有乙烷D．一定有甲烷

解析：

选D　3.6gH2O的物质的量是0.2mol，根据反应前后元素的原子个数不变，可知混合烃的平均化学式是C1.5H4，C元素数小于1.5的只有甲烷，因此一定含有甲烷，甲烷分子中含有4个H原子，平均含有4个H原子，则另外一种烃分子中含有的H原子个数也是4个，所以一定不含有乙烷，可能是乙烯，也可能是C3H4。

7．工业上制取一氯乙烷（CH3CH2Cl）应采用（　　）

A．由乙烯和氯气在一定条件下发生加成反应

B．由乙烯和氯化氢在一定条件下发生加成反应

C．由乙烷和氯气在一定条件下发生取代反应

D．由乙烷和氯气在一定条件下发生加成反应

解析：

选B　CH2CH2＋HCl

CH3CH2Cl，此反应属于加成反应，故B项符合题意。

8．现有CH4、C2H4、C2H6三种有机物：

（1）等质量的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是________；生成CO2量最多的是________。

（2）同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是________。

（3）在120℃、1.01×105Pa下时，有两种气态烃和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是________。

解析：

（1）等质量时，烃分子中每个碳原子平均分配的氢原子越多，则烃中氢的质量分数越大，碳的质量分数越小，耗O2量越大，生成CO2量越小。

（2）等物质的量时，烃分子中碳原子数越多，氢原子数越多，其耗O2量越大。

（3）产物H2O为气态时，CxH4的烃完全燃烧前后气体总体积不变。

答案：

（1）CH4　C2H4　

（2）C2H6　（3）CH4、C2H4

9．实验室通常用浓硫酸和乙醇反应来制取乙烯，常因温度过高而生成少量的二氧化硫。

有人设计下列实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫，试回答下列问题。

（1）上图中①、②、③、④装置可盛放的试剂分别是：

①________，②________，③________，④________（将下列有关试剂的字母填到横线上）。

A．品红溶液　　　　　B．NaOH溶液

C．浓H2SO4D．酸性KMnO4溶液

（2）能说明二氧化硫气体存在的现象是_________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）使用装置②的目的是______________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）使用装置③的目的是____________。

（5）说明含有乙烯的现象是____________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

乙烯和二氧化硫都能使溴水和酸性高锰酸钾溶液退色，但乙烯不与氢氧化钠溶液反应，也不与品红溶液反应，利用氢氧化钠溶液来除去二氧化硫，用品红溶液是否退色来检验二氧化硫的存在以及是否除尽，除尽二氧化硫后，才能用酸性高锰酸钾溶液来证实乙烯的存在。

答案：

（1）A　B　A　D

（2）装置①中品红溶液退色

（3）除去二氧化硫气体，以免干扰乙烯的检验

（4）检查二氧化硫是否除尽

（5）装置③中的品红溶液不退色，装置④中的酸性高锰酸钾溶液退色

第2课时　煤的干馏　苯

[课标要求]

1．了解煤的干馏及其产品的应用。

2．了解苯的分子结构特征、物理性质和用途。

3．掌握苯的化学性质。

1．将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏。

属于化学变化。

煤干馏产物：

炉煤气（焦炉气、粗氨水、粗苯）、煤焦油、焦炭。

2．苯是一种无色、有特殊气味、有毒的液体，密度比水小，难溶于水。

常作为有机溶剂。

3．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子和6个氢原子在同一平面上，6个碳原子构成正六边形。

苯环上的碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。

4．苯与酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液均不反应，能萃取溴水中的Br2。

5．

1．煤的组成

煤是由有机化合物和无机化合物组成的复杂的混合物，除了含有碳、氢元素外，还含有少量的氮、硫、氧等元素；混合物里的无机物主要含硅、铝、钙、铁等元素。

2．煤的干馏

（1）定义：

将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。

（2）主要产物及用途

干馏产物

主要成分

主要用途

炉

煤

气

焦炉气

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

气体燃料、化工原料

粗氨水

氨气、铵盐

氮肥

粗苯

苯、甲苯、二甲苯

炸药、染料、医药、农药、合成材料

煤焦油

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘

医药、染料、农药、合成材料

焦炭

沥青

电极、筑路材料

碳

冶金、燃料、合成氨