书城教材教辅新课程师资培训教程-高三化学优秀课例
45090200000004

第4章 石油、煤(2)

讲解:我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一,石油资源很丰富。先后开发和建立了胜利、华北、中原、大港等石油基地。我国沿海海底也发现石油资源。目前,我国已向世界上许多国家和地区提供原油和石油产品,在发展石油工业过程中,必须注意废水、废气、废渣的处理。海上采油要防止对江河湖海的污染,注意保护环境和保障人民健康。

投影练习:

1.工业上获得大量的乙烯、丙烯、丁二烯所采用的方法是()

A.减压分镏B.常压分镏

C.石油裂化D.石油裂解

2.石油气中主要含有碳原子数目较少的烷烃,某石油气充分燃烧后,在相同条件下测得生成的CO2的体积是该石油气体积的1.2倍,则石油气中一定会有()

A.甲烷B.丁烷

C.戊烷D.己烷

3.关于裂解与裂化的叙述中,不正确的是()

A.裂解与裂化的产物中都会有不饱和烃

B.裂解与裂化都是为了得到气态烃

C.裂解与裂化的原料都是石油分馏产品

D.裂解与裂化都是使分子量大的断裂为分子量小的烃的过程

小结:石油的分馏、裂化、裂解比较

炼制方法分馏裂化裂解原理利用各成分沸点不同分离成不同物质把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃深度裂化主要原料原油重油、石蜡等石油分馏产品主要产品溶剂油、汽油、煤油、航空煤油等汽油乙烯、丙烯、丁二烯等

板书设计

一、石油的成分

1.石油的组成元素以C、H为主

2.石油的成分主要是各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。

二、石油的炼制

1.石油的分馏

2.石油的裂化和裂解

第二课时

教学目标:

1.了解煤的成分和分类;

2.掌握煤干馏原理,了解干馏产品及用途;

3.理解煤的气化和液化。

教学过程:

引入:上一节学习了工业的血液——石油的组成和炼制。今天学习被喻为工业的粮食——煤的综合利用的知识。

展示样品:几种煤的标本:无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤

学生阅读:认识煤的分类和组成。

展示:煤的现代结构模型。

归纳:煤的组成。

观看录像:煤。

讲述:煤的干馏。

学生思考:煤的干馏与煤的直接燃烧有什么区别?

讲述:在使用煤作燃料的过程中,会产生大量的煤灰、煤渣和废气(二氧化硫、氮的氧化物、碳的氧化物和烟尘等),污染环境。如何使煤变成清洁能源呢?如何提高燃烧效率?

展示:煤干馏的主要产品和用途

干馏产品主要成分主要用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐氯肥粗苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料煤焦油苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料酚类、蔡染料、医药、农药、合成材料沥青筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料

指导学生阅读:煤的气化和液化。

展示:煤的成分,热值及用途。

讲述:煤的气化。

煤气化碳在空气中燃烧(低热值气)成分:CO2H2相当量的N2。

特点和用途:热值较低、用作冶金、机械工业的燃料气。碳在空气中燃烧(中热值气)

成分:CO2H2、少量CH4,热值较高,

可短距离输送。用作居民使用煤气。

特点和用途:也可以用于合成氨,甲醇等。

CO+3H2催化剂CH4+H2O(高热值气)

主要成分:CH4。

特点和用途:热值很高,可远距离输送。

说明:煤气化后得到的气态燃料,其成分、热值及用途不尽相同,但是燃烧后的产物均为二氧化碳和水,比较清洁。而且与煤的直接燃烧相比,热利用率也提高了。

简介:煤的液化。

展示:煤间接液化前景。

煤间接液化前景

讨论:煤的干馏、气化、液化的比较

教师评价:

煤的综合利用干馏气化液化原理将煤隔绝空气加强热,使其分解的过程把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程把煤转化成液体燃料的过程原料煤煤煤产品焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气等H2、CO液体燃料(甲醇、汽油等)

对比:从所需仪器(或装置)、操作、产物及产物特点等几个方面分析水的蒸馏、石油分馏、煤的干馏这“三馏”的特点。

投影:随堂练习

1.下列说法正确的是()

A.煤是各种芳香烃组成的混合物

B.煤燃烧时,会产生大量的二氧化硫,氮的氧化物碳的氧化物和烟尘等污染物

C.煤是以单质碳为主的复杂的混合物

D.以煤为主要原料,不仅可以合成甲醇,还可以加工成高级汽油

2.下列物质中,可从煤焦油中提取的是()

A.酸类B.凡士林

C.汽油D.粗氨水

3.煤高温干镏的主要目的是()

A.制备优质焦炭B.提高煤焦油产量

C.提高焦炉气产量D.提高芳香烃含量

4.在煤综合作用过程中,属于物理变化的是()

A.煤的气化B.煤的液化

C.煤焦油的分镏D.煤的焦化

5.某混合气体通过溴水(使其褪色),再通过灼热的氧化铜(使其变红),再通过无水白色粉末(使其变蓝),再通过澄清石灰水(石灰水由澄清变浑浊,再变清),最后剩余气体在空气中点燃呈蓝色,这混合气是()

A.水煤气B.焦炉煤气

C.石油液化气D.高炉煤气

参考答案:1.BD2.A3.A4.C5.B

板书设计:

三、煤的综合利用

1.煤的组成

碳为主,少量的氢、氮、硫、氧等元素;无机矿物质(硅、铝、钙、铁等元素)。

2.煤的干馏

将煤隔绝空气加强热使其分解的过程,叫煤的干馏,也叫煤的焦化。

3.煤的气化和液化

【典型例题】

例1下列说法错误的是()。

(A)石油中含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的分镏得到汽油

(B)含C18以上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的混合物

(D)煤中含有苯和甲苯,可以用先干馏后分镏的方法把它们分离出来

选题目的:复习和巩固石油分馏、裂解、裂化,煤的干馏的有关知识;适合中等学生。

思路分析:本题是考查石油和煤的有关知识,(A)、(B)、(C)均正确。(D)中说煤中含有苯和甲苯是错误的,应是煤经高温干馏后所得的煤焦油中才含有苯和甲苯。

解答:选(D)。

评注:本题主要涉及石油及煤的加工、主要产品等知识,只要求学生了解。

例2某混合气体通过溴水(使其褪色),再通过灼热的氧化铜(使其黑色变红色),再通过无水CuSO4白色粉末(使其变蓝色),再通过澄清石灰水(石灰水由清变浑再变清),最后剩余气体在空气中点燃,火焰呈淡蓝色,这混合气体是()。

(A)水煤气(B)焦炉煤气

(C)石油液化气(D)高炉煤气

选题目的:综合考察水煤气、焦炉煤气、石油液化气、高炉煤气的成分。适合中上等的学生使用或是高考复习使用。

思路分析:水煤气的主要成分是CO和H2;焦炉煤气的主要成分是H2、CH4、C2H4和CO等;石油液化气的成分是C3~C5的烷烃;高炉煤气的成分是CO、CO2和N2等。能符合题目实验现象的气体只有焦炉煤气。

答案为(B)。

评注:中学化学涉及的知识点较多,需要记忆的知识点最好在通过归纳、比较的基础上进行记忆。如“气”有水煤气、焦炉煤气、石油液化气、高炉煤气、乙炔气、爆鸣气、天然气(沼气)、裂化气、裂解气、石油炼厂气等;“水”有蒸馏水、去离子水、自来水、矿泉水、海水、硬水、软水、氨水、石灰水、王水等。研究记忆规律表明,比较归纳法是强化化学知识记忆和提高记忆效率的一种行之有效的方法。

例3某1mol链烃A,在一定条件下完全裂解成1mol烷烃B和1mol烯烃C,生成的混合气对氢气的相对密度为14.5。通过计算回答下列问题:

(1)写出链烃A可能的结构简式和名称。

(2)烷烃B和烯烃C可能各是什么?

(3)如果要求1mol B完全燃烧时需要氧气的物质的量是整数,那么C只能是什么烯烃?

选题目的:练习混合烃的计算方法,运用讨论的方法推断结构式。

思路分析:本题需根据质量守恒定律求解。利用通式及分子量可求出A的分子式,进而写出结构式。

解答:设烷烃B的分子组成为CnH2n+2,相对分子质量为MB;烯烃C分子组成为CnH2m,相对分子质量为MC。根据质量守恒定律,链烃A的组成应为Cn+2mH2(n+m)+2,可知A为烷烃。

据题意:MA=MB+MC=2×14.5×2=58,即

14(n+m)+2=58,n+m=4,

所以A的分子式为C4H10。

(1)CH3CH2CH2CH3(正丁烷)或CHCH3CH3CH3(异丁烷)。

(2)讨论:n+m=4,当n=1时,m=3,即B为甲烷,C为丙烯;

当n=2时,m=2,即B为乙烷,C为乙烯;当n≥3时,m≤1,无意义。

(3)从B的燃烧反应来看:

CH4+2O2→CO2+2H2O,C2H6+72O2→2CO2+3H2O

∴B应是甲烷,则C只能是丙烯。

评注:由上述解法,根据质量守恒定律,AB+C,若生成的B、C分别为烷烃和烯烃,则A一定为烷烃。

【习题精选】

一、选择题

1.下列变化属于化学变化的是()

A.分镏B.干馏

C.蒸馏D.萃取

2.石油的主要成分是()

A.烷烃、环烷烃与芳香烃B.烷烃和烯烃

C.烷烃、芳香烃和烯烃D.烷烃和环烷烃

3.裂解气的主要成分是()

A.CH4、H2B.C2H4、CO

C.C2H4、C2H6、C3H6 D.C2H4、C2H2、CH4

4.下列物质有固定沸点的是()

A.汽油B.萘

C.石蜡D.煤

5.下列实验中,温度计的水银球不插入液面下的是()

A.制硝基苯B.乙醇制乙烯

C.从煤焦油中得到二甲苯D.石油分镏收集汽油

6.下列变化中,属于物理变化的是()

A.煤的干馏B.石油的分镏

C.石油的裂化D.萘的升华

7.能使溴水褪色的是()

A.石油分镏产生的气体

B.石油裂化产生的气体

C.苯在溴化时产生的气体

D.电石和食盐水反应产生的气体

8.在下列石油加工的各种处理过程中,属于裂化过程的是()

A.分离重油、柴油、汽油B.十六烷变为丁烷、丁烯、辛烯

C.原油脱盐、脱水D.将直链烃变为芳香烃

9.都能使溴水和酸性高锰酸钾溶液因反应而褪色的是()

A.甲苯B.漂白粉

C.裂解气D.裂化汽油

10.石油减压分镏的目的是()

A.使高沸点的重油进一步分离

B.得到更多的重油

C.分离是到汽油、煤油等轻质油

D.得到高质量的汽油

11.工业上获得芳香烃的主要途径是()

A.煤的干馏B.石油的催化重整

C.石油的催化裂化D.以环乙烷为原料脱氢

答案:

1.B2.A3.D4.B5.D6.B、D7.B、D8.B

9.C、D10.A11.A、B

二、填空题

12.经过处理的原油通过常压分镏,获得的主要产品是。要提取润滑油、石蜡等产品就要将重油进行,其作用是。为了提高汽油的产量与质量,把作为原料进行。从石油中获取短链气态烃和少量液态烃的化学加工过程称为。

13.把下列各物质的制取方法填写在后面的括号中。

(1)用煤制取煤焦油。()

(2)用煤焦油制取二甲苯。()

(3)用石油制汽油。()

(4)用煤油制乙烯。()

答案:12.汽油、煤油、柴油等;减压分镏;使重油在较低温度下分镏,并避免炭化结焦;重油或石蜡;催化裂化;石油裂解

13.(1)干馏(2)分镏(3)催化裂化(4)裂解

三、计算题

14.完全燃烧某烃0.2mol,生成14.4g水。又已知该烃能使酸性KMnO4溶液褪色。试写出符合此条件的各种烃的分子式,并指出其化合物的种类。

答案:14.C4H8,烯烃;C5H8,炔烃或二烯烃;C7H8,苯的同系物。