2019-2020学年新教材高中化学 第3章 简单的有机化合物 第2节 从化石燃料中获取有机化合物

第2节从化石燃料中获取有机化合物[新教材内容有哪些]第一课时从天然气、石油和煤中获取燃料石油裂解与乙烯[新课程标准是什么]1.能辨识常见有机化合物分子中的碳骨架和官能团。能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型。能描述乙烯的分子结构特征。2.能描述乙烯主要化学性质及相应性质实验的现象，能书写相关的反应式，能利用这些物质的主要性质进行鉴别。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．化石燃料(1)含义：化石燃料又叫作，包括________________，属于能源。(2)现存问题：①化石燃料存在着逐渐枯竭的危机；②引起的环境问题：如温室效应、排放一些有毒气体和粉尘污染等。矿石燃料、矿物燃料天然气、石油和煤不可再生2．天然气和煤直接用作燃料(1)天然气①主要成分：甲烷。另外沼气、坑道气(瓦斯)、天然气水合物(可燃冰)的主要成分也是甲烷。②甲烷的物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气体无味比空气_____________小难溶于水③甲烷的燃烧化学方程式为_____________________________。通常状况下，1molCH4完全燃烧可放出的热量，是一种优良的气体燃料。CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O802kJ(2)煤②燃煤面临的问题直接燃煤会产生一些大气污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。因此燃煤面临的主要问题为如何降低燃煤污染、提高燃煤的热效率；煤的综合利用。3．从石油中获取燃料(1)石油的组成(2)石油的炼制①分馏通过加热和冷凝，可以把石油分离成的产物，分馏产物仍然是一些物。②裂化在加热、使用催化剂条件下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为、的烃。例如：十六烷的一种裂化方式为___________________________________________，生成的辛烷燃烧时发生反应的化学方程式为_______________________________________。沸点范围不同混合相对分子质量较小沸点较低C16H34(十六烷)―――→催化剂△C8H18(辛烷)＋C8H16(辛烯)2C8H18＋25O2――→点燃16CO2＋18H2O③裂解以为原料，采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃分解成等小分子烃。石油分馏产物乙烯、丙烯[落实新知能]1．石油的炼制(1)石油的炼制分馏裂化裂解原理通过加热和冷凝可以把石油分离成沸点范围不同的产物在加热、使用催化剂条件下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃以石油分馏产物为原料，采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃分解成乙烯、丙烯等小分子烃主要原料原油重油石油分馏产物分馏裂化裂解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(2)石油炼制的工艺流程简图2．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褪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[演练新学考]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)点燃甲烷之前需要检验纯度()(2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质()(3)煤里主要含碳及少量的其他元素，但绝大多数都含硫，工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨”()(4)石油有固定的沸点，所以可以进行分馏()(5)分馏、裂化得到的汽油成分完全相同()(6)石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃()答案：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√2．(2018·广东学业水平考试)南海海域拥有丰富的资源(天然气水合物、石油、海砂等)，下列说法不正确的是()A．海砂主要成分是SiO2B．天然气的主要成分是CH4C．石油主要是各种烃的混合物D．石油的分馏属于化学变化解析：A项，海砂主要成分是SiO2，正确；B项，天然气的主要成分是CH4，正确；C项，石油主要是各类烃的混合物，主要是各种烷烃、环烷烃组成的复杂混合物，正确；D项，有新物质生成的变化是化学变化，石油的分馏过程中没有产生新物质，属于物理变化，错误。答案：D3．有关煤的说法正确的是()A．煤中含有碳的单质、苯、二甲苯、焦炉气B．煤中含有碳，可看作是无机化合物C．煤由复杂的有机化合物和无机物组成D．煤主要含有碳和氢两种元素，同时还含有少量的硫、氧、氮等元素解析：煤是由复杂的有机化合物和无机物组成的，C正确。答案：C4．(2019·咸阳高一检测)下列关于石油加工的叙述中，不正确的是()A．石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物B．石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量C．石油裂解的原料是石油分馏产物，包括石油气D．石油的分馏是物理变化过程解析：石油分馏得到的馏分是不同沸点范围的产物，仍为混合物，A项错误，B、C两项正确；在石油常见的炼制方法中，分馏是物理变化，而裂化和裂解是化学变化，D项正确。答案：A5．(2019·淮南高一检测)下列物质在一定条件下，不能与CH4发生化学反应的是()A．氯气B．液溴C．氧气D．KMnO4溶液解析：CH4与Cl2、Br2(液)可发生取代反应，CH4在O2中燃烧生成CO2和H2O，但与KMnO4溶液不反应。答案：D[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．石蜡的分解实验装置实验步骤将生成的气体通入酸性KMnO4溶液中将生成的气体通入溴的四氯化碳溶液中实验现象____________________实验结论石蜡油分解产生了能使酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液______的气态产物，由此可知产物中含有与烷烃性质(烷烃不能使酸性KMnO4溶液褪色)不同的烃溶液褪色溶液褪色褪色2.乙烯(1)物理性质颜色气味状态密度水溶性____色______气味______比空气________溶无稍有气体小难(2)化学性质实验内容实验现象实验结论化学方程式及反应类型火焰明亮并伴有黑烟乙烯____燃烧燃烧实验淡蓝色火焰甲烷____燃烧易易C2H4＋3O2――→点燃2CO2＋2H2O，氧化反应CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，氧化反应实验内容实验现象实验结论化学方程式及反应类型酸性KMnO4溶液_____乙烯____被酸性KMnO4溶液氧化氧化反应与酸性KMnO4溶液反应酸性KMnO4溶液________甲烷_____被酸性KMnO4溶液氧化－褪色易不褪色不易实验内容实验现象实验结论化学方程式及反应类型与溴的四氯化碳溶液反应溴的四氯化碳溶液____乙烯___与溴反应溴的四氯化碳溶液_______甲烷____与溴反应－褪色易不褪色不易(3)用途乙烯是重要的有机化工基础原料，乙烯产品占石化产品总量的75%以上。乙烯的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志。[落实新知能]1．加成反应(1)加成反应及实质有机化合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分子的反应。其实质是碳碳双键中的一个键断裂，其他两个原子(或原子团)分别“加”到原来双键的两个碳原子上，其他不变。(2)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结构变化形式举例等价替换式：CH3CH3＋Cl2――→光CH3CH2Cl＋HCl开键加合式：CH2===CH2＋HX――――→催化剂CH3CH2X2.乙烯的分子组成与结构3．乙烯的加成反应有关反应的化学方程式为①CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br②CH2===CH2＋H2――――→催化剂△CH3CH3③CH2===CH2＋HCl――――→催化剂△CH3CH2Cl④CH2===CH2＋H2O――――→催化剂△CH3CH2OH⑤nCH2===CH2――――→一定条件CH2—CH24．乙烯与乙烷的鉴别与除杂(1)乙烯与乙烷的鉴别①将气体通入溴水或溴的四氯化碳溶液，溶液褪色者为乙烯，溶液不褪色者为乙烷。②将气体通入酸性KMnO4溶液，溶液褪色者为乙烯，溶液不褪色者为乙烷。③将气体点燃，火焰明亮有黑烟者为乙烯，另一种为乙烷。(2)除去乙烷中乙烯的方法将混合气体通过盛溴水的洗气瓶，如图所示。[特别提醒]酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能把乙烯氧化为CO2。因此酸性高锰酸钾溶液可用来鉴别烷烃和乙烯，但不能用于除去烷烃中的乙烯(因为引入新的杂质二氧化碳)。[演练新学考]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)乙烯的结构简式为CH2CH2()(2)乙烯的化学性质比乙烷活泼()(3)乙烯双键中的一个键可以断裂，容易发生加成反应和取代反应()(4)乙烯既可使酸性KMnO4溶液褪色，又可使溴水褪色，二者原理相同()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×2．下列说法正确的是()A．乙烯的分子式可写成(CH2)2B．乙烯的最简式为CH—CHC．乙烯分子是空间平面结构D．乙烯的结构简式为CH2CH2解析：乙烯的分子式为C2H4，最简式为CH2，结构简式通常写成CH2===CH2，双键不能省略。答案：C3．(2019·辽宁学业水平考试)下列鉴别甲烷与乙烯的方法中，不正确的是()A．分别点燃B．分别通入水中C．分别通入溴的四氯化碳溶液中D．分别通入酸性高锰酸钾溶液中解析：甲烷与乙烯都不溶于水，通入水中无法鉴别。答案：B4．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――――→催化剂△CH3CH3②CH2===CH2＋HBr――――→催化剂CH3CH2Br③CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br④CH2===CH2＋H2O――――→催化剂CH3CH2OH