2020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1课时 从天

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第1课时从天然气、石油和煤中获取燃料石油裂解与乙烯核心素养发展重点学业要求1.通过对化石燃料性质与用途的分析，体验有机化合物在能源中的应用价值。2.通过乙烯的学习，体会有机化学反应与无机化学反应在反应条件、反应试剂与生成物等方面的差异，深化“结构决定性质，性质反应结构”“性质决定用途”等学科观念。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。学生自主学习从天然气、石油和煤中获取燃料1．天然气和煤直接用作燃料天然气的主要成分是□01甲烷(含量为80%～97%)，天然气水合物——□02可燃冰的主要成分是甲烷。煤是由□03有机化合物和□04无机物组成的复杂混合物。其中，有机物除了含有□05碳、□06氢元素外，还含有少量的□07氧、□08氮、□09硫等元素；无机物主要含有□10硅、□11铝、□12钙、□13铁等元素。2．从石油中获取燃料(1)石油的组成石油是由分子含有不同数目碳原子的□14烷烃、环烷烃等组成的复杂□15混合物；组成石油的主要元素是□16C、H，在石油中的质量分数之和高达98%。(2)石油的分馏①原理：通过□17加热和□18冷凝的方法把石油分离成□19沸点范围不同的产物。②目的：将原油分离成不同沸点范围的产品。③主要产物：石油气、汽油、煤油、柴油及重油等。(3)石油的裂化①原理：在加热、使用催化剂的条件下，把相对分子质量□20较大、沸点□21较高的烃断裂为相对分子质量较□22小、沸点较□23低的烃。②目的：提高□24轻质液体燃料的产量和质量。-2-石油裂解、乙烯1．石油的裂解(1)原理：采用比裂化更高的温度，使相对分子质量较大的烃断裂成□01乙烯、丙烯等小分子烃。(2)目的：获得乙烯、丙烯等小分子烯烃，用作有机化工原料。2．乙烯(1)乙烯的组成与结构(2)乙烯的物理性质-3-(3)乙烯的化学性质①氧化反应a．乙烯能在空气中燃烧，火焰□05明亮并伴有□06黑烟：□07C2H4＋3O2――→点燃2CO2＋2H2O。b．乙烯能□08在酸性环境中被高锰酸钾氧化，而使其溶液褪色。②加成反应a．定义：有机物分子中□09双键上的碳原子与其他原子(或原子团)□10直接结合生成新的化合物分子的反应叫加成反应。b．将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，现象是□11溶液褪色，乙烯与溴发生了□12加成反应，生成了□131,2­二溴乙烷：课堂互动探究一、从天然气、石油和煤中获取燃料1．比较汽油、煤油、柴油及润滑油的沸点高低？提示：沸点逐渐升高。2．裂化和裂解有何异同？提示：裂化和裂解都是使石油分馏产物中的长链烃断裂生成更短的链烃；裂解是深度的裂化，所需温度比裂化所需温度更高。1．石油炼制的工艺流程石油分馏产品、裂解和裂化产品都是混合物；石油分馏是物理变化，裂解和裂化是化学变化。2．直馏汽油与裂化汽油-4-知识拓展1．工业上，石油的分馏在分馏塔里进行。实验室中，石油的分馏常用蒸馏装置(如图所示)进行。主要仪器有蒸馏烧瓶、冷凝管、酒精灯、锥形瓶、牛角管、温度计、铁架台(带铁圈、铁夹)、石棉网等。提醒：(1)温度计的水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处。(2)为了防止暴沸，应在蒸馏烧瓶中加入少量的碎瓷片或沸石。(3)冷凝管中冷凝水的流向是“下进上出”。(4)蒸馏烧瓶中的液体体积不超过其容积的23，加热时应垫石棉网。2．蒸馏和分馏的区别和联系蒸馏分馏联系都用于分离液态混合物，发生的都是物理变化，没有新物质生成区别只进行一次汽化和冷凝，分离出的物质一般较纯，如用天然水制取蒸馏水以及在工业酒精中加生石灰蒸馏制得无水乙醇等要连续进行多次汽化和冷凝，分离出的物质仍然是混合物，只不过沸点范围不同，如对石油进行常压、减压分馏后可以得到沸点范围不同的多种馏分-5-3．分馏、裂化、裂解的区别(1)石油分馏属于物理变化，由于石油中有些物质的沸点很接近，所以分馏产物一般为混合物。分馏时沸点低(相对分子质量小)的烃类先汽化，沸点高(相对分子质量大)的烃类后汽化。(2)石油分馏所得汽油为直馏汽油，多为饱和烃。石油裂化所得汽油叫裂化汽油，其中含有不饱和烃，能与卤素单质反应，因而当用汽油萃取水中卤素单质时，需选用直馏汽油。(3)石油的裂化和裂解方法裂化裂解原理在一定条件下把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃在高温下，把石油分馏产品(包括石油气)中相对分子质量较大的烃断裂为乙烯、丙烯等小分子烃反应条件加热、使用催化剂比裂化更高的温度目的为了提高轻质液体燃料(优质汽油等)的产量和质量为了获得乙烯、丙烯等小分子烃，用作有机化工原料主要变化类型化学变化化学变化1．下图为实验室石油分馏的装置图，回答下列问题：(1)装置中的玻璃仪器有____________________________________。(2)蒸馏烧瓶中要加入碎瓷片，碎瓷片的作用是____________。(3)温度计的水银球的位置为____________________。(4)冷凝管的冷却水的进水口为________(填“a”或“b”)。答案(1)酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶(2)防止液体暴沸(3)与蒸馏烧瓶的支管口相平(4)a2．下列说法正确的是()A．石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物-6-B．煤油可由石油裂化获得，可用做燃料和保存少量金属钠C．石油分馏得到大量的乙烯、丙烯等重要化工原料D．用溴的四氯化碳溶液可鉴别石油分馏获得的汽油和石油裂化获得的汽油答案D解析石油是多种烷烃和环烷烃等的混合物，其分馏产品汽油仍为混合物，故A错误；煤油是石油的分馏产品之一，能用于金属钠的保存，同时还是一种燃料，故B错误；石油分馏主要得到汽油、煤油等，乙烯、丙烯等可通过石油裂解获得，故C错误；分馏获得的汽油中的主要成分是饱和烃，裂化获得的汽油中含有不饱和烃，二者可用溴的四氯化碳溶液鉴别，故D正确。规律方法直馏汽油中不含不饱和烃，可用作卤素单质的萃取剂；而裂化汽油含有不饱和烃，易与卤素单质发生反应，故不能用作卤素单质的萃取剂。二、石油裂解、乙烯1．为什么甲烷燃烧没有黑烟，而乙烯燃烧有黑烟？提示：因为甲烷分子里含碳量低，燃烧充分；乙烯分子里含碳量(85.7%)比较大，未完全燃烧，产生碳的小颗粒。2．乙烯能使酸性KMnO4溶液和溴的CCl4溶液褪色，二者的褪色原理是否相同？提示：二者褪色原理不同。乙烯使酸性KMnO4溶液褪色是因为乙烯发生氧化反应，KMnO4将乙烯氧化成CO2；乙烯使溴的CCl4溶液褪色是因为乙烯与Br2发生加成反应。1．乙烯的结构特点(1)1个乙烯分子比1个乙烷分子(C2H6)少2个氢原子，乙烯分子中的单键可以旋转，碳碳双键不能旋转，分子里碳原子之间的共价键是双键，并且乙烯分子中的2个碳原子和4个氢原子都处于同一平面内，它们彼此之间的键角都是120°。(2)乙烯的结构简式不可以写成CH2CH2，而应写成CH2===CH2，即必须把其中的碳碳双键体现出来，碳碳双键一定不能省略。(3)由于乙烯碳碳双键中的两个碳碳键不完全相同，其中一个键不稳定，发生化学反应时易断裂，因此乙烯的化学性质活泼。2．乙烯的加成反应(1)CH2===CH2＋H2――→催化剂△-7-