新步步高学案导学苏教版化学必修二导学案专题3 第一单元 第3课时石油炼制乙烯导学案 Word版含答案文档格式.docx
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汽油等轻质燃油
乙烯、丙烯等小分子烃
2.分析讨论,回答下列问题:
(1)实验室蒸馏石油的装置如下图所示,回答下列问题:
①在蒸馏实验中,为什么要使用温度计?
答案 由蒸馏实验获取几种沸点不同的馏分时,用温度计控制收集沸点不同的馏分。
②温度计的位置在哪儿?
答案 温度计的液泡(又称水银球)上缘要恰好与蒸馏烧瓶支管口的下缘在同一水平线上,不能浸入液体中。
③冷凝管的作用是什么?
水流方向是什么?
答案 冷凝管的作用是冷凝蒸气;
冷凝水的流向要从低处流向高处,即下口进水,上口出水。
④加入碎瓷片(或沸石)的作用是什么?
答案 是为了防止蒸馏烧瓶内液体暴沸。
(2)石油分馏得到的馏分是纯净物吗?
石油分馏是物理变化还是化学变化?
答案 不是纯净物是混合物,石油分馏是物理变化。
(3)石油的催化裂化与裂解有哪些不同?
答案 催化裂化与裂解的主要不同:
①反应条件不同,催化裂化是加热、使用催化剂,而裂解加热的温度更高;
②目的不同,催化裂化是提高轻质油的产量和质量,裂解是制得乙烯、丙烯等气态短链烃。
(4)裂化汽油和直馏汽油有何主要不同?
答案 裂化汽油是由重油催化裂化而得到,其中含有液态不饱和烃。
如C16H34
C8H18+C8H16。
直馏汽油是由石油分馏直接得到,一般不含不饱和烃。
1.石油的分馏是物理过程,而催化裂化和裂解属于化学过程。
2.石油裂解是生产乙烯的主要方法。
1.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<
柴油<
煤油
C.石油的裂化与裂解都属于化学变化D.石油的分馏是化学变化
答案 C
解析 石油的分馏产品都是由不同沸点的组分组成的混合物,分馏过程中发生了物理变化,各馏分按照沸点由高到低的顺序排列为重油>
柴油>
煤油>
汽油>
石油气。
把相对分子质量大、沸点高的烃分解为相对分子质量小、沸点低的烃的过程叫石油的裂化,石油裂解属于深度裂化,采用的温度比裂化高,长链烃分子断裂程度大,它们发生的都是化学变化。
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.催化裂化
答案 D
解析 催化裂化将长链烃断裂为短链烃,从而提高汽油的产量和质量。
二、乙烯、乙炔的分子结构与性质
1.以下是三种有机物的球棍模型,
代表H原子,
代表C原子,请回答下列问题:
(1)(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的分子式分别为____________、____________、____________;
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的结构简式分别为____________、____________、____________;
(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)的结构式分别为__________、__________、____________。
(2)说出(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)结构上的两点差异:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________。
答案
(1)C2H6 C2H4 C2H2 CH3—CH3 CH2===CH2 CH≡CH
H—C≡C—H
(2)①(Ⅰ)中含有碳碳单键,(Ⅱ)中含有碳碳双键,(Ⅲ)中含碳碳叁键
②(Ⅰ)是空间立体结构,(Ⅱ)是平面结构,(Ⅲ)是直线结构
2.乙烯、乙炔的氧化反应
(1)观察实验,记录现象:
实验
现象
点燃乙烯
火焰明亮,伴有黑烟,同时放出大量热
通入酸性高锰酸钾溶液
酸性高锰酸钾溶液褪色
(2)写出乙烯燃烧的化学方程式。
为什么甲烷燃烧没有黑烟,而乙烯燃烧有较浓的黑烟?
答案 C2H4+3O2
2CO2+2H2O。
乙烯燃烧时有较浓的黑烟是因为乙烯分子里含碳量(85.7%)比较大,未完全燃烧,产生碳的小颗粒造成的。
(3)乙烯可以作为水果的催熟剂,可以使生果实尽快成熟,但是用浸泡过酸性高锰酸钾溶液的硅藻土与果实或花朵放在一起,可以延长果实或花朵的成熟期,达到保鲜的目的。
请你解释其中的奥秘。
答案 乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
(4)①乙炔在空气中燃烧冒出浓烈的黑烟,写出反应的化学方程式。
答案 2C2H2+5O2
4CO2+2H2O。
②依据乙炔结构特点,推测乙炔能否使酸性高锰酸钾溶液褪色?
答案 乙炔能被酸性高锰酸钾溶液氧化,从而使酸性高锰酸钾溶液褪色。
3.乙烯的加成反应
(1)将乙烯通入溴的四氯化碳溶液(或溴水)中,你能观察到什么现象?
写出该反应的化学方程式。
答案 溴的红棕色褪去。
(2)乙烯分子中不饱和的碳碳双键发生断裂,两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物,这类化学反应叫做加成反应。
(3)乙烯除了与溴加成外,一定条件下还能与H2、HCl、Cl2、H2O等发生加成反应,请你写出相关的化学方程式。
答案 CH2===CH2+H2
CH3—CH3
CH2===CH2+HCl
CH3CH2Cl
CH2===CH2+H2O
CH3CH2OH
(4)乙炔能使溴的四氯化碳溶液褪色,写出反应的化学方程式:
①CH≡CH+Br2(不足)―→CHBr===CHBr;
②CH≡CH+2Br2(过量)―→CHBr2—CHBr2。
4.如何区分甲烷和乙烯?
甲烷中有乙烯如何除去?
答案 乙烯能使酸性KMnO4溶液或溴水褪色,由此可区别甲烷(烷烃)和乙烯(烯烃)。
乙烯被酸性KMnO4溶液氧化的产物是CO2,因此CH4中混有乙烯时,不能用酸性高锰酸钾溶液除去(引入新的杂质),应用溴水洗气除去。
1.乙烯是最简单的烯烃,它是一种无色、稍有气味、难溶于水的气体。
从石油中可以获得大量乙烯,乙烯的产量是衡量一个国家化工水平的标志;
它还是一种植物生长调节剂。
2.乙烯的分子结构
(1)乙烯分子中6个原子处于同一平面上。
(2)乙烯分子中含有一个
键(碳碳双键)。
3.乙烯的氧化反应
4.乙烯的加成反应
3.关于乙烯分子结构的描述错误的是( )
A.乙烯的结构简式为CH2===CH2
B.乙烯是最简单的烯烃
C.乙烯分子中所有原子都在同一平面上
D.乙烯分子中所有原子都在一条直线上
思维启迪
4.下列说法中错误的是( )
A.无论乙烯与Br2的加成,还是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,都与分子内含有碳碳双键有关
B.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.利用燃烧的方法可以鉴别乙烯和甲烷
解析 本题考查乙烯的性质。
乙烯分子中含有碳碳双键,决定了它的性质与甲烷、乙烷等烷烃的性质有所不同。
乙烯的加成反应和氧化反应过程中碳碳双键断裂,A对;
乙烯能与溴水和酸性KMnO4溶液反应,但是乙烷不能,故能用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液鉴别乙烯和乙烷,B对;
乙烯和甲烷中氢的质量分数不同,故相同
质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量不同,C错;
甲烷燃烧产生淡蓝色火焰,乙烯燃烧火焰明亮有黑烟,D对。
乙烯的性质
稍有气味水难溶,高锰酸钾溴反应。
象相同理不同,前因氧化后加成。
加氧燃烧黑烟冒,聚合分子碳链增。
1.关于裂解与裂化的叙述中,不正确的是( )
A.裂解需要比裂化更高的温度,因此裂解又叫做“深度裂化”
B.裂解与裂化都是为了得到气态烃
C.裂解与裂化都是使相对分子质量大的烃断裂为相对分子质量小的烃的过程
D.裂解的目的是获得石油化工的基本原料,裂化是以生产汽油为主要目的,它们的产物都含有不饱和烃
答案 B
解析 裂化和裂解都是使烃分子的碳链断裂从而得到更短碳链的烃的过程,在断裂过程中均会生成不饱和烃(主要是烯烃),它们的区别是程度的不同,裂化主要是为了得到汽油等轻质油,以液态产品为主,而裂解是为了获得乙烯、丙烯等气态短链烃,是气态产品,故B错误。
2.下列说法不正确的是( )
A.石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物
B.天然气和液化石油气的主要成分不同
C.石油和天然气的主要成分都是碳氢化合物
D.石油裂解的目的是得到气态短链烃
答案 A
解析 石油分馏产品是混合物,A不正确;
天然气的主要成分是甲烷,液化石油气的主要成分是小分子烃,如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等,B正确;
天然气的主要成分是甲烷,甲烷是最简单的烃,石油的主要成分是烃,烃属于碳氢化合物,C正确。
3.不可能是丙烯(CH2===CHCH3)的加成产物的是( )
A.CH3CH2CH3B.CH3CH2CHCl2
C.CH3CH2CH2OHD.CH3CH2CH2Br
解析 A项,丙烯与氢气的加成产物是CH3CH2CH3;
B项,CH3CH2CHCl2不可能是丙烯的加成产物;
C项,CH3CH2CH2OH是丙烯与水的加成产物;
D项,CH3CH2CH2Br是丙烯与HBr的加成产物。
4.下列关于乙烯和乙烷的说法中错误的是( )
A.乙烯是不饱和烃,乙烷是饱和烃
B.乙烯分子中的两个碳原子在同一条直线上,乙烷分子中的两个碳原子也在同一条直线上
C.乙烯分子中碳碳双键的键能是乙烷分子中碳碳单键键能的两倍,因此乙烯比乙烷稳定
D.乙烯分子为平面结构,乙烷分子为立体结构
解析 A项,乙烯含有碳碳双键,属于不饱和烃,乙烷属于饱和烃,正确;
B项,两点决定一条直线,所以分子中的两个碳原子一定在同一条直线上,正确;
C项,乙烯分子中碳碳双键键能小于乙烷分子中碳碳单键键能的两倍,因此乙烯结构不稳定,导致乙烯能和溴水发生加成反应,错误;
D项,甲烷是正四面体结构,所以乙烷中所有原子不可能在同一平面上;
乙烯为平面结构,所有原子都处在同一平面上,正确。
5.乙稀的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。
请回答:
(1)乙烯的结构式是________。
(2)若将乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液中,反应的化学方程式为__________________。
(3)可以用来除去乙烷中混有的乙烯的试剂是________(填序号)。
①水②氢气
③溴水④酸性高锰酸钾溶液
(4)在一定条件下,乙烯能与水反应生成有机物A。
A的结构简式是______,其反应类型是________(填“取代”或“加成”)反应。
(5)下列化学反应原理相同的是______(填序号)。
①乙烯使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色
②SO2使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色
③SO2使品红溶液和滴有酚酞的NaOH溶液褪色
答案
(1)
(2)CH2===CH2+Br2―→CH2Br—CH2Br
3③
4CH3CH2OH 加成
5②
解析 1乙烯的结构式为
2乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液中,发生加成反应生成1,2二溴乙烷;
3由2知用③生成的1,2二溴乙烷为液体,可与乙烷分离;
而①②④分别会在乙烷中混有杂质乙醇、氢气和二氧化碳;
4在一定条件下,乙烯能与水发生加成反应生成乙醇;
5①乙烯使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,分别发生加成反应和氧化反应,故原理不同;
②SO2使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,都是由于SO2具有还原性;
③SO2使品红溶液和滴有酚酞的NaOH溶液褪色,分别表现SO2的漂白性和酸性氧化物的性质,故原理不同。
[基础过关]
题组一 石油的炼制
1.下列关于石油加工的叙述中,不正确的是
A.石油是混合物,石油分馏得到的汽油是纯净物
B.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.石油炼制过程中发生一系列物理化学变化
解析 石油是混合物,石油分馏得到的馏分是不同沸点范围的混合物,故A不正确;
B、C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,故D正确。
2.下列说法正确的是
A.石油裂解的目的是为了提高汽油等轻质液体燃料的产量和质量
B.煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
C.石油分馏可得到乙烯
D.石油分馏得到的汽油和裂化得到的汽油都可用作汽车发动机的燃料,它们的成分相同
解析 石油裂解的目的是为了获得乙烯、丙烯等短链烃,A不正确;
石油分馏得到煤油等混合烃,煤油密度比钠小,可保存少量金属钠,B正确;
石油分馏得不到乙烯,C不正确;
石油分馏得到的汽油主要成分是烷烃,不含碳碳双键,而裂化汽油的成分中含有碳碳双键,D不正确。
题组二 乙烯、乙炔的结构与性质
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和水的物质的量相等
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褪色
解析 碳氢原子个数比为1∶2,是对乙烯的组成分析,而不能证明碳碳双键存在的事实;
B选项与A选项的实质是一样的,根据生成的CO2和水的物质的量相等,也只能推断出碳、氢原子个数比为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褪色是不饱和烃的特征,并不能说明一定含有碳碳双键,也不能定量地说明乙烯分子的结构中只含有一个碳碳双键。
4.以乙炔为原料制取CH2Br—CHBrCl,可行的反应途径是
A.先加Cl2,再加Br2
B.先加Cl2,再加HBr
C.先加HCl,再加HBr
D.先加HCl,再加Br2===
解析 比较CH≡CH与CH2Br—CHBrCl可以看出,在分子组成上,产物比反应物多2个Br原子、1个H原子和1个Cl原子,则产物是通过乙炔与Br2和HCl加成所得。
加成途径有两种:
CH≡CH
CHBr===CHBr
CH2Br—CHBrCl;
CH≡CH
CH2===CHCl2
CH2Br—CHBrCl。
故答案为D。
5.下列各组物质在一定条件下反应,可以制得较纯净的1,2二氯乙烷的是( )
A.乙烷与氯气光照反应
B.乙烯与氯化氢气体混合
C.乙烯与氯气加成
D.乙烯通入浓盐酸
解析 制备二氯代烷烃常用烯烃与氯气的加成反应,而不用烷烃与氯气发生取代反应,因其产物不纯。
6.由乙烯的结构和性质推测丙烯(CH2===CH—CH3)的结构或性质正确的是( )
A.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.不能在空气中燃烧
C.能使溴的四氯化碳溶液褪色
D.与HCl在一定条件下能加成并只得到一种产物
解析 丙烯与乙烯都含有碳碳双键结构,性质有相似之处。
丙烯同样能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A错;
丙烯与乙烯的元素组成是相同的,可以燃烧,B错;
丙烯也能和溴的四氯化碳溶液发生加成反应,C正确;
乙烯与HCl加成只生成一种产物一氯乙烷,但是CH2===CH—CH3与HCl加成,由于氯原子连接的位置有两种情况,加成产物也应该有两种,即:
Cl—CH2—CH2—CH3和CH3—CHCl—CH3,它们互为同分异构体,不是同一物质,D错。
7.1mol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,则两个过程中共消耗氯气的物质的量( )
A.3molB.4mol
C.5molD.6mol
解析 1molCH2CH2与1molCl2反应生成1molCH2ClCH2Cl,而1molCH2ClCH2Cl与4molCl2反应生成1molCCl3CCl3和4molHCl,则两个反应中共消耗5molCl2。
题组三 气态烃的净化与检验
8.既可以用来鉴别乙烷和乙烯,又可以用来除去乙烷中混有的乙烯,得到纯净乙烷的方法是( )
A.与足量溴反应
B.通入足量溴水中
C.在一定条件下通入氢气
D.分别进行燃烧
解析 乙烷和乙烯均是无色气体,但前者易发生取代反应,后者易发生加成反应,若与足量溴作用,乙烷可以发生取代反应而生成溴代乙烷,乙烯发生加成反应生成二溴乙烷,不仅不易鉴别,还会损失大量的乙烷且混入大量的溴蒸气杂质,不合理;
若在一定条件下通入氢气,虽可将乙烯转变为乙烷,但通入氢气的量不易控制,很难得到纯净的乙烷;
若分别进行燃烧,无法再得到乙烷;
因此只能选B,因为乙烷不和溴水反应,而乙烯能和溴水发生加成反应而使溴水褪色,且生成的CH2Br—CH2Br为液体。
题组四 烃的燃烧
9.对比甲烷和乙烯的燃烧反应,下列叙述中正确的是( )
①二者燃烧时现象完全相同 ②点燃前都应验纯 ③甲烷燃烧的火焰呈淡蓝色,乙烯燃烧的火焰较明亮,并有大量黑烟生成 ④二者燃烧时都有黑烟生成
A.①②B.③④
C.①④D.②③
解析 甲烷和乙烯燃烧现象不同,①错;
可燃性气体点燃前都要验纯,②对;
甲烷燃烧无黑烟,④错、③对。
10.把mmolC2H4跟nmolH2混合于密闭容器中,在一定条件下发生反应,生成pmolC2H6(p<m),若将反应后的混合气体点燃,完全燃烧生成CO2和H2O时,需要O2的物质的量为( )
A.(3m+n)molB.(3m+n/2)mol
C.(3m+3p+n/2)molD.(3m+n/2-3p)mol
解析 mmolC2H4完全燃烧消耗O2为m(2+
)mol=3mmol,nmolH2完全燃烧消耗O2为
mol;
mmolC2H4和nmolH2发生反应后的生成物和剩余的反应物的耗氧量都与mmolC2H4和nmolH2的耗氧量相同,B项正确。
[能力提升]
11.如下图是某种有机物分子的球棍模型图。
图中的“棍”代表单键或双键,不同大小的“球”代表三种不同的短周期元素的原子。
对该有机物的叙述不正确的是( )
A.该有机物可能的分子式为C2HCl3
B.该有机物的分子中一定有
C.该有机物分子中的所有原子在同一平面上
D.该有机物可以由乙烯和氯化氢加成反应得到
解析 由该分子的球棍模型可看出,碳碳之间成双键,结合CH2===CH2分子结构特点可推断A、B、C正确。
12.现有A、B、C三种烃,其球棍模型如下图:
(1)等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是________(填对应字母,下同)。
(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)等质量的以上三种物质燃烧时,生成二氧化碳最多的是________,生成水最多的是________。
(4)在120℃、1.01×
105Pa条件下时,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________。
答案
(1)A
(2)C (3)B A (4)A、B
解析 据球棍模型可知A为CH4,B为C2H4,C为C2H6。
(1)等质量的烃CxHy完全燃烧时,氢元素的质量分数越大,耗氧量越大,即碳氢原子个数比越小耗氧量越多。
CH4、C2H4、C2H6中的
依次为
、
,故CH4耗O2最多。
(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时,x+
的值越大,耗氧量越大,CH4、C2H4、C2H6的x+
依次为1+
=2、2+
=3、2+
=3.5,故C2H6耗O2最多。
(3)等质量的三种物质,C2H4的含碳量最高,故C2H4燃烧生成的CO2最多;
CH4的含氢量最高,故CH4生成的H2O最多。
(4)温度大于或等于100℃条件下,当烃分子中含有4个氢原子时,该烃完全燃烧前后气体体积不变,故答案为CH4、C2H4。
13.Ⅰ.如图是实验室制乙烯的发生装置和乙烯性质实验装置,反应原理为CH3CH2OH
CH2===CH2↑+H2O,回答下列问题:
(1)图1中仪器①、②的名称分别为______________、______________。
(2)收集乙烯气体最好的方法是________________________________________。
(3)向溴的四氯化碳溶液中通入乙烯(如图2),溶液的颜色很快褪去,该反应属于________(填反应类型),反应的化学方程式为________________________________________。
Ⅱ.实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓硫酸反应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)图中①、②、③、④装置盛放的试剂是下列中的(将正确选项填入空格内):
①________;
②________;
③________;
④________。
A.品红溶液B.氢氧化钠溶液
C.浓硫酸D.酸性高锰酸钾溶液
(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)确认含有乙烯的现象是________________________________________________。
答案 Ⅰ.
(1)温度计 烧瓶(或圆底烧瓶)
(2)排水集气法 (3)加成反应 CH2===CH2+Br2―→CH2BrCH2Br
Ⅱ.
(1)A B A D
(2)装置①中的品红溶液褪色
(3)除去SO2气体,以免干扰乙烯的检验
(4)检验SO2是否已被除尽
(5)装置③中的品红溶液不褪色,装置④中的酸性KMnO4溶液褪色
14.为探究乙烯与溴的加成反应,甲同学设计并进行了如下实验:
先取一定量的工业用乙烯气体(在储气瓶中),使气体通入溴水中,发现溶液褪色,即证
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