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1、石油的分馏
先复习随着烃分子里碳原子数增加,烃的沸点也相应升高的知识,然后启发学生如何能把石油组成里的低沸点烃和高沸点烃分离开。
(答:
给石油加热时,低沸点的烃先气化,经过冷却先分离出来。
随着温度升高,较高沸点的烃再气化,经过冷凝也分离出来。
)
向学生说明原油开始沸腾后温度仍逐渐升高。
同时问学生为什么?
这说明原油是混合物。
工业上如何实现分馏过程呢?
主要设备是加热炉和分馏塔。
按P137图5-24前半部分介绍,要突出介绍分馏塔的作用。
最后总结石油常压分馏产物:
液化石油气、汽油、煤油、柴油、重油。
接着,提出重油所含的成分如何分离?
升温?
在高温下,高沸点的烃受热会分解,更严重的是还会出现炭化结焦、损坏设备,从而引出减压分馏的方法。
按课本P137图5-24的后半部分介绍减压分馏过程和产物:
重柴油、润滑油、凡士林、石蜡、沥青。
2、石油的裂化:
(1)提出石油分馏只能得到25%左右的汽油、煤油和柴油等轻质液体燃料,产量不高。
如何提高轻质燃料的产量,特别是提高汽油的产量?
引出石油的裂化。
什么叫裂化?
裂化——就是在一定条件下,把分子量大、沸点高的烃断裂为分子量小、沸点低的烃的过程。
裂化过程举例:
3、石油的裂解
裂解是深度裂化,裂解的目的是产乙烯。
三:
煤的综合利用:
1、煤的分类和组成
煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源。
分类:
煤
另外,煤中含少量的硫、磷、氢、氧、氮等元素以及无机矿物质(主要含Si、Al、Ca、Fe)。
因此,煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混和物。
(煤不是炭)
2、煤的干馏
定义:
把煤隔绝空气加强热使它分解的过程,叫做煤的干馏。
(与石油的分馏比较)
煤高温干馏后的产物:
3.煤的气化和液化
(1)煤的气化
煤的气化原理是什么?
其主要反应是什么?
[答]煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。
煤气化的主要反应是碳和水蒸气的反应:
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
3.例题精讲
【例1】丁烷裂解时可有两种方式断裂,生成两种烷烃和两种烯烃。
如果丁烷裂解率为90%,又知裂解生成的两种烯烃的质量相等,那么裂解后所得到的混合气体中,分子量最小的气体占有的体积为分数为()
A、19% B、25% C、36% D、40%
分析:
丁烷的两种断裂方式为:
C4H10
CH4+C3H6(丙烯);
C2H6+C2H4(乙烯)
设丁烷为1mol,则裂解的物质的量为0.9mol,反应后混合气体的总物质的量为0.9×
2+0.1=1.9mol。
其中分子量最小的烃为CH4,求其物质的量是其关键。
答案A
【例2】.C8H18经多步裂化,最后完全转化为C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五种气体的混合物。
该混合物的平均相对分子质量可能是()
(A)28(B)30(C)38(D)40
【提示】
极端1:
C8H18→C4H8+C4H10,C4H10→C3H6+CH4或C4H10→C2H4+C2H6时1molC8H18生成3mol气体,则
;
极端2:
当生成C4H8极少(几乎为0)时,生成C3H6、C2H4、C2H6、CH4接近4mol,则
答案BC
【例3】已知煤的近代结构模型如图所示:
(1)从煤的结构模型来看,煤是工业上获得___________烃的重要来源.
(2)我国大约70%的煤是直接用于燃烧的,从煤的结构模型来看,在提供热量的同时产生大量的___________等气体物质,造成严重的大气污染.
(3)“型煤”技术不仅可以减少87%的废气排放量,烟尘排放量也可减少80%,致癌物苯并[α]芘的排放量也减少,同时节煤20%~30%.“型煤”技术的原理是利用固硫剂在燃烧过程中生成稳定的硫酸盐.下列物质中适宜于做固硫剂的是___________.
A.氯化钙B.氧化钙C.硫酸钙D.氢氧化钙
(4)某“型煤”生产厂利用石灰石作固硫剂,试用化学方程式表示其“固硫”过程.
(5)除上述的“型煤”技术外,为了解决煤燃烧所造成的污染问题和提高煤的利用价值,煤资源的综合利用方法还有___________,___________,___________等.
解析:
(1)煤结构中含有较多的苯环,隔绝空气给煤加强热可以使它分解,从而获得芳香烃.
(2)煤结构中含有S和N,所以直接燃煤能产生SO2和氮氧化物,污染环境.
(3)煤燃烧产生SO2,固硫过程是使其生成稳定的硫酸盐,所以固硫剂可选用氧化钙或氢氧化钙.固硫反应为:
SO2+CaO
CaSO32CaSO3+O2
2CaSO4
Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O2CaSO3+O2
2CaSO4
(4)若利用石灰石作固硫剂,则发生的反应可表示为:
CaCO3
CaO+CO2↑
2CaO+2SO2+O2
(5)此问正是本节选学主要内容之一:
煤的干馏、气化和液化.
答案:
(1)芳香
(2)二氧化硫、氮氧化物 (3)BD
(4)CaCO3
CaO+CO2↑2CaO+2SO2+O2
(5)煤的干馏 气化 液化
【例4】将图5-32所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置,并进行蒸馏,得到汽油和煤油.
图5-32
(1)图中A、B、C三种仪器的名称是___________.
(2)将以上仪器按
(一)
(六)顺序,用字母a,b,c…表示连接顺序:
e接( )( )接( )( )( )接( )( )接( ).
(3)A仪器中c口是___________,d口是___________(填“进水口”或“出水口”)
(4)蒸馏时,温度计水银球应在___________位置.
(5)在B中注入原油后,加几片碎瓷片的目的是____________________________.
(6)给B加热,收集到沸点60℃~150℃间的馏分是___________,收集到150℃~300℃间的馏分是___________.
石油的分馏装置为:
(1)A是冷凝管;
B是蒸馏烧瓶;
C是锥形瓶
(2)i h a k b f g w
(3)进水口 出水口
(4)蒸馏烧瓶支管口
(5)防止暴沸
(6)汽油 煤油
4.实战演练
一、选择题(每小题7分,共56分)
1.(2003年春季高考理综题)从石油分馏得到的固体石蜡,用氯气漂白后,燃烧时会产生含氯元素的气体,这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过
A.加成反应B.取代反应
C.聚合反应D.催化裂化反应
2.(2001年全国高考题)为了减少大气污染,许多城市推广汽车使用清洁燃料。
目前使用的清洁燃料主要有两类:
一类是压缩天然气(CNG),另一类是液化石油气(LPG)。
这两类燃料的主要成分都是
A.碳水化合物B.碳氢化合物
C.氢气D.醇类
3.(2001年上海高考题)C8H18经多步裂化,最后完全转化为C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五种气体的混合物。
该混合物的平均相对分子质量可能是
A.28B.30
C.38D.40
4.为提高轻质液体燃料的产量,在石油工业上采用的主要方法是
A.减压分馏B.裂解
C.催化裂化D.重整
5.在常温常压下将10mL某裂解气中的一种成分与70mL氧气混合,点燃使之充分燃烧后,恢复至原状况,气体体积变为55mL,则该成分可能是
A.CH4B.C2H6
C.C2H4D.C3H6
6.下列叙述错误的是
A.煤的干馏必须在隔绝空气的条件下进行
B.煤焦油在170℃以下主要分馏出苯及苯的同系物
C.冶金用的焦炭可通过煤的低温干馏获得
D.为增强橡胶的稳定性,在加工橡胶时要加入硫
7.下列实验:
①制取蒸馏水;
②制取溴苯;
③石油的蒸馏;
④煤的干馏;
⑤制取乙烯;
⑥制取乙炔,其中要用到冷凝管或运用冷凝原理的是
A.①②B.⑤⑥
C.①②③D.①②③④
8.在海湾战争期间,科威特大批油井被炸着火。
在灭火工作中,下列措施不能考虑用于灭火的是
A.设法阻止石油喷射
B.设法降低火焰温度
C.设法降低石油着火点
D.设法使火焰隔绝空气
二、非选择题(共44分)
9.(8分)“立方烷”是新合成的一种烃,其分子为正立方体结构。
(1)“立方烷”的分子式是。
(2)“立刻烷”可能有的结构是。
(从A、B、C、D中选)。
(3)“立方烷”可能发生的反应或变化有。
(从A、B、C、D中选)
A.可使Br2水褪色,但不反应
B.不能使溴的CCl4溶液褪色
C.能发生取代反应
D.能发生加成反应
(4)有一苯环的芳烃为“立方烷”的同分异构体,此芳烃能发生加聚反应,加聚反应的化学方程式为。
10.(8分)将下图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置,并进行蒸馏,得到汽油和煤油。
(1)图中A、B、C三种仪器的名称是。
(2)将以上仪器按
(一)→(六)顺序,用字母a,b,c,…表示连接顺序:
e接;
接;
接。
(3)A仪器中,c口用于,d口用于。
(4)蒸馏时,温度计水银球应在位置。
(5)在B中注入原油后,加几片碎瓷片的目的是。
(6)给B加热,收集到沸点为60℃~150℃间的馏分是,收集到150℃~300℃间的馏分是。
11.(8分)有A和B两种有机液体的混合物,如果A与B互溶,且相互不发生化学反应。
在常温下,A的沸点为35℃,B的沸点为200℃。
回答下列问题:
(1)用蒸馏方法分离和提纯该混合物,除酒精灯、牛角管外,必不可少的玻璃仪器还有,为防止暴沸,还需加入。
(2)如果加热升温后,第3~10min收集第一个馏分,第15~25min收集第二个馏分,请画出蒸馏法分离提纯该混合物的温度与时间关系的示意图。
12.(10分)(2000年上海高考题)有效地利用现有能源和开发新能源已受到各国的普遍重视。
(1)可用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能。
例如,加入CH3OC(CH3)3来生产“无铅汽油”。
CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间连接形式有(填写编号)。
(2)天然气的燃烧产物无毒、热值高,而且管道输送方便,将成为我国西部开发的重点之一。
天然气常和石油伴生,其主要的成分是。
能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是(填写编号)。
①其一氯取代物不存在同分异构体②其二氯取代物不存在同分异构体③它是非极性分子④它的键长和键角都相等
(3)1980年我国首次制造出一辆氢汽车,乘员12人,以50km/h行驶了40km。
为了有效发展民用氢能源,首先必须制得廉价的氢气,下列可供开发又较经济的制氢方法是(填写编号)。
①电解水②锌和稀硫酸反应③光解海水
其次,制得纯氢气后还需要解决的问题是(写出其中一个)。
13.(10分)人造汽油中的一种烃0.1mol与22.4升标准状况下的氧气(过量)混合点燃,完全燃烧后,通过足量的Na2O2固体,固体增重15g,从Na2O2中逸出的全部气体为16.8升(标准状况),求该烃的分子式。
附参考答案
一、1.B2.B3.C4.C5.BD6.C7.D8.C
二、9.
(1)C8H8
(2)B(3)ABC
10.
(1)A是冷凝管,B是蒸馏烧瓶,C是锥形瓶
(2)i;
h;
a;
k;
l;
b;
f;
g;
q(3)进水口出水口(4)蒸馏烧瓶支管口(5)防止暴沸(6)溶剂油和汽油煤油
11.
(1)蒸馏烧瓶(或圆底烧瓶),温度计,冷凝管,锥形瓶沸石(或碎瓷片)
(2)如下图
12.
(1)③
(2)甲烷②(3)③氢气的输送和贮存
13.C5H10
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