高中化学专题3有机化合物的获得与应用第1单元化石燃料与有机化合物第3课时教学案苏教版必修2.docx
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高中化学专题3有机化合物的获得与应用第1单元化石燃料与有机化合物第3课时教学案苏教版必修2
第3课时 石油炼制 乙烯
[学习目标定位] 1.知道石油的炼制方法(分馏、裂化、裂解)、目的及其主要产品。
2.知道乙烯的分子结构特点和性质。
3.会写乙烯等物质发生加成反应的化学方程式。
一、石油的炼制
1.阅读教材内容,填写下表:
炼制方法
分馏
催化裂化
裂解
原理
用加热和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的分馏产品
在加热、加压和催化剂存在下,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
把石油产品中相对分子质量较大的长链烃断裂为乙烯、丙烯等小分子气态短链烃
主要原料
原油
重油
石油分馏产品(包括石油气)
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.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。
CH2===CH2+Br2―→
(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+Cl2―→
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
答案 D
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
答案 C
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;乙烯能与溴的四氯化碳溶液和酸性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。
思维启迪
乙烯的性质
稍有气味水难溶,高锰酸钾溴反应。
现象相同理不同,前因氧化后加成。
加氧燃烧黑烟冒,聚合分子碳链增。
1.下列说法错误的是( )
A.石油中含有C5~C12的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油
B.含C20以上的烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油
C.石油裂解产物中含有乙烯、丙烯等
D.石油裂解是为了得到高质量的轻质油
答案 D
解析 石油裂解的目的是得到所需纯度的乙烯、丙烯等气态短链烃。
而催化裂化的目的是提高汽油等轻质油的产量和质量,二者不能混为一谈。
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;D正确。
3.不可能是丙烯(CH2===CHCH3)的加成产物的是( )
A.CH3CH2CH3B.CH3CH2CHCl2
C.CH3CH2CH2OHD.CH3CH2CH2Br
答案 B
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
答案 C
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.某研究性小组为了探究石蜡油(17个碳以上液态烷烃混合物)分解产物中有乙烯存在,设计如下实验方案:
将浸透了石蜡油的石棉放置在硬质试管的底部,试管中加入碎瓷片,给碎瓷片加强热,石蜡油蒸气通过炽热的碎瓷片表面,发生反应后将得到的气体混合物通入盛有某试剂的试管中加以验证(装置如下图所示)。
回答下列问题:
(1)决定乙烯性质的官能团是________。
(2)验证该气体混合物中含有乙烯的实验方案是________________________________
________________________________________________________________________。
(3)验证该气体混合物中含有乙烯的实验现象是________________________________
_____________________________________________________________________
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