1、课堂探究探究一石油问题导引观察课本中原油分裂及裂化的产品和用途示意图，回忆学过的有关石油的知识，互相交流石油炼制的方法及石油化工产品的主要用途。并完成下列问题：(1)石油的分馏产品及主要用途：提示：名师精讲1石油的成分组成石油的基本元素是碳、氢(两者的质量分数之和可达 97%98%)，同时还含有少量的硫、氧、氮等，它主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。石油的化学成分主要是各种液态的烃，其中还溶有气态和固态的烃。2石油炼制和加工的主要目的(1)将石油中烃的混合物进行一定程度的分离，使它们各尽其用，如石油的分馏。(2)将石油中含碳原子多的烃转变成含碳原子较少的烃，以提高石油的利用价值，如
2、石油的裂化和裂解。3石油的分馏(1)石油分馏的原理。分子中碳原子数不同，烃的沸点就不同。通常情况下，随着烃分子里碳原子数的增多，烃的沸点也相应升高。加热石油，沸点低的烃(分子中碳原子数较少) 先汽化，经冷凝液化后分离出来，随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝液化后又分离出来；这样，不断地加热汽化和冷凝液化，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物，这一过程在石油工业中是在分馏塔内进行的，称为石油分馏。(2)石油分馏的装置。工业上对石油的分馏既有常压分馏又有减压分馏，往往是常压分馏、减压分馏在一起连续进行。(如下流程图)石油分馏工艺流程示意图(3)减压分馏的原因、原理及目的。减压分馏原因：
3、随着石油中烃分子里含碳原子数的增大，其沸点会逐渐升高；要把它们从混合物中分离出来，就必须再升高温度。但是，在高温下，高沸点的烃会分解，更严重的还会出现炭化结焦，损坏设备、影响生产。为了解决这一问题，故采用减压分馏。减压分馏原理：利用外界压强对物质沸点的影响。因为外界压强越大，物质的沸点就越高；外界压强越小，物质的沸点就越低。通过降低分馏塔内的压强，使重油在较低温度沸腾，这种过程称为减压分馏。减压分馏目的：防止炭化结焦，从重油中分离出润滑油、石蜡等成分。减压分馏的原料是重油。4石油的裂化和裂解(1)直馏汽油和裂化汽油的比较。获得方法 主要化学成分 燃烧质量 鉴别方法直馏汽油 原油直接分馏，物理变
4、化含 C5C 11 的烷烃、环烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定差，爆震性强裂化汽油 重油裂化，化学变化含有较多的C5C 11 的烷烃、烯烃、二烯烃等，性质活泼好，爆震性弱能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油(2)石油的各种炼制方法的比较。分馏 裂化石油的炼制方法 常压 减压 热裂化 催化裂 化 石油的裂解石油的催化重整原理用蒸发冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在加热或催化剂存在的条件下，把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小的烃在高温下，把石油产品中具有长链分子的烃断裂成为各种短链的气态烃或液态烃石油在加热和催化剂作用下，通过结构的重新调整使链状烃转化为环状烃主要原料 原油
5、重油 重油含直链烷烃的石油分馏产品(含石油气)石油主要产品溶剂油、汽油、煤油、柴油、重油等润滑油、凡士林、石蜡、沥青等抗震性能好的汽油和甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯、丁二烯等 苯或甲苯等【例题 1】 如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。资料 1：石蜡是含有 2030 个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。资料 2：石油催化裂化中通常使用 Al2O3 作催化剂。某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图。实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化，试管中有少量液体凝结，试管中酸性高锰酸钾溶液褪色，实验
6、后闻试管中液体气味，具有汽油的气味。(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为_ ，为保证实验成功，实验前必须进行的操作是_，装置中较长导管的作用是_；(2)试管中少量液体凝结说明了_；(3)试管中溶液褪色说明了_；(4)能否用试管中的液体萃取溴水中的溴，理由是_ 。(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式_ 。(6)石油裂化的重要意义是_。解析：仪器连接的顺序应遵循从下往上，从左到右的原则 ，装入 药品之前要检验装置的气密性。依据石油分馏工业的分 馏塔原理， 设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用；依据催化裂化原理，下列反应皆有可能发生：aC20H42 C10H20C 10H2
7、2bC10H22 C5H12C 5H10cC5H12 C2H4C 3H8dC5H12 CH4C 4H8试管中有液体生成，说明生成 5 个碳原子数以上的烃，因为常温常压下，5 个碳原子数以上的烃多数呈液体，试管 中 KMnO4 溶液褪色说明生成常温常压下呈气态的 5 个碳原子数以下的烯烃；由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴 发生加成反 应，所以不能用来萃取 卤素单质；从以上变化可以看出，石油裂化的主要意义是可提高 轻质燃油特别是汽油的产量和质量。答案：(1)从下往上，从左往右 检验装置的气密性 导气、冷凝气体(2)裂化生成了 5 个碳原子数以上的烃(3)裂化生成了碳原子数小于 5 的烯烃(4)不能
8、，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应(5)C20H42 C10H22C 10H20(6)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量变式训练 1 为了提高汽油产量，在石油提炼过程中常采用的化学方法是( )A常压分馏 B催化裂化C减压分馏 D高压分馏解析：提高汽油产量的化学方法是催化裂化。答案：B探究二煤的综合利用问题导引煤是人类较早开发利用的化石燃料。它不仅是重要能源而且能从中制取很多化工原料。煤的干馏是获取化工原料的主要方法之一。煤的干馏实验：如下图，将煤粉放入铁管中，隔绝空气加强热。待玻璃管尖嘴处有气泡时，点燃该气体。认真记录 U 形管中的现象，并作出解释。煤的干馏实验提示：煤粉受
9、到强热后，有气体生成。这些气体经过冷却，一部分在 U 形管中凝结，并分为两层，上层为澄清、透明的水溶液，下层为黑褐色黏稠的油状物煤焦油。另一部分没有凝结的气体可以点燃，这 种气体叫作焦炉气。反 应完毕 后，留在铁管中的黑灰色固体物质叫作焦炭。显然，在上述实验里，煤发生了分解。名师精讲1煤的组成和种类(1)煤的组成。煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。煤除了主要含碳外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质。(2)煤的种类。煤可以分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥煤，它们的含碳量不同(见下表) ，发热量也不同，一般含碳量高的，发热量也高。各种煤的含碳量范围煤的种类 无烟煤 烟煤 褐煤 泥煤
10、碳的质量分数/% 8595 7085 5070 约 502.煤干馏的主要产品和用途干馏产品 主要成分 主要用途焦炉气 氢气、甲烷、乙烯、一氧 化碳 气体燃料、化工原料粗氨水 氨、铵盐 氮肥出炉煤气 粗苯 苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料酚类、萘 染料、医药、农药、合成材料沥青 筑路材料、制碳素电极煤焦油焦炭碳 冶金、合成氨造气、电石、燃料煤的干馏发生的条件有两个：一是隔绝空气以防止煤燃烧；二是加强热。煤的干馏发生了复杂的物理、化学变化。碳、煤、炭三者是相互联系的都含碳元素，又是相互区别的：碳：化学元素 C 的名称。煤：远古时代的植物被埋于土中，经长期复杂变化而形
11、成的固体矿物，叫煤或煤炭。炭：碳元素单质中的无定形体木炭、焦炭、炭黑等。3煤的气化与液化煤的气化 煤的液化产品 低热值气 中热值气 高热值气 直接液化产品 间接液化产品原理煤在空气中燃烧：2CxHyxO 22xCOyH2煤在氧气中燃烧：2CxHyxO 22xCOyH2将中热值气进行催化合成：3H2COCH4H 2O煤H 2液体燃料煤 CO 和H2液体燃料主要成分 CO、H 2、N 2 CO、 H2、CH 4 CH4 芳香烃等甲醇(CH3OH)等目的 获得高效清洁燃料【例题 2】 煤的干馏和石油的分馏，两种变化在本质上的差别是( )A加热的温度不同B得到的产品不同C前者要隔绝空气，后者不必D干馏
12、是化学变化，分馏是物理变化解析：分馏是用加热蒸馏、冷凝的方法把液体混合物分成不同沸点范 围的产物，无新物质生成，属于物理过程。煤的干馏是把煤隔绝空气加强热，使煤分解的过程，是化学变化。答案：D概念辨析学习过程中，要不断地将相似、易混的概念加以比较。如煤的干馏与石油的分馏、煤的气化与液化、石油的裂化与裂解、石油的常压分馏与减压分馏等。变式训练 2 下图是实验室干馏煤的装置图，回答下列问题：(1)煤的干馏是指_的过程。(2)仪器 a 的名称是_，装置 d 的作用是_ _。(3)反应后，U 形管 c 中液体有_和_，其中无机物里溶有_，可用_检验出来。有机物可以通过_的方法使其中的重要成分分离出来。(4)反应后 b 中黑灰色固体的主要成分是_。(5)e 处点燃的气体主要是_ ，火焰的颜色是_。解析：煤的干馏需要较高的温度，因此 热源应用酒精喷灯。煤高温下分解产物为气态，要得到产物应进行冷凝，所得混合物可利用其物理性质进 行分离提纯。答案：(1)将煤隔绝空气加强热使其分解(2)酒精喷灯 冷凝(3)煤焦油 粗氨水 氨 酚酞 分馏(4)焦炭(5)CH4、 H2 淡蓝色
