(讲义)第3章 第2节 新知探究课14 从天然气、石油和煤中获取燃料 石油裂解与乙烯-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(鲁科版2019)

第2节　从化石燃料中获取有机化合物 新知探究课14　从天然气、石油和煤中获取燃料　石油裂解与乙烯 1．了解天然气、煤、石油的主要成分，了解石油的分馏、裂化和裂解，培养“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。 2．通过石蜡的分解实验和乙烯化学性质探究实验，理解烯烃的结构和性质的关系，培养“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养。 一、从天然气、石油和煤中获取燃料 1．化石燃料 (1)含义：又叫作矿石燃料、矿物燃料，包括天然气、石油、煤，属于不可再生能源。 (2)现存问题 ①化石燃料存在着逐渐枯竭的危机； ②引起的环境问题：如温室效应、有毒气体和粉尘污染环境等。 2．天然气和煤直接用作燃料 (1)天然气 ①主要成分：甲烷。天然气水合物——可燃冰的主要成分也是甲烷。 ②甲烷的物理性质 颜色 状态 气味 密度 水溶性 无色 气体 无味 比空气小 难溶于水 ③用途：优良的气体燃料，CH4燃烧的化学方程式：CH4+2O2CO2+2H2O。 1 mol甲烷充分燃烧放出890.3 kJ的热量。燃烧时火焰为淡蓝色。 (2)煤 ①成分：由有机化合物和无机物组成的复杂混合物。有机化合物含有碳、氢、氧、氮、硫等元素。 ②用途：a.燃料，但直接烧煤会产生一些大气污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。 b．提取化工原料。 3．从石油中获取燃料和化工原料 (1)石油的成分：由分子含有不同数目碳原子的烷烃、环烷烃等组成的复杂混合物。通常，碳元素、氢元素在石油中的质量分数之和高达98%。 (2)石油的分馏 ①定义：通过加热和冷凝，把石油分离成沸点范围不同的产物的方法，叫作石油的分馏。 ②石油分馏的产物：石油经过分馏以后得到的主要产物有石油气、汽油、煤油、柴油及重油等。 (3)石油的裂化 ①定义：工业上在一定条件(加热、使用催化剂)下，把相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃，这种方法称为石油的裂化。 如十六烷的一种裂化方式为C16H34C8H16+C8H18。 ②目的：提高轻质液体燃料的产量和质量。 (4)石油分馏产物燃烧用作燃料 如辛烷燃烧：2C8H18+25O216CO2+18H2O。 　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)天然气是一种可再生能源。 (　　) (2)甲烷和氢气都是可燃性气体，在点燃前要检验纯度。 (　　) (3)煤是化石燃料，主要成分为无机物。 (　　) (4)煤燃烧会造成大气污染，因此在能源领域，煤没有任何社会价值。 (　　) (5)石油分馏得到的各种产品属于纯净物。 (　　) (6)石油裂化的目的是获取相对分子质量较小、沸点较低的气态烃。 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 二、石油裂解与乙烯 1．石油裂解 (1)定义：在石油化工生产中，常以石油分馏产物为原料，采用比裂化更高的温度，使石油分馏产品中相对分子质量较大的烃分解成乙烯、丙烯等小分子烃的加工过程。 (2)目的：获得乙烯、丙烯等有机化工原料。 2．石蜡的分解 实验 操作 实验 现象 B中溶液紫色褪去； C中溶液红棕色褪去； D处点燃，火焰明亮并伴有黑烟 实验 结论 (1)液状石蜡分解产生了能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色的气态产物； (2)气态产物中含有与烷烃性质不同的烃，实际上是烯烃和烷烃的混合物 3.乙烯 (1)乙烯的组成和结构 分子式 电子式 结构式 结构 简式 球棍 模型 空间填 充模型 C2H4 H︰︰︰︰H CH2===CH2 (2)物理性质 颜色 气味 状态 密度 水溶性 无色 稍有气味 气体 比空气小 难溶 (3)化学性质 ①氧化反应 ②加成反应 概念：有机化合物分子中双键上的碳原子与其他原子(或原子团)直接结合生成新的化合物分子的反应。 乙烯的加成反应 有关反应的化学方程式为 a．CH2===CH2+Br2→ b．CH2===CH2+H2CH3—CH3 c．CH2===CH2+HCl→CH3CH2Cl d．CH2===CH2+H2OCH3CH2OH (4)用途 乙烯是重要的有机化工基础原料，乙烯的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志。 (正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)乙烯的结构简式为CH2CH2。 (　　) (2)甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应。 (　　) (3)乙烯完全燃烧生成水和二氧化碳的物质的量相等。 (　　) (4)乙烯可与盐酸发生加成反应。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)× 石油的炼制 沈括是最早记录石油的人，《梦溪笔谈》中记载：“鄜延境内有石油，旧说‘高奴县出脂水’，即此也……颇似淳漆