3.2 从化石燃料中获取有机化合物 第1课时 课件 2024-2025学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

第2节 从化石燃料中获取有机化合物 1 学习目标 素养目标 1.知道从石油和煤中获得燃料或有 机化工原料的主要方法，认识化石燃料 综合利用的意义。 2.能描述乙烯的主要化学性质及相 应性质实验的现象，能书写相关反应的 化学方程式，能利用其主要性质进行常 见有机化合物的鉴别。 ［变化观念与平衡思想］ 通过乙烯与烷烃结构的区别认 识烯烃与烷烃性质的差异,初步 认识有机化合物结构、性质和 用途之间的关系，建立“”结构决 定性质”“性质反映结构”“性质决 定用途”的学科观念。 2 学习目标 素养目标 3.初步认识有机高分子化合物的结 构特点，能正确书写重要的加聚反应的 化学方程式，能列举乙烯、苯、有机高 分子化合物在生产、生活中的重要应 用，并结合这些物质的主要性质进行简 单说明。 ［科学探究与创新意识］ 通过对乙烯化学性质尤其是加 成反应和加聚反应的学习,初步 建立有机化合物可以相互转化 的思想,体会有机化学反应与无 机化学反应的差异。 续表 3 学习目标 素养目标 4.了解常见高分子材料的性能、主 要类别及其在生产、生活、现代科技发 展中的广泛应用，以及有机高分子材料 的原料来源与石油化工、煤化工的密切 联系 ［科学态度与社会责任］ 通过有机高分子材料在生产、 生活中的广泛应用,感受有机化 学的社会价值 续表 4 第1课时 从天然气、石油和煤中获取 燃料 5 学习任务一 天然气和煤直接用作燃料 学习任务二 从石油中获取燃料 ◆新课探究 ◆课堂评价 6 学习任务一 天然气和煤直接用作燃料 【课前自主预习】 1.天然气的主要成分——甲烷 （1）物理性质 颜色 气味 状态 密度 水溶性 无色 无味 气体 比空气的____ __________ 小 难溶于水 （2）化学性质 通常状况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂都不反应， 如甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能够燃烧，燃烧的化学方 程式为_ _________________________。 新 课 探 究 7 2.煤 （1）成分 由____________和________组成的复杂混合物。其中，有机化合物 除了含有碳、氢元素外，还含有少量的氧、氮、硫等元素；无机物 主要含有硅、铝、钙、铁等元素。 有机化合物 无机物 （2）用途 直接烧煤可得到人们所需要的能量。 （3）煤燃烧会产生一些大气污染物，如____________、氮的氧化物、 烟尘等。 硫的氧化物 新 课 探 究 8 【核心知识讲解】 新 课 探 究 9 （1）煤的干馏必须隔绝空气，否则会使分解出来的成分燃烧。 （2）煤的干馏能够减少燃煤污染，提高燃煤的热效率，且能从煤中 提取有价值的化工原料。 （3）煤的干馏过程中发生的主要是化学变化。 （4）煤的气化和液化过程都是化学变化过程。 （5）水煤气的主要成分是和 。 新 课 探 究 10 【知识迁移应用】 例1 在我国的南海、东海海底已发现天然气（甲烷等）的水合物， 它易燃烧，外形似冰，被称为可燃冰。可燃冰的开采有助于解决人 类面临的能源危机。下列说法不正确的是( ) A.甲烷属于烃类 B.在相同条件下甲烷的密度大于空气 C.甲烷难溶于水 D.可燃冰是一种极具潜力的能源 √ [解析] 甲烷是最简单的烷烃，难溶于水；在相同条件下甲烷的密度 小于空气；甲烷燃烧放出较多的热量且产物为和 ，所以可燃 冰是一种极具潜力的能源。 新 课 探 究 11 例2 下列有关煤及其利用，叙述不正确的是( ) A.煤的干馏就是将煤隔绝空气在高温条件下使之分解的过程 B.煤的液化就是将煤转化成甲醇、乙醇等液态物质的过程 C.煤的气化就是将煤在高温条件下由固态转化为气态的物理变化过程 D.煤是由有机化合物和少量无机物组成的复杂的混合物 [解析] 煤的干馏是将煤隔绝空气加强热使之分解的过程，A正确； 煤的液化是将煤转化为液体燃料（如甲醇等）的过程，B正确；煤的 气化是将煤转化为气体燃料（如、 ）的过程，为化学变化，C 错误；煤是由有机化合物和少量无机物组成的复杂混合物，D正确。 √ 新 课 探 究 12 学习任务二 从石油中获取燃料 【课前自主预习】 1.石油的组成 （1）组成元素：主要是______两种元素，质量分数之和高达 。 （2）主要物质：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。 C、 新 课 探 究 13 2.石油的炼制 分馏 裂化 原理 通过加热和冷 凝，把石油分离成 沸点范围不同的产 物 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______、沸点 _______的烃 主要原料 原油 重油 较小 较低 新 课 探 究 14 分馏 裂化 目的 将原油分离成沸点范围不同的产品 提高______________的产量和质量 变化类型 __________ __________ 主要产品 石油气、汽油、煤油、柴油、重油等 汽油等轻质燃油 十六烷裂化为辛烷的方程式为___________________________。 轻质液体燃料 物理变化 化学变化 续表 新 课 探 究 15 【情境问题思考】 石油分馏产物及其主要用途 新 课 探 究 16 问题一： 石油分馏的原理是什么？每一种馏分是混合物还是纯净物？ 提示：石油分馏的原理是通过蒸馏,使沸点范围不同的各成分分别蒸 发出来,每一种馏分仍然是混合物。 问题二： 根据石油分馏的原理，比较下列烷烃的沸点由低到高的顺 序是什么？ ①丙烷 ②正丁烷 ③正己烷 ④正戊烷 ⑤正庚烷 ⑥正辛烷 提示：根据石油分馏的原理，碳原子数越小，沸点越低，故沸点顺 序为 。 新 课 探 究 17 【核心知识讲解】 1.石油的综合利用 新 课 探 究 18 （1）石油分馏是在分馏塔中进行的，通过分馏可以获得石油气、汽 油、煤油、柴油及重油等。 （2）石油的分馏产物仍然是一些混合物。 （3）石油的分馏为物理变化过程。 （4）石油的裂化为化学变化。石油分馏所得的汽油为直馏汽油，其 成分多为饱和烃。石油裂化所得的汽油叫作裂化汽油，其成分中含 有较多像辛烯这样的不饱和链烃。 （5）石油裂解的主要目的是制取乙烯、丙烯等有机化工原料。裂解 是一种深度裂化，属于化学变化。 新 课 探 究 19 2.直馏汽油和裂化汽油的区别 获得方法 主要化学成分 直馏汽油 原油直接分 馏，物理变化 一般是 的烷烃及少量的芳香 烃（以后会学到）等，性质稳定 裂化汽油 重油裂化， 化学变化 含有 的烷烃和烯烃，性质活 泼 新 课 探 究 20 【知识迁移应用】 例3 下列关于石油组成的叙述错误的是( ) A.石油的主要成分是由碳和氢两种元素组成的 B.石油中只含有烃 C.石油是复杂的混合物 D.石油主要是由烷烃、环烷烃组成的混合物 [解析] 石油是由碳原子数不同的烷烃和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 ，则含有 除烃以外的物质，故B项错误。 √ 新 课 探 究 21 例4 在常温常压下将某裂解气中的一种成分与 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 ，则该成 分可能是 ( ) A. B. C. D. [解析] 根据烃的燃烧通式： 则有，所以 。 √ 新 课 探 究 22 ［方法规律］ 分子式为 的烃燃烧情况分析 （1）比较两种物质的量相等的烃的燃烧情况，值越大，耗 量越多；值越大，生成越多，值越大，生成 越多。 （2）比较两种质量相等的烃的燃烧情况，分析，值越大，耗 量 越多，生成的越多，生成的 越少。 新 课 探 究 23 1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）石油是由烷烃、环烷烃和烯烃组成的复杂混合物 ( ) × [解析] 石油中不含有烯烃。 （2）石油主要含有碳、氢两种元素( ) √ [解析] 通常，石油中碳、氢两种元素的质量分数总和达 ，故主 要为碳和氢两种元素。 （3）石油分馏的各馏分均为纯净物( ) × [解析] 石油分馏的各馏分为沸点范围不同的产物，各馏分仍然是混 合物。 课 堂 评 价 24 （4）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 ( ) × [解析] 石油裂化的目的是提高轻质液体燃料的产量和质量，因此为 相对分子质量较小、沸点较低的液态烃。 （5）石油的裂化和分馏一样，也为物理变化( ) × [解析] 石油的裂化是化学变化。 （6）石油分馏可得到乙烯( ) × [解析] 石油裂解可得到乙烯。 课 堂 评 价 25 2.石油分馏的主要目的是( ) A.将石油按其成分沸点的不同加以分离 B.将石油按饱和烃与不饱和烃加以分离 C.得到碳原子数多的烃类 D.将石油中烷烃、环烷烃和芳香烃分开 [解析] 石油分馏是利用原油中各组分沸点的不同将石油分成不同沸 点的蒸馏产物。 √ 课 堂 评 价 26 3.石油裂化的主要目的是( ) A.提高轻质液体燃料的产量 B.便于分馏 C.获得短链不饱和气态烃 D.提高汽油的质量 [解析] 石油裂化的目的是提高轻质液体燃料的产量和质量，其中以 提高产量为主要目的。 √ 课 堂 评 价 27 4.石油分馏塔的示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A.、、中， 的沸点最高 B.、、中， 的熔点最低 C.、、中， 的平均相对分子质量最大 D.每一种馏分都是纯净物 √ 课 堂 评 价 28 [解析] 分馏塔内的温度从下往上逐渐降低。石油蒸气从分馏塔的底 部进入，沸点低的馏分在分馏塔上部冷凝后流出，沸点高的馏分在 分馏塔下部冷凝后流出，因此、、 的沸点依次升高。一般相对分 子质量越大，烃的熔、沸点越高，因此、、中， 的沸点最高， 熔点最高，平均相对分子质量最大。 石油中有些成分的沸点很接近， 因此石油分馏的馏分仍为混合物。 课 堂 评 价 29 5.可燃冰是海底蕴藏的资源之一，其主要成分是甲烷。以下是甲烷在 空气中燃烧的微观过程模拟图，符合该反应微观过程先后顺序的选 项是( ) A.②③① B.①③② C.③②① D.②①③ [解析] 甲烷和氧气反应生成二氧化碳和水，该过程首先是分子状态 的甲烷和氧气（图②），然后化学键断裂形成原子（图①），最后 原子重新组合得到二氧化碳和水（图③）。 √ 课 堂 评 价 30 1.下列关于天然气的说法不正确的是 ( ) A.天然气是一种清洁的化石燃料 B.“可燃冰”是将水变为油的新型燃料 C.天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产甲醇等 D.煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料，是不可 再生的 √ 备 用 习 题 31 [解析] 天然气燃烧后生成二氧化碳和水，是一种清洁的化石燃料， 故A正确；“可燃冰”外观像冰，其化学组成是 ，水的化学 式为 ，根据元素守恒知，水不能变为油，故B错误；甲烷中含有 碳、氢元素，天然气除可用作清洁能源外，也可用于合成氨和生产 甲醇等，故C正确；煤、石油、天然气是当今世界上最重要的三大矿 物燃料，地球上蕴藏有限，是不可再生资源，故D正确。 备 用 习 题 32 2.下列关于烷烃的说法中正确的是( ) A.与氯气在光照条件下彻底取代生成 ，至少需要 B.烷烃化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化 C.烷烃高温发生分解反应，可得到一系列重要的化工基本原料和燃料 D.将乙烷与氯气按体积比 混合，光照条件下就可得到纯净的 √ 备 用 习 题 33 [解析] 甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代物和氯化氢， 则若 甲烷与氯气在光照条件下彻底取代生成四氯化碳，至少需 要 氯气，故A错误；烷烃化学性质比较稳定，但能在氧气中燃 烧生成二氧化碳和水，故B错误；烷烃高温下会发生裂化反应生成短 链的烃，可得到一系列重要的化工基本原料和燃料，故C正确；乙烷 与氯气在光照条件下的取代反应为连锁反应，反应得到的是氯代乙 烷，不可能得到纯净的一氯乙烷，故D错误。 备 用 习 题 34 3.有两种气态烷烃组成的混合物，在标准状况下的密度为 ， 则关于混合物的组成判断正确的是 ( ) A.一定有乙烷 B.一定是甲烷和乙烷的混合物 C.一定有甲烷 D.可能是乙烷和丙烷的混合物 [解析] 标准状况下，气体摩尔体积 ，则可得该混 合气体的摩尔质量 ；而甲烷、乙烷、 丙烷的摩尔质量分别为、、 ，混 合气体中必须有一种气体的摩尔质量应小于 ，因此， 混合气体中一定有甲烷，故选C。 √ 备 用 习 题 35 4.为了缓解石油供应紧张，把煤转化成燃油，以下说法正确的是 ( ) A.煤和石油都是主要由碳、氢元素组成的，可以通过物理方法让煤 转变成燃油 B.氢化法使煤转化成燃油是液氢溶解煤粉得到燃油的方法 C.气化-液化法把煤转化成燃油是先让煤转化成水煤气，然后让 和 在一定条件下合成燃油 D.煤转化成燃油的实质是提高煤中的碳原子数与氢原子数的比值 √ 备 用 习 题 36 [解析] 煤转化成燃油是通过化学方法提高煤中氢原子数与碳原子数 的比值，氢化法使煤转变成燃油的过程是让煤在高温下经催化剂催 化进行加氢反应，气化-液化法实质上是先让煤与反应生成 和 ，再发生反应生成液体燃料，C项正确。 备 用 习 题 37 $$