专题3 第一单元 第3课时 脂肪烃与石油化工（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修3（苏教版2019）

第3课时　脂肪烃与石油化工 目录 新知探究(一)——石油的分馏 新知探究(二)——石油的裂化与裂解 课时跟踪检测 2 新知探究(一) 石油的分馏 1.石油的物理性质和成分 (1)颜色状态: 色至黑褐色的黏稠液体。 (2)组成:主要是由气态烃、液态烃和固态烃组成的混合物。其成分主要是烷烃、环烷烃、芳香烃。 2.天然气的成分 天然气主要成分是甲烷,有些地区的天然气中还含有乙烷、丙烷和丁烷等。 黄绿 3.石油的分馏 (1)原理:对石油加热,使其汽化,然后按烷烃沸点的不同,分离出不同的馏分,属于物理变化。 (2)分类:分馏根据所需要的馏分不同,可以分为常压分馏和减压分馏。 ①常压分馏 ②减压分馏　 [微点拨]石油是一种混合物,石油分馏可以得到直馏汽油,为饱和烃。 较低 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)石油属于可再生矿物能源。( ) (2)石油只含有碳、氢、氧三种元素。( ) (3)石油分馏的产品均是纯净物,且都能与溴水发生加成反应。( ) (4)石油和天然气是脂肪烃的主要来源,其主要成分为烷烃和烯烃。( ) (5)石油中含有C5~C12的碳氢化合物,可以通过石油的分馏得到汽油。( ) [题点多维训练] × × × × √ 2.下列说法不正确的是 (　　) A.煤中含有苯和甲苯,可用分馏的方法把它们分离出来 B.天然气的主要成分是甲烷,开采天然气应按照安全规范进行操作 C.石油没有固定的沸点 D.石油通过分馏可以得到多种馏分,但每种馏分仍然是多种烃的混合物 解析:煤是多种无机物和有机物组成的复杂混合物,它的高温干馏产物中含有苯和甲苯,但煤中不含有苯和甲苯。 √ 3.石油减压分馏的目的是 (　　) A.使高沸点的重油进一步分离 B.得到更多的重油 C.分离得到汽油、煤油等轻质油 D.得到高质量的汽油 解析:石油分馏有常压分馏和减压分馏两种,减压分馏的目的是使高沸点的重油进一步分离。 √ 4.某同学设计了如图装置进行石油的分馏实验,回答下列有关问题: (1)指出实验装置中仪器A、B、D的名称。 A:　　　　　,B:　　 　　　,D:　　　　。  (2)指出该同学所设计的实验装置中存在的错误,并给予改正:　 答案:①温度计的水银球位置错误,温度计的水银球应位于蒸馏烧瓶支管口水平位置; ②冷凝管进出水方向错误,应该为“下进上出” 蒸馏烧瓶 直形冷凝管 锥形瓶 。  新知探究(二) 石油的裂化与裂解 1.石油的裂化 (1)原理:使较长碳链的烃在高温下发生反应生成 链烃。属于化学变化。 (2)目的:提高汽油、煤油等轻质油的产量。 (3)分类: 裂化和 裂化。 短碳 热 催化 (4)常见裂化反应 C16H34 C8H18+ ;C8H18 C4H10+ ; C8H16 C5H10+ 。 [微点拨]　裂化汽油是石油催化裂化的产物,含有不饱和烃。鉴别直馏汽油和裂化汽油的方法是分别滴加溴的四氯化碳溶液,褪色的是裂化汽油、不褪色的是直馏汽油。 C8H16 C4H8 C3H6 2.石油的裂解 原理 同裂化原理相同,由轻质油生产气态烯烃,又称深度裂化。 目的 得到以“三烯”(乙烯、丙烯和丁二烯)为主的短链不饱和烃,为石油化工提供原料。其中 的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志。 乙烯 3.催化重整和加氢裂化 (1)目的:提高汽油等轻质油品质。 (2)产品:催化重整是工业上获得芳香烃的主要途径。 4.环境保护 石油化工,科学家正在积极探索“全合成、零排放”的绿色化学工艺,开发对环境友好的产品、控制设备和仪器。 [微点拨]　分馏属于物理变化,裂化、裂解、催化重整和加氢裂化都属于化学变化。 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)石油的加工中,催化重整和加氢裂化等工艺主要目的都是为了提高汽油等轻质油的品质。( ) (2)裂化汽油可以作为萃取碘水的萃取剂。( ) (3)石油的裂化、裂解和催化重整都是化学变化。( ) (4)轻质油的裂解也称为深度裂化,目的是获得质量更高的汽油。( ) (5)石油裂解和煤的干馏都是化学变化。( ) [题点多维训练] √ × √ × √ 2.关于石油的炼制,下列说法不正确的是 (　　) A.通过石油的分馏可以得到汽油、煤油、柴油等产品 B.石油进行裂化的主要目的是提高汽油的产量 C.石油裂解的主要目的是为了获得乙烯、丙烯等气体,因为它们是重要的化工原料 D.石油的裂化、分馏、裂解等都是化学变化 解析:石油的分馏是物理变化,石油的裂化和裂解是化学变化。 √ 3.下列有关裂化与裂解的叙述正确的是 (　　) A.两者的原料均是石油的分馏产品重油 B.两者都是使相对分子质量大的烃断裂为相对分子质量小的烃的过程 C.两者都是为了得到气态烃 D.前者是为了提高汽油的质量,后者是为了提高汽油的产量 解析:裂化的原料是重油,产品是汽油;而裂解的原料是轻质油,产品是气态烃。 √ 4.石蜡是石油分馏的产物之一,是由分子中碳原子数为17~36的多种烷烃组成的混合物。实验室探究石蜡油(液态烷烃混合物)分解产物的装置如图所示。 (1)碎瓷片的作用是　　　　　　　　。   解析:碎瓷片的作用是催化和积蓄热量。 (2)②中溶液褪色,反应类型为　　　　　　,③溶液褪色,反应类型为　　 　　。   解析:②中溶液褪色,为烯烃的氧化反应,③溶液褪色,发生烯烃的加成反应。 催化和积蓄热量 氧化反应 加成反应 (3)反应结束时的实验操作为 。 解析:反应结束时,为了防止倒吸,先撤出导管,再停止加热。 先撤出导管,再停止加热 (4)石蜡油分解实验产生的气体的主要成分是　　　　　　　　　　。   解析:石蜡油分解实验产生的气体的主要成分是烷烃和烯烃的混合物。 烷烃和烯烃的混合物 课时跟踪检测 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 √ 12 1.下列说法正确的是 (　　) A.所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 B.丙烯分子中所有的原子一定处于同一平面内 C.分子式为C4H8的烃一定能使酸性KMnO4溶液褪色 D.丁炔在一定条件下只能发生加成反应不能发生取代反应 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 13 12 解析:烷烃的特征反应是在光照条件下能与氯气发生取代反应生成氯代烃,A正确;丙烯的结构简式为CH2==CHCH3,分子中与双键碳原子相连的4个原子及双键碳原子处于同一平面内,分子中—CH3上的氢原子最多只有1个氢原子处于这6个原子所在的平面内,B错误;分子式为C4H8的烃可以是烯烃,也可以是环烷烃,环烷烃不能使酸性KMnO4溶液褪色,C错误;丁炔分子中含有的碳碳三键能发生加成反应,含有的烷烃基一定条件下也可发生取代反应,则丁炔既可发生加成反应也可发生取代反应,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 2.雪蜡是冰雪运动的重要材料,主要成分为石蜡。以下关于石蜡的说法正确的是 (　　) A.常温下是气态 B.易溶于水 C.是纯净物 D.是石油分馏产物 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:石蜡是固态高级烷烃混合物的俗称,分子式为CnH2n+2,碳原子数约为18~30的烃类混合物,所以石蜡常温下是固态,故A、C错误;石蜡中不含亲水基,所以难溶于水,故B错误;石蜡是从原油分馏所得到的无色无味的混合物,所以石蜡是石油分馏产物,故D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 3.如图是石油分馏塔的示意图,a、b、c三种馏分中 (　　) A.a的沸点最高 B.b的沸点最低 C.c的平均相对分子质量最大 D.每一种馏分都是纯净物 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:分馏是根据物质沸点的不同进行物质分离的一种方法,但石油的分馏产物还是混合物,D错误;在分馏过程中沸点低的首先被分离出来,其沸点高低顺序为c>b>a,A、B错误;随着馏分中烃分子含有的碳原子数增加,碳链增长,相对分子质量增大,它们的沸点逐渐升高,C正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 4.钓鱼岛的附近蕴藏着大量石油和天然气。下列关于石油及石油炼制的叙述错误的是 (　　) A.石油是多种碳氢化合物组成的混合物 B.石油中含有含5~12个碳原子的烷烃,可以通过石油的常压分馏得到直馏汽油 C.重油(C20以上)经减压分馏可以得到煤油和柴油 D.石油经分馏得到的各馏分主要是多种烃的混合物 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:石油主要是烷烃、环烷烃、芳香烃等组成的混合物,故A正确;石油中含有含5~12个碳原子的烷烃,可以通过石油的常压分馏得到直馏汽油、液化石油气、煤油、柴油等,故B正确;煤油和柴油是石油的常压分馏产物,含C20以上烷烃的重油经减压分馏可以得到润滑油、石蜡等,故C错误;石油的馏分仍然是混合物,没有固定的熔、沸点,故D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 5.3 000多年前,我们祖先发现石油,古书记载“泽中有火”,且《梦溪笔谈》第一次记载了石油的用途,并预言“此物必大行于世”。下列说法不正确的是 (　　) A.石油主要是由烷烃和烯烃组成的混合物 B.“泽中有火”是指地下流出石油溢到水面而燃烧 C.石油可通过常压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油等 D.石油通过裂化和裂解可得到轻质油和气态烯烃 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物,不含有烯烃,A错误;“泽中有火”是指地下的石油流出,在水面上燃烧,B正确;石油可通过利用烷烃的沸点不同进行常压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油等,C正确;石油裂化可得到更多的轻质油,裂解可得到气态烯烃等化工原料,D正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 6.宋朝的沈括在《梦溪笔谈》记载“石油至多,生于地中无穷”,并用原油燃烧生成的煤烟制墨“黑光如漆,松墨不及也”,下列说法正确的是 (　　) A.石油通过催化裂化及裂解可得到轻质油和气态烯烃 B.石油可通过催化重整分离出石油含有的苯、甲苯等 C.石油可用减压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油等 D.石油主要是由烷烃、烯烃及环烷烃组成的混合物 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:石油通过催化裂化及裂解把大分子烃转化为小分子烃,可以得到更多的轻质油和气态烯烃,A正确;石油催化重整可制得苯、甲苯等芳香烃,B错误;石油可用常压分馏得到石油气、汽油、煤油、柴油等,C错误;石油主要是由烷烃、环烷烃及芳香烃等组成的混合物,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 7.已知裂化汽油与直馏汽油的主要成分如下表: 为把溴从溴水中萃取出来,可选用萃取剂,下列物质因与溴发生加成反应而不能作为萃取剂的是 (　　) A.酒精 B.直馏汽油 C.裂化汽油 D.四氯化碳 裂化汽油 直馏汽油 烷烃、烯烃 烷烃、环烷烃、芳香烃 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 13 14 3 解析:选择萃取剂应注意:(1)与原溶剂不互溶;(2)溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度;(3)不能与被萃取物质发生反应。裂化汽油中的烯烃能与Br2发生加成反应,C项符合题意。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 8.用石油和煤可以得到有机化工生产中需要的众多原料,例如由石油得到的乙烯和由煤得到的苯制聚苯乙烯,生产过程如下: ①CH2==CH2+ → ② ③ → 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 下列说法不正确的是 (　　) A.通过裂解可以从石油中获得更多的乙烯 B.把煤干馏不能直接得到苯 C.制聚苯乙烯的反应①为加成反应 D.反应①②③的原子利用率都达到了100% √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:石油裂解是为了得到更多的有机化工原料,如乙烯等;煤干馏能得到苯和苯的同系物等混合物,再进行蒸馏才能得到苯;根据反应特点可知①为加成反应;反应①③的原子利用率都达到了100%,而反应②中除生成目标产物外,还生成了其他产物,原子利用率小于100%。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 9.下列说法错误的是 (　　) A.柠檬烯( )与3,3,4,4⁃四甲基⁃1,5⁃己二烯互为同分异构体 B.聚乙烯不能使酸性KMnO4溶液褪色 C.液化石油气的主要成分C3H8、C4H10与圆白菜叶子表层中的二十九烷一定互为同系物 D.(CH3)3CC(CH3)2CH2CH3的名称是2,2,3,3⁃四甲基戊烷 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:根据柠檬烯结构简式可知其分子式是C10H16;3,3,4,4⁃四甲基⁃1,5⁃己二烯的分子式是C10H18,二者分子式不相同,因此二者不互为同分异构体,A错误;聚乙烯分子中无不饱和键,因此不能使酸性KMnO4溶液褪色,B正确;液化石油气的主要成分C3H8、C4H10与圆白菜叶子表层中的二十九烷都是烷烃,分子式符合通式CnH2n+2,三种物质的分子结构相似,组成上相差数个CH2,因此它们一定互为同系物,C正确;根据烷烃的系统命名方法可知:(CH3)3CC(CH3)2CH2CH3的名称是2,2,3,3⁃四甲基戊烷,D正确。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 10.0.2 mol某烃A在氧气中充分燃烧后,生成化合物B、C各1.2 mol。请回答下列问题: (1)烃A的分子式为　　　　。  解析:烃n(A)∶n(C)∶n(H)=0.2∶1.2∶(1.2×2)=1∶6∶12,则分子式为C6H12。 C6H12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)若烃A不能使溴水褪色,但在一定条件下,能与氯气发生取代反应,其一氯代物只有一种,则烃A的结构简式为　　　　。  解析:C6H12不含 且其一氯代物只有一种,故该有机物为 。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)若烃A能使溴水褪色,在催化剂作用下,与H2加成,其加成产物经测定分子中含有4个甲基,烃A可能有的结构简式为 　　　　　　　 　　　　　。  解析:C6H12中含有1个 ,且与H2加成后产物分子中含有4个—CH3,则其与H2加成后的产物为 或 移动 位置得3种结构。 、 、 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (4)比A少两个碳原子的A的烯烃同系物的同分异构体共有　　种(不考虑顺反异构),其中只含有一个甲基的结构简式为 。  解析:C4H8的同分异构体有CH2==CH—CH2—CH3、 CH3—CH==CH—CH3、 共3种,其中只含一个甲基的是CH3—CH2—CH==CH2。 3 CH3—CH2—CH==CH2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 11.汽油不仅是重要的燃料,而且是重要的化工原料,可以通过汽油裂解得到化工原料,如乙烯等;还可以在催化剂作用下改变汽油分子的结构,由链烃变为芳香烃,这种变化叫异构化。以石油为原料发生的有机物的衍变关系如图: 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (已知:反应③④中的原子利用率均为100%)。 请回答下列问题: (1)上述反应①~⑦中属于加成反应的有　　　　(填序号,下同),属于取代反应的有　　。  ②③④ ⑦ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)写出A、B的结构简式:A　　　　　,B　　　　　。C的分子式为　　　　。  解析:分析可知,A为乙炔、B为乙烯,结构简式分别为CH≡CH、CH2==CH2;C为苯甲酸,结构简式为 ,分子式为C7H6O2。 CH≡CH CH2==CH2 C7H6O2 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)写出下列反应的化学方程式: ①　 ; ②　 。 nCH3—CH==CH2 CH2==CH2+HCl→CH3CH2Cl 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 13 14 3 12.某同学为了探究石油的裂解原理和产品的性质,设计了如图的实验装置。该同学在试管①中加入石蜡油和氧化铝、碎瓷片;试管②放在冷水中;试管③中加入酸性KMnO4溶液或溴水。 经测定进入试管③的物质呈气态,其中有机物A为16电子分子,在标准状况下的密度为1.25 g·。请回答下列问题: 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (1)下列有关说法中不正确的是　　　　(填字母)。  A.由石油经过一系列转化后可以得到工业酒精 B.相同质量的有机物A和甲烷完全燃烧后生成的水的质量相同 C.有机物A在一定条件下能与溴化氢发生加成反应 D.试管③中加入酸性KMnO4溶液或溴水,溶液褪色原理相同 BD 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:有机物A的摩尔质量为22.4 L·mo×1.25 g·=28 g·mo,设A的分子式为CxHy,则12x+y=28,6x+y=16,解得x=2,y=4,故A为C2H4。A项,将石油的分馏产品进行裂化、裂解后可得到乙烯,乙烯在一定条件下与H2O发生加成反应可得乙醇,正确;B项,乙烯分子和甲烷分子中氢元素的质量分数不同,相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后生成的水的质量不同,错误;C项,乙烯分子中含有碳碳双键,在一定条件下可与HBr发生加成反应,正确;D项,乙烯与溴水中的Br2反应属于加成反应,与酸性KMnO4溶液反应属于氧化反应,二者本质不同,褪色原理不同,错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)取少量试管②中的液体,滴入盛有少量溴水的试管中,现象为　　　　　 　　,产生该现象的反应类型是 　 　　。  解析:试管②中的液体中含有不饱和烃,滴入盛有少量溴水的试管中,会发生加成反应,从而使溴水褪色。 液体分层,上、下两层均无色 　加成反应 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)请你评价该同学所设计的装置可能存在的问题:_____________　 (写出一点即可)。  解析:乙烯易与溴水和酸性KMnO4溶液反应,会导致装置中的气压迅速下降,发生倒吸。 会发生倒吸 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 高阶思维训练 13.(2024·唐山期末)中科院大连化学物理研究所的研究团队利用多功能催化剂实现了CO2直接加氢制汽油。其转化过程如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.反应①的产物中含有水 B.反应②为化合反应 C.所制得汽油的主要成分是烃的衍生物 D.这种人造汽油用作汽车的燃料时,汽车尾气不含氮氧化物 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 解析:根据质量守恒定律可以判断反应①的产物中含有水,故A正确;反应物CO含有氧元素,而生成物(CH2)n不含有氧元素,所以反应②不可能为化合反应,故B错误;所制得汽油的主要成分是烃,故C错误;氮氧化物的来源是空气中的N2在燃烧产生的高温条件下,N2+O2 2NO,所以这种人造汽油用作汽车的燃料时,与其他燃料一样,汽车尾气中都含有氮氧化物,故D错误。 10 1 2 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 3 14.丁烷催化裂解可按两种方式进行:C4H10 C2H6+C2H4;C4H10 C3H6+CH4,某化学兴趣小组为了测定丁烷裂解气中CH4和C2H6的比例关系,设计实验如图所示: 按图连接好装置后,需进行的实验操作有: 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 ①给D、G装置加热;②检查整套装置的气密性;③排出装置中的空气等。 注:CuO能将烃氧化成CO2和H2O;G后面装置已省略。 (1)这三步操作的先后顺序依次是　　　　(填序号)。  解析:C、F装置用来吸收水蒸气,D装置用来使丁烷催化裂解,E装置用来吸收烯烃,G装置是用来氧化烷烃。(1)实验之前必须检查装置的气密性,丁烷和空气的混合气体在加热时可能发生爆炸,所以要在加热之前通入丁烷以排尽装置中的空气。 ②③① 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (2)简要说明排空气的方法和证明空气已排尽的方法:   解析:C、F装置用来吸收水蒸气,D装置用来使丁烷催化裂解,E装置用来吸收烯烃,G装置是用来氧化烷烃。(2)当装置中的空气排尽之后,从G装置右边导管中出来的气体应是纯净的丁烷。 打开开关K,使丁烷气体流经各装置;从G装置右边导管中收集一小试管气体,用拇指堵住管口移至火焰,若没有听到尖锐的爆鸣声,则证明空气已排尽 。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (3)B装置所起的作用是____________________________________ 　　　 　。  解析:C、F装置用来吸收水蒸气,D装置用来使丁烷催化裂解,E装置用来吸收烯烃,G装置是用来氧化烷烃。(3)实验中通入丁烷的速度不能过快,否则催化裂解反应不充分,B装置是用来观察气体流速的。 通过观察气泡冒出的速度,调节开关K, 控制气流 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (4)假定丁烷完全裂解,若E和F装置的总质量比反应前增加了0.7 g,G装置中固体质量减少了1.76 g,则丁烷的裂解产物中n(CH4)∶n(C2H6)=　　　(假定流经各装置中的气体完全反应)。  解析:C、F装置用来吸收水蒸气,D装置用来使丁烷催化裂解,E装置用来吸收烯烃,G装置是用来氧化烷烃。 1∶1 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3 (4)E和F装置增加的总质量即为吸收的烯烃(C2H4和C3H6)的质量,G装置中固体减少的质量即为反应的CuO中氧元素的质量。由丁烷裂解的两种方式可知,n(CH4)=n(C3H6),n(C2H6)=n(C2H4)。设丁烷的裂解产物中CH4与C2H6的物质的量分别为x、y,根据反应CH4+4CuO CO2+2H2O+4Cu和C2H6+7CuO 2CO2+3H2O+7Cu可知,反应的CuO中共有氧原子的物质的量为(4x+7y)。28y+42x=0.7 g,4x+7y=。联立解得x=y=0.01 mol,所以n(CH4)∶n(C2H6)=1∶1。 $$