3.1.2 脂肪烃与石油化工 导学案 2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2020）选择性必修3

3.1 课时2 脂肪烃与石油化工 【学习目标】 1.能从化学角度描述石油的分馏、石油的裂化与裂解等石油炼制的基本工艺,说明脂肪烃、芳香烃与石油化工的关系。 2.通过联系实际,认识石油产品在生产生活中的应用。能从绿色发展视角对石油化工工艺进行评估。 3.理解并应用烃的燃烧规律。 【合作探究】 石油化学工业是国民经济的重要支柱之一,它是以石油和天然气为原料,生产石油产品和石油化工产品的工业。石油经过炼制可以得到石油产品,主要包括各种燃料油、润滑油以及液化石油气、石油焦炭、石蜡、沥青等。对一些石油产品进行进一步或多步化学加工可以获得石油化工产品,主要包括乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯等基本化工原料以及大约200多种有机化工原料和合成原料等。 　石油化工 1.石油的成分 主要是由气态烃、　　　　　　和固态烃组成的混合物。其成分主要是　　　　　和环烷烃,有的含　　　　　。 2.石油的分馏 (1)原理:利用烷烃　　的不同,对石油加热,使其汽化,然后再按沸点的不同,分离出不同的馏分。 (2)分类: ①　　　　　:可得到碳原子数较少、沸点较低的石油气、汽油、煤油、轻柴油等馏分。 ②　　　　　:可得到重柴油、润滑油、石蜡、燃料油等馏分。 3.石油的裂化 (1)原理:使　　　　　的烃在高温下反应生成　　　　的烃的方法。属于　　　　变化。 (2)目的:提高　　　　　　　　　　的产量。 (3)分类:热裂化和催化裂化。 4.石油的裂解 (1)原理:同裂化原理相同,由轻质油生产　　　　,又称深度裂化。 (2)目的:得到以乙烯、丙烯、丁二烯为主的短链不饱和烃。 5.石油的催化重整 催化重整是获得　　　　的主要途径。 6.环境保护 对于石油化工,科学家正在积极探索“　　　、　　　”的绿色化学工艺。 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 下列液体分别和溴水混合并充分振荡,静置后分为两层,且水层、油层均为无色的是(　　)。 A.裂化汽油　 B.四氯化碳　 C.NaOH溶液　 D.直馏汽油 归纳总结 1.石油的加工及主要产品 分类 主要产品 分馏 常压分馏 石油气、汽油、煤油、柴油等 减压分馏 润滑油、石蜡等 裂化 热裂化、催化裂化 轻质油、气态烃 裂解 — 气态烃 催化重整 — 芳香烃 2.石油加工工艺中除石油分馏外都属于化学变化。 3.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。 训练1　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.蒸馏 B.分馏 C.裂解 D.催化裂化 训练2　对图示“石蜡油(液态烷烃混合物)催化分解”的实验说法不正确的是(　　)。 A.碎瓷片作催化剂 B.酸性高锰酸钾溶液褪色 C.石蜡油分解产生的不饱和烃一定是乙烯 D.若试管中盛放溴的四氯化碳溶液,发生的是加成反应 　烃的燃烧规律 1.烃完全燃烧前后气体体积变化规律 烃完全燃烧的通式: CxHy+O2xCO2+H2O (1)燃烧后温度高于100 ℃,即水为气态时ΔV=V后-V前=-1。 ①y=4时,ΔV=0,反应后气体总体积不变(y=4的烃有甲烷、乙烯、丙炔等); ②y>4时,ΔV>0,反应后气体总体积增大; ③y<4时,ΔV<0,反应后气体总体积减小。 (2)燃烧后温度低于100 ℃,即水为液态时ΔV=V前-V后=1+,总体积减小。 2.烃完全燃烧时耗氧量规律 (1)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时,其耗氧量的大小取决于的值,其值越大,耗氧量越多。 (2)等质量的烃完全燃烧,其耗氧量大小取决于该烃分子中氢的质量分数,其值越大,耗氧量越多。 (3)最简式相同的烃,不论它们以何种比例混合,只要总质量一定,完全燃烧时所消耗的氧气为定值。 两种气态烃以任意比例混合,在105 ℃时,1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体的体积仍是10 L。下列各组混合烃中,不符合此条件的是(　　)。 A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H4 C.C2H4、C3H4　 D.C2H2、C3H6 等质量的下列各烃分别完全燃烧,耗O2量最少的是(　　)。 A.C3H8 B.CH4 C.C2H2 D.C2H4 方法技巧 1.烃完全燃烧时,无论水是气态还是液态,燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中的碳原子数无关。 2.若烃分子的组成中碳、氢原子个数比为1∶2,则完全燃烧后生成的二氧化碳和水的物质的量相等。 训练3　分子式为CH4、C2H4、C2H2、C6H6、C5H10的烃。 (1)质量相同时,耗氧量最多的是　　　　(填分子式,下同),生成CO2最多的是　　　　,生成H2O最多的是　　　　。 (2)物质的量相同时,耗氧量最多的是　　　　,生成CO2最多的是　　　　,生成H2O最多的是　　　　。 (3)与同质量丙烯生成CO2的量一定相等的是　　　　,比丙烯生成CO2多的是　　　　,比丙烯生成CO2少的是　　　　。 (4)在足量O2中燃烧,恢复到原状况(120℃),混合气体总体积大于原混合气体的是　　　　　,混合气体总体积等于原混合气体的是　　 　,混合气体总体积小于原混合气体的是　　　　。 训练4　下列各组中的两种物质各1 mol,分别燃烧时,需要氧气的量相等的是(　　)。 ①乙烯、乙醇　②乙烯、乙烷　③ 正丁烷、异丁烷 ④ 苯、苯甲酸　⑤乙炔、乙醛 A. ①④⑤　 B.②③⑤　 C.①②③④⑤　 D.①③④⑤ 课堂小结 【随堂检测】 1.石油是一种重要能源,人类正面临着石油短缺、油价上涨的困扰。以下解决能源问题的方法不当的是(　　)。 A.用木材作燃料　 B.用液氢替代汽油　 C.开发风能　 D.开发地热能 2.下列物质不能用于萃取溴水中的溴的是(　　)。 ①直馏汽油　②裂化汽油　③酒精　④己烷 A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 3.下列有关石油加工的叙述中,不正确的是(　　)。 A.石油分馏所得的馏分仍是混合物 B.石油裂化的原料是石油分馏产品,包括石油气 C.石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油 D.石油裂解的原料是石油分馏产品,包括石油气 4.石油主要由烷烃、环烷烃和各种芳香烃组成,石油通过分馏、裂化可得直馏汽油和裂化汽油。现有直馏汽油和裂化汽油各一瓶。 (1)请从下列试剂中选择最合理的试剂予以区别。所选试剂是　　　　(填字母)。 A.NaOH溶液　　B.乙醇　　C.溴水 (2)加入所选试剂后,直馏汽油中观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　,裂化汽油中观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。 参考答案 合作探究·提素养 任务1　石油化工 新知生成 1.液态烃　烷烃　芳香烃 2.(1)沸点　(2)常压分馏　减压分馏 3.(1)长碳链　短碳链　化学　(2)汽油、煤油等轻质油 4.(1)气态烯烃　5.芳香烃　6.全合成　零排放 核心突破 例1　D　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,D项错误。 例2　A　解析　裂化汽油含有不饱和烃,和溴水发生加成反应生成无色不溶于水的物质,所以分层,水层、油层均为无色,所以A项正确。四氯化碳萃取溴,水层为无色,有机层为橙红色,B 项错误;Br2和NaOH溶液反应,生成NaBr和NaBrO,液体无色不分层,C项错误;直馏汽油与溴不反应,可萃取溴,水层为无色,油层为橙红色,D项错误。 训练1　D　解析　分馏可得到汽油、煤油、柴油、沥青等,裂解主要得到乙烯、丙烯,裂化是把碳链长的碳原子多的变成碳链短的碳原子少的烃,主要目的是提高轻质液体燃料的产量和质量。 训练2　C　解析　该实验中碎瓷片作催化剂,A项正确;裂解反应生成短链、气态的烷烃和烯烃,烯烃可与高锰酸钾发生氧化还原反应而使高锰酸钾溶液褪色,B项正确;石蜡油经催化裂解后获得小分子的烷烃和烯烃混合物,但烯烃不一定指的是乙烯,C项错误;不饱和烯烃可以与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,D项正确。 任务2　烃的燃烧规律 新知生成 核心突破 例3　D　解析　据题意,T>100 ℃(水为气态),在此状况下气态烃充分燃烧,混合气体的总体积始终为10 L(未变),即ΔV=0,故两种气态烃分子中的平均氢原子数为4;又因为两种气态烃是以任意比例混合的,故两种烃分子中含氢原子数均为4。 例4　C　解析　等质量的烃完全燃烧,其耗氧量大小取决于该烃分子中氢的质量分数,其值越小,耗O2量越少,C2H2中氢的质量分数最小,耗O2量最少。 训练3　(1)CH4 　C2H2、C6H6 　CH4　(2)C6H6、C5H10　C6H6　C5H10　(3)C2H4、C5H10　C2H2、C6H6 　CH4 (4)C6H6、C5H10　CH4、C2H4　C2H2 解析　(2)物质的量一定时,值越大,耗氧越多,x越大生成CO2越多,y越大生成H2O越多。(3)烯烃的C%一定,生成CO2的量一定相等的是烯烃,多的是炔烃,少的是烷烃。(4)120 ℃燃烧前后体积不变的是氢原子数为4的烃,大于4体积变大,小于4体积变小。 训练4　D　解析　①乙醇的分子组成可表示为C2H4(H2O),所以1 mol乙醇就是1 mol C2H4的消耗氧气的量,二者相等;②乙烯和乙烷碳原子数相等,分子组成中氢原子越多消耗氧气的量越多,所以1 mol乙烯和乙烷耗氧量不同,后者大于前者;③正丁烷和异丁烷是同分异松体,分子式相同,所以1 mol物质完全燃烧耗氧量相同;④苯甲酸可以表示为C6H6(CO2),所以两者耗氧量完全相同;⑤乙醛可以表示为C2H2(H2O),所以两者耗氧量完全相同。 随堂检测·精评价 1.A　解析　化石能源不能再生,乱砍伐树林,不仅导致水土流失、温室效应加剧,而且破坏生态环境,弊大于利,只有开发新能源,利用绿色能源才是正道。 2.B　解析　裂化汽油含有烯烃等可以与溴发生加成反应,酒精与水互溶,二者均不可萃取溴水中的溴,B项正确。 3.B　解析　石油裂化的主要目的是获得更多汽油等轻质油,原料是重油,不包括石油气。 4.(1)C　(2)液体分层,溴水褪色,上层油层呈橙色　分层,油层、水层均无色 解析　(2)汽油可萃取溴,裂化汽油中含有不饱和链烃,可与溴发生加成反应生成无色溴代烃。 学科网（北京）股份有限公司 $$