《典型化工工艺》专题一 烃类热裂解-（举一反三考点练）讲义

山东省《典型化工工艺》 举一反三考点练 专题一 烃类热裂解-讲义 1.掌握烷烃的脱氢与断键。 2.理解反应趋向性的影响因素。 知识点一 热裂解过程的化学反应 烃类热裂解是高分子量的石油系烃类原料经高温作用，使烃类分子发生碳链断裂或脱氢反应，生成分子量较小的烃类，制取乙烯、丙烯、丁二烯和芳香烃等产品的化学过程。 烃类热裂解包括一次反应、二次反应： 一次反应：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的主反应（生成目的产物） 二次反应：由一次反应生成物如乙烯、丙烯进一步反应生成焦或炭。 (单项选择题) 以下关于热裂解反应的操作，不正确的是的有（ ） A. 不使用催化剂，仅仅高温隔绝氧气就可以进行裂解 B. 可以制取多种烯烃以及芳香烃 C. 生成的乙烯是石油化工行业的发展标志 D. 要采取高温降压措施来提高二次反应的产量 【答案】D 【解析】二次反应为副反应，可能生成焦或炭以至于堵塞管路发生危险，所以裂解生产中要降低二次反应的发生率。所以 D 选项错误。 1.(单项选择题) 热裂解为自由基反应，其机理不包括以下哪个步骤（ ） A. 链引发 B.链增长 C. 链终止 D. 链转移 【答案】D 【解析】自由基基元反应机理包括链引发、链增长、链终止。链转移为副反应 2.烃类热裂解的主要目的是生成以下哪种产物？（ ） A. 焦或炭 B. 乙烯、丙烯等低分子量烃类 C. 高分子量烃类 D. 水和二氧化碳 【答案】B 【解析】烃类热裂解的主要目的是生成乙烯、丙烯等低分子量的烃类，这些是重要的化工原料。 3.烃类热裂解过程中，一次反应和二次反应的区别在于：（ ） A. 一次反应生成焦或炭，二次反应生成乙烯和丙烯 B. 一次反应生成乙烯和丙烯，二次反应生成焦或炭 C. 一次反应和二次反应都生成乙烯和丙烯 D. 一次反应和二次反应都生成焦或炭 【答案】B 【解析】一次反应是生成乙烯和丙烯的主反应，而二次反应是由一次反应生成的产物进一步反应生成焦或炭。 1.(判断题) 热裂解所有产物都需要纯化。（ ） 【答案】× 【解析】二次反应的产物如焦或碳为副反应产物，需要及时去除否则堵塞管路影响产率。 2.(填空题) 烃类热裂解的生成物都有______、______以及___________等。 【答案】乙烯、丙烯、以及芳香烃等（丁二烯） 【要点】考查热裂解生成物种类。 3.(填空题) _____产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。 【答案】乙烯 【要点】考查化工发展水平标志。 4.(选择题)烃类热裂解过程中，以下哪种反应不利于目标产物的生成？（ ） A. 碳链断裂 B. 脱氢反应 C. 二次反应 D. 一次反应 【答案】C 【解析】二次反应会导致产物的收率降低，生成焦或炭，不利于目标产物的生成。 烃类热裂解笼统概括为一次反应和二次反应，本质为化学键断裂。 提高一次反应发生率，避免二次反应进行。 知识点二 成键断键的趋向性 各类烃一次反应本质为化学键断裂的过程，如脱氢反应为C-H键断裂，断键反应为C-C键断裂。 断键规律：①同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，故断链比脱氢容易②相对热稳定性随碳链的增长而较低，故碳链越长越容易断链。③脱氢与烷烃分子结构有关，脱氢能力大小为叔氢>仲氢>伯氢。④带支链烃的C-C或C-H键能比直链烃的C-C或C-H键能小，易断裂，故有支链的烃易裂解或脱氢。 (单项选择题)下列关于断键规律，正确的是（ ） A.同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，故脱氢比断链容易 B.相对热稳定性随碳链的增长而提升，故碳链越长越不容易断链。 C.脱氢与烷烃分子结构有关，脱氢能力大小为叔氢>仲氢>伯氢。 D.带支链烃的C-C或C-H键能比直链烃的C-C或C-H键能大，易断裂，故有支链的烃易裂解或脱氢。 【答案】C 【解析】A同碳原子数的烷烃，C-H键能大于C-C键能，故断链比脱氢容易B相对热稳定性随碳链的增长而较低，故碳链越长越容易断链。C脱氢与烷烃分子结构有关，脱氢能力大小为叔氢>仲氢>伯氢。D带支链烃的C-C或C-H键能比直链烃的C-C或C-H键能小，易断裂，故有支链的烃易裂解或脱氢。故C正确 1.在烃类热裂解过程中，以下哪种烃更容易发生断链反应？（ ） A. 甲烷（CH₄） B. 乙烷（C₂H₆） C. 丙烷（C₃H₈） D. 正丁烷（C₄H₁₀） 【答案】D.正丁烷（C₄H₁₀） 【解析】根据断键规律②，相对热稳定性随碳链的增长而降低，碳链越长越容易断链。正丁烷的碳链长度最长，因此最容易发生断链反应。 2.在烃类热裂解过程中，以下哪种氢原子的脱氢能力最强？（ ） A. 甲烷中的伯氢 B. 乙烷中的伯氢 C. 丙烷中的叔氢 D. 丁烷中的仲氢 【答案】C丙烷中的叔氢。 【解析】根据断键规律③，脱氢能力大小为叔氢 > 仲氢 > 伯氢。丙烷中的叔氢脱氢能力最强，因此在热裂解过程中更容易发生脱氢反应。 3在烃类热裂解过程中，以下哪种烃更容易发生裂解或脱氢反应？（ ） A. 正己烷（C₆H₁₄） B. 2 - 甲基戊烷（C₆H₁₄，带支链） C. 环己烷（C₆H₁₂） D. 苯（C₆H₆） 【答案】B.2 - 甲基戊烷（C₆H₁₄，带支链）。 【解析】根据断键规律④，带支链烃的 C - C 或 C - H 键能比直链烃的小，易断裂，故有支链的烃容易裂解或脱氢。2 - 甲基戊烷带有支链，其 C - C 键和 C - H 键能较小，因此更容易发生裂解或脱氢反应 1.对于同碳原子数的正己烷和 2 - 甲基戊烷，在热解条件下， 更容易发生断链反应？ 【答案】2 - 甲基戊烷 【解析】因为 2 - 甲基戊烷带有支链，其 C-C 键能比直链的正己烷的小，根据断键规律，带支链的烃更容易断链，所以2 - 甲基戊烷比正己烷更容易发生断链反应 2.正丁烷和异丁烷， 更容易脱氢？正丁烷、异丁烷。 【答案】异丁烷 【解析】异丁烷分子中存在叔碳原子，其叔氢的脱氢能力比正丁烷中所有的伯氢的脱氢能力强，根据脱氢能力大小为叔氢 > 仲氢 > 伯氢的规律，所以异丁烷更容易脱氢。 3.下列烷烃中，最容易脱氢的是（ ）。 A. 甲烷 B. 乙烷 C. 异丁烷 D. 正丁烷 【答案】C 【解析】因为异丁烷分子中有叔氢，脱氢能力最强。 4.碳原子数相同的一组烷烃，在热解时，哪种结构的烷烃相对热稳定性最差？（ ） A. 直链烷烃 B. 带一个支链的烷烃 C. 带两个支链的烷烃 D. 带多于两个支链的烷烃 【答案】A 【解析】直链烷烃相对热稳定性最差，碳链越长越容易断链。 同碳原子数，断链比脱氢容易。 相对稳定性，碳链越长越容易断键。 烷烃分子结构中，脱氢能力叔氢>仲氢>伯氢  带支链烷烃易断键或脱氢。 知识点三 热裂解特点 烃类热裂解过程的特点： 1.强吸热反应，高温进行：烃类热裂解是一个强吸热反应，需要在高温条件下进行，反应温度一般在750℃以上。 2.存在二次反应烃类热裂解过程中存在二次反应，为了避免二次反应的发生，需要控制停留时间很短，同时烃的分压要低。 3.产物复杂裂解反应的产物是复杂的混合物，除了氢和气态烃外，还可能生成固态焦 4.供热方式：裂解反应需要供热，供热方式分为直接供热和间接供热。 关于烃类热裂解过程的特点，以下说法正确的是（ ） A. 烃类热裂解是放热反应，通常在低温（500℃以下）进行，以减少副反应的发生。 B. 热裂解过程中需严格控制停留时间，降低烃分压，以避免二次反应生成焦炭等副产物。 C. 裂解产物成分单一，主要是甲烷和氢气，几乎不生成固态焦炭。 D. 裂解反应只能通过直接燃烧燃料的方式供热，无法采用间接加热方式。 【答案】B 【解析】A错误：烃类热裂解是强吸热反应，需在高温（通常750℃以上）进行。B正确：为避免二次反应（如结焦），需短停留时间和低烃分压。C错误：裂解产物复杂，包括气态烃、氢气和固态焦炭等。D错误：供热方式可以是直接（如燃烧燃料）或间接（如高温烟道气、熔盐、电加热等）。 1.烃类热裂解过程中，为了避免二次反应的发生，应采取以下哪种措施？（ ） A. 增加停留时间，提高烃的分压 B. 增加停留时间，降低烃的分压 C. 减少停留时间，提高烃的分压 D. 减少停留时间，降低烃的分压 【答案】D 【解析】选项A：错误。增加停留时间和提高烃的分压会促进二次反应的发生。 选项B：错误。增加停留时间不利于减少二次反应。选项C：错误。提高烃的分压会增加二次反应的概率。 选项D：正确。减少停留时间和降低烃的分压可以有效减少二次反应的发生。 2.烃类热裂解反应的供热方式包括以下哪两种？（ ） A. 直接供热和间接供热 B. 电供热和化学供热 C. 热风供热和蒸汽供热 D. 太阳能供热和风能供热 【答案】A 【解析】选项A：正确。烃类热裂解反应的供热方式分为直接供热和间接供热。选项B：错误。电供热和化学供热不是烃类热裂解的主要供热方式。选项C：错误。热风供热和蒸汽供热是供热方式的一部分，但不全面。选项D：错误。太阳能供热和风能供热不是烃类热裂解的常规供热方式。 3烃类热裂解反应的产物包括以下哪些？（ ） A. 氢气、气态烃、固态焦 B. 氢气、气态烃、液态水 C. 氢气、固态焦、液态烃 D. 气态烃、液态烃、固态焦 【答案】A 【解析】选项A：正确。烃类热裂解反应的产物包括氢气、气态烃和固态焦。选项B：错误。液态水不是烃类热裂解的主要产物。选项C：错误。液态烃不是烃类热裂解的主要产物。选项D：错误。液态烃不是烃类热裂解的主要产物。 1烃类热裂解反应的温度通常需要达到多少度以上？（ ） A. 500℃ B. 750℃ C. 1000℃ D. 1200℃ 【答案】B 【解析】选项A：错误。500℃不足以驱动烃类热裂解反应。 选项B：正确。烃类热裂解反应通常需要在750℃以上进行。 选项C：错误。虽然1000℃可以用于裂解反应，但750℃以上即可满足基本要求。 选项D：错误。1200℃虽然可以用于裂解反应，但不是最低要求。 2.：在烃类热裂解过程中，控制停留时间很短的主要目的是什么？（ ） A. 提高反应速度 B. 减少二次反应 C. 增加产物的多样性 D. 降低能耗 【答案】B 【解析】选项A：错误。控制停留时间很短主要是为了减少二次反应，而不是提高反应速度。 选项B：正确。控制停留时间很短可以减少二次反应的发生，从而提高目标产物的收率。 选项C：错误。控制停留时间很短是为了减少副产物的生成，而不是增加产物的多样性。 选项D：错误。控制停留时间很短主要是为了减少二次反应，而不是降低能耗。 3.烃类热裂解反应的产物中，除了氢气和气态烃外，还可能生成什么？（ ） A. 液态水 B. 固态焦 C. 液态烃 D. 气态氧 【答案】B 【解析】选项A：错误。液态水不是烃类热裂解的主要产物。选项B：正确。烃类热裂解反应的产物中可能生成固态焦。选项C：错误。液态烃不是烃类热裂解的主要产物。选项D：错误。气态氧不是烃类热裂解的产物。 4.在烃类热裂解过程中，直接供热和间接供热的主要区别是什么？（ ） A. 直接供热效率更高，但设备要求更高 B. 直接供热效率更低，但设备要求更低 C. 间接供热效率更高，但设备要求更高 D. 间接供热效率更低，但设备要求更低 【答案】A 【解析】选项A：正确。直接供热效率更高，但设备要求更高，需要耐高温和耐腐蚀的材料。 选项B：错误。直接供热效率更高，而不是更低。 选项C：错误。间接供热效率通常较低，而不是更高。 选项D：错误。间接供热效率较低，但设备要求不一定更低，只是相对简单。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$