内容正文:
第2课时 石油炼制 乙烯
新知探究(一)——石油炼制
1.石油的成分
石油是一种重要的化石燃料,其组成元素主要是碳和氢,同时还含有少量的硫、氧、氮等元素。石油中含多种液态烃,并溶有少量的气态和固态烃。
2.石油的分馏
(1)原理:加热石油时,沸点低的成分先汽化,经冷凝后收集,沸点较高的成分随后汽化、冷凝,这样不断操作,能使沸点不同的成分(馏分)逐步分离出来。这一过程在石油工业中是在分馏塔内进行的,称为石油分馏。
(2)装置
(3)馏分
成分
石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、重油
特点
石油分馏得到的各种馏分都是混合物。各馏分含有沸点相近的若干种烃,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,它们的沸点也逐渐升高
3.石油的裂化
目的
提高石油分馏产品中低沸点的汽油等轻质油的产量和质量
原理
用石油分馏产品中沸点较高的馏分为原料,在加热、加压和催化剂存在条件下,使相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂成相对分子质量较小、沸点较低的烃
举例
十六烷的裂化化学方程式:C16H34C8H18+C8H16
4.石油的裂解
原理
以比裂化更高的温度使石油分馏产物中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短链烃的过程
目的
获得乙烯、丙烯等气态短链烃,为石油化工提供原料
[微点拨] 石油的分馏是物理变化,石油的裂化和裂解是化学变化。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)蒸馏时温度计的水银球应插入液体中。 (×)
(2)冷凝管中冷却水从上口进水下口出水。 (×)
(3)石油的分馏、裂化、裂解均是化学变化。 (×)
(4)裂化是为了获得乙烯、丙烯等气态短链烃。 (×)
(5)裂解是为了提高汽油等轻质油的产量和质量。 (×)
(6)石油分馏得到的馏分是纯净物。 (×)
2.下列关于石油组成的叙述中,正确的是 ( )
A.石油只含碳、氢两种元素,是多种烃的混合物
B.石油化学工业是生产石油产品或化学用品的工业,它的原料是石油
C.石油是液态的物质,只含液态烃
D.石油的大部分是液态烃,其中溶有气态烃和固态烃
解析:选D 石油主要含碳、氢两种元素,还含有少量的硫、氧、氮等元素,故A不选;石油化学工业是用石油产品和石油气(炼厂气、油田气、天然气)做原料来生产化工产品或化学用品的工业,故B不选;石油是液态的物质,大部分是液态烃,同时在液态烃里溶有气态烃和固态烃,故C不选。
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的熔点最低
C.c的平均相对分子质量最大
D.每一种馏分都是纯净物
解析:选C 在分馏塔中,相对分子质量大、熔沸点高的在低出口处冷凝,a、b、c三处,a处出口最高,a的沸点最低,A错误;b处出口在中间,b的熔点介于a、c之间,B错误;c处出口最低,c的沸点最高,c的平均相对分子质量最大,C正确;从分馏塔各个出口出来的馏分仍是混合物,D错误。
4.下列关于石油加工的叙述不正确的是 ( )
A.通过石油分馏可得到乙烯等有机化工原料
B.石油裂化的目的是提高汽油等轻质油的产量和质量
C.石油裂解的原料是石油分馏的产物
D.石油炼制过程包括物理变化和化学变化
解析:选A 石油分馏无法获得乙烯。乙烯只能通过石油裂解加工获取。
5.请回答实验室蒸馏石油的有关问题:
(1)实验室蒸馏石油的正确操作顺序是:
E→ → →A→ → →G。
A.连接接液管
B.装入碎瓷片和石油,塞上带温度计的塞子
C.检查装置气密性
D.连接冷凝管及进出水管
E.在铁架台上放酒精灯,固定好铁圈,放上石棉网
F.固定好蒸馏烧瓶
G.加热
(2)以下是石油蒸馏的装置图,试指出图中有 处错误。
(3)石油分馏得到的各种馏分都是 (填“混合物”或“纯净物”)。
解析:(1)按组装仪器的顺序从下到上、从左到右,连接好装置后,先检验装置气密性,再装入碎瓷片和石油进行蒸馏,即顺序为E→F→D→A→C→B→G。
(2)①温度计水银球的位置错误,应放在蒸馏烧瓶支管口处;②蒸馏烧瓶下没垫石棉网,加热时会受热不均而炸裂;③冷凝管中冷凝水的流向错误,冷水应从下口进,上口出,共有3处错误。
(3)石油分馏得到的各种馏分为烃类物质的混合物。
答案:(1)F D C B (2)3 (3)混合物
新知探究(二) 乙烯
1.乙烯的结构
(1)分子结构的表示方法
分子式
电子式
结构式
结构简式
C2H4
H︰︰︰︰H
CH2CH2
分子
模型
球棍模型
空间填充模型
(2)结构特点
分子结构
空间结构
乙烯为平面结构,2个碳原子和4个氢原子共面
[微点拨] 乙烯的结构简式中碳碳双键不能省略。
2.乙烯的化学性质
实验操作
实验现象
实验结论
酸性高锰酸钾溶液褪色
乙烯可以被酸性高锰酸钾溶液氧化
溴的四氯化
碳溶液褪色
乙烯可以使溴的四氯化碳溶液褪色
(1)氧化反应
(2)加成反应
①乙烯与溴反应的化学方程式为CH2==CH2+Br2→CH2Br—CH2Br。
②CH2==CH2与H2、HCl、H2O反应的化学方程式:
CH2==CH2+H2CH3—CH3,
CH2==CH2+HClCH3CH2Cl,
CH2==CH2+H2OCH3CH2OH。
③加成反应:有机物分子中双键(或三键)连接的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
[微点拨] 乙烯既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色,而乙烷不能。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)乙烯的化学性质比乙烷活泼。 (√)
(2)乙烯双键中的一个键可以断裂,容易发生加成反应和取代反应。 (×)
(3)用燃烧的方法可以区分乙烯和甲烷。 (√)
(4)除去甲烷中的乙烯,可以让气体通入溴的四氯化碳溶液。 (√)
(5)乙烯既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪色,二者原理相同。 (×)
2.关于乙烯的结构,下列说法正确的是 ( )
A.乙烯的电子式为H
B.乙烯的球棍模型为
C.乙烯分子在空间上呈平面结构
D.乙烯的结构简式为CH2CH2
解析:选C 乙烯分子中碳原子间形成的是双键,其电子式为,A项错误;碳原子的半径应比氢原子的半径大,B项错误;乙烯的结构简式为CH2==CH2,D项错误。
3.“化学——我们的生活,我们的未来”。下列有关知识叙述不正确的是 ( )
A.从南方往北方运输水果时,常常将用酸性高锰酸钾溶液浸泡的硅藻土放置在盛放水果的容器中
B.石油是重要的工业原料,被称为“现代工业的血液”
C.乙烯和乙烷都能发生加成反应
D.CH2==CH2与水在一定条件下反应可以制取乙醇
解析:选C 用酸性高锰酸钾溶液浸泡的硅藻土能吸收水果释放的乙烯,A正确;石油是重要的工业原料,被称为“现代工业的血液”,B正确;乙烷不能发生加成反应,C错误;乙烯与水发生加成反应可以制取乙醇,D正确。
4.下列关于乙烯和乙烷的说法中不正确的是 ( )
A.乙烯的结构简式为CH2CH2,乙烷的结构简式为CH3CH3
B.乙烯分子中所有原子处于同一平面上,乙烷分子则为立体结构,原子不都在同一平面上
C.乙烯分子中含有碳碳双键,乙烷分子中含有碳碳单键,双键不如单键稳定,导致乙烯的性质比乙烷活泼
D.乙烯分子中因含有不饱和键,导致乙烯能使酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色
解析:选A 乙烯的结构简式为CH2CH2。乙烯分子中的碳碳双键易断裂,导致乙烯比乙烷活泼,乙烷中的碳碳单键稳定,致使乙烷不能使酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。
5.某学校化学兴趣小组的同学学习乙烯后对乙烯的催熟作用产生了浓厚的兴趣。他们积极思考,想要利用实验室中的药品进行验证。可以选用的药品有乙烯、KMnO4固体、青苹果。实验设计如下:
实验1:集气瓶中放入青苹果,在空气中盖上玻璃片;
实验2:集气瓶中放入青苹果,通入一定量的乙烯;
实验3:集气瓶中放入青苹果,瓶底放少量KMnO4固体,通入一定量的乙烯;
实验4:集气瓶中放入青苹果,瓶底放少量KMnO4固体。
(1)根据所学知识预测4个实验中青苹果成熟最快的是 ,成熟最慢的是 。
(2)思考实验中KMnO4固体的作用是什么?
答案:(1)实验2 实验4
(2)与乙烯反应,通过乙烯减少后青苹果的成熟时间变长,证明乙烯有催熟作用。
新知探究(三)——不饱和烃、乙炔
1.饱和烃与不饱和烃:烷烃是饱和的碳氢化合物。碳原子所结合的氢原子数小于饱和烃里的氢原子数的碳氢化合物属于不饱和烃。不饱和烃除了含有碳碳双键的烯烃外,还有含碳碳三键的炔烃。
2.乙炔
(1)乙炔的分子结构
分子式
电子式
结构式
C2H2
H∶C︙︙C∶H
H—C≡C—H
结构简式
球棍模型
空间填充模型
CH≡CH
(2)乙炔的化学性质
①氧化反应
②乙炔的加成反应
加成反应是不饱和碳碳键所具有的特征反应,乙炔也可以发生加成反应。例如,乙炔与足量溴的四氯化碳溶液反应
[微点拨] ①不饱和烃是相对于烷烃而言,氢原子数也是以烷烃的氢原子数为标准。
②乙炔中碳碳三键中两个易断裂,所以一个三键能和两个溴分子发生加成反应。
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)利用酸性高锰酸钾溶液可以氧化乙炔。 (√)
(2)乙炔分子的4个原子在一条直线上。 (√)
(3)乙炔的结构简式为CHCH。 (×)
(4)根据燃烧时的现象,可以区分乙烷、乙烯、乙炔三种气体。 (√)
2.下列有关乙烯、乙烷、乙炔的叙述正确的是 ( )
A.乙炔不能使溴水褪色
B.乙烯分子里碳、氢原子都处在同一平面上,而乙烷分子里的碳、氢原子不都处在同一平面上
C.乙烯、乙烷、乙炔都能在空气中燃烧而被氧气氧化,具有强还原性,所以它们也能被强氧化剂酸性高锰酸钾溶液氧化
D.乙烯、乙炔易发生加成反应,乙烷能发生取代反应和加成反应
解析:选B 乙炔能与溴发生加成反应,使溴水褪色,A错误;乙烯分子中6个原子共平面,乙烷分子中8个原子不共平面,B正确;乙烷能在氧气中燃烧,但不能被KMnO4(H+)溶液氧化,C错误;乙烷不能发生加成反应,D错误。
3.下列能证明乙炔分子中含有碳碳三键的是 ( )
A.乙炔能使溴水褪色
B.乙炔能使酸性KMnO4溶液褪色
C.乙炔可以和HCl气体加成
D.1 mol乙炔可以和2 mol氢气发生加成反应
解析:选D 碳碳三键不稳定,其中有2个碳碳键易断裂,故加成时乙炔和氢气的物质的量之比为1∶2;而前三项只能证明乙炔分子含有不饱和键,但不能证明不饱和的程度。
4.(2025·盐城中学月考)下列关于乙炔性质的叙述中,既不同于乙烯又不同于乙烷的是 ( )
A.能燃烧生成二氧化碳和水
B.能发生加成反应
C.能使酸性KMnO4溶液褪色
D.能与氯化氢反应生成氯乙烯
解析:选D 乙烷、乙烯、乙炔均能燃烧生成二氧化碳和水;乙烯、乙炔中均含有碳碳不饱和键,既能与Br2、H2等物质发生加成反应,又能被酸性KMnO4溶液氧化,使酸性KMnO4溶液褪色;乙炔能与氯化氢加成生成氯乙烯,乙烷与氯化氢不反应,乙烯与氯化氢加成生成氯乙烷,故选项D符合题意。
5.用乙炔为原料制取CH2BrCHBrCl,可行的反应途径是 ( )
A.先加Cl2,再加Br2 B.先加Cl2,再加HBr
C.先加HCl,再加HBr D.先加HCl,再加Br2
解析:选D 分析知CH2BrCHBrCl比CH≡CH多了HCl和Br2,故设计合成路线如下:
CH≡CHCH2CHClCH2BrCHBrCl或CH≡CH
CHBr==CHBrCH2BrCHBrCl,故D正确。
学科网(北京)股份有限公司
$