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导学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 从化石燃料中获取有机化合物导学案，共8页。学案主要包含了从天然气，乙烯等内容，欢迎下载使用。
课时1 化石燃料 乙烯


目标与素养：1.了解天然气、煤、石油等化石燃料的成分及用途。(科学态度与社会责任)2.掌握乙烯的性质和重要应用，进一步理解结构与性质的关系。(宏观辨识与微观探析)








一、从天然气、石油和煤中获取燃料


1．天然气和煤直接用作燃料


(1)天然气


①主要成分：甲烷。


②用途：a.优良的气体燃料，CH4燃烧的方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。


b．化工原料，如CH4可与Cl2发生取代反应制取多种卤代烃。


(2)煤


①成分：有机化合物和无机物组成的复杂混合物。含有碳、氢、氧、氮、硫等元素。


②用途：a.燃料，但直接烧煤会带来大量的大气污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。


b．提取化工原料。


2．从石油中获取燃料和化工原料


(1)石油的成分：石油是由分子中含不同数目碳原子的烷烃、环烷烃等组成的复杂混合物。碳、氢两元素在石油中的质量分数之和高达98%。


(2)石油的炼制


二、乙烯


1．物理性质


2.化学性质


(1)氧化反应





(2)加成反应


①概念：有机化合物分子中双键上的碳原子与其他原子(或原子团)直接结合生成新的化合物分子的反应。


②乙烯的加成反应





有关反应的化学方程式为





3．用途


乙烯是重要的有机化工基础原料，乙烯的产量被用作衡量一个国家石油化工产业发展水平的标志。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)石油、煤、天然气、可燃冰、植物油都属于化石燃料。


( )


(2)石油的分馏是化学变化。( )


(3)石油裂化的目的是得到气态短链烃。( )


(4)乙烯完全燃烧生成水和二氧化碳的物质的量相等。( )


(5)乙烯可与盐酸发生加成反应。( )


[答案](1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×


2．石油炼制过程中，既能提高汽油的产量又能提高汽油的质量的方法是( )


A．常压分馏 B．减压分馏


C．裂解 D．裂化


[答案] D


3．下列关于乙烯的说法正确的是( )


A．乙烯的分子式可写成(CH2)2


B．乙烯的最简式为CHCH


C．乙烯易发生加成反应


D．乙烯的结构简式为CH2CH2


C [乙烯的分子式为C2H4，最简式为CH2，结构简式为CH2===CH2，双键不能省略。]





1.石油炼制的工艺流程简图





2．直馏汽油和裂化汽油的区别


[素养养成]


变化观念：认识石油的炼制


(1)外界压强越小，物质的沸点就越低，而使本应要很高温度才能沸腾的馏分，在较低温度下就可以沸腾，从而得到高沸点馏分。一方面降低生产成本，另一方面可降低常压分馏中发生炭化的可能性。


(2)石油的裂化和裂解均属于烷烃的分解反应，且裂解就是深度裂化，采用的温度比裂化的温度更高。


(3)烷烃的分解反应中生成烯烃，因此裂化汽油的成分中含有烯烃，能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。


【典例1】 下列说法错误的是( )


A．石油中含有C5～C12的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油


B．含C18以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油


C．石油裂解是为了获得更多的汽油


D．汽油、煤油、柴油都是由烃组成的混合物


C [A项中石油主要由液态烃组成，也溶有少量气态烃和固态烃。石油中含有C5～C12的烷烃，因此通过石油的分馏就可以得到汽油、煤油等分馏产品；B项中含C18以上的固态烷烃利用率低，交通运输业需要更多的燃料油，重油中长链烃分子断裂就可以得到汽油，使长链烃分子断裂为C5～C12的烷烃的过程可采用催化裂化的方法；C项中石油裂解属于深度裂化，采用的温度比裂化更高，长链烃分子断裂程度大，裂解的目的不是生产更多的汽油，而是获得大量的石油化工原料；D项中石油主要是由烃组成的混合物，石油的分馏产品汽油、煤油、柴油等仍是由烃组成的混合物。]





若用汽油作卤素单质的萃取剂，是用裂化汽油还是直馏汽油？为什么？


[答案] 直馏汽油。因为裂化汽油的制备原理是利用烷烃的分解反应，在此过程中生成烯烃，能与卤素单质发生加成反应。





1．下列关于石油加工的叙述中，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产物，包括石油气


D．石油炼制过程包括物理过程和化学过程


A [石油分馏无法获得短链不饱和烃。乙烯只能通过石油裂解加工获取。]





1.取代反应、加成反应的比较


2.乙烯与乙烷的鉴别


方法一：将两种气体分别通入溴水(或溴的四氯化碳溶液)中：溶液褪色者为乙烯，溶液不褪色者为乙烷。


方法二：将两种气体分别通入酸性KMnO4溶液中：溶液褪色者为乙烯，溶液不褪色者为乙烷。


方法三：点燃两种气体，火焰较明亮，有黑烟者为乙烯，另一种为乙烷。


3．除去乙烷中的乙烯的方法


将混合气体通过盛溴水的洗气瓶，如图所示。





【典例2】 能证明乙烯分子里含有一个碳碳双键的事实的是( )


A．乙烯分子里碳氢原子个数比为1∶2


B．乙烯完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量相等


C．乙烯容易与溴水发生加成反应，且1 ml乙烯完全加成需要消耗1 ml溴单质


D．乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色


C [分子里含有一个碳碳双键时，1 ml该分子只能与1 ml氢气或1 ml卤素单质加成。]





2．既可以用来鉴别乙烯和乙烷，又可以用来除去乙烷中混有的少量乙烯的最佳方法是( )


A．混合气体通过盛水的洗气瓶


B．混合气体通过装有过量溴水的洗气瓶


C．混合气体和过量H2混合


D．混合气体通过酸性KMnO4溶液


B [水既不能鉴别也不能除去乙烷中的乙烯；利用H2不能鉴别乙烯和乙烷，乙烯与氢气在一定条件下反应生成乙烷，但H2的量不好控制；酸性KMnO4溶液可用于鉴别乙烷和乙烯，但不能用于除去乙烷中的乙烯，因为酸性KMnO4会将乙烯氧化生成CO2，引入新的杂质；溴水与乙烷不反应，与乙烯可发生加成反应而褪色，既可以鉴别乙烯和乙烷，又可以除去乙烷中的乙烯。]





1．下列说法不正确的是( )


A．石油有固定的沸点，所以可以进行分馏


B．将含有碳原子数较多的烃经过裂化可以得到汽油


C．石油的分馏所得的各馏分是混合物


D．石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量


A [石油属于混合物，没有固定的沸点。]


2．下列说法不正确的是( )


eq \x(石油)eq \(――→,\s\up14(①))eq \x(分馏产品)eq \(――→,\s\up14(②))eq \x(乙烯)eq \(――→,\s\up14(③))eq \x(1，2­二溴乙烷)


A．石油是由烃组成的混合物


B．①主要发生物理变化


C．②是石油的裂化、裂解


D．③属于取代反应


D [乙烯与Br2发生加成反应生成1,2­二溴乙烷。]


3．制取一氯乙烷最好采用的方法是( )


A．乙烷和氯气反应


B．乙烯和氯气反应


C．乙烯和氯化氢反应


D．乙烯和氢气反应后再和氯气反应


C [乙烯和氯化氢反应的唯一产物是一氯乙烷，没有副产物。]


4．下列有关乙烯化学性质的说法，错误的是( )


A．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是由于乙烯发生了氧化反应


B．乙烯可在氧气中燃烧，该反应属于乙烯的氧化反应


C．乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色，该反应属于加成反应


D．将乙烯通入溴水中，反应后得到均一、透明的液体


D [A项，乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，是由于乙烯发生了氧化反应，正确；B项，乙烯可在氧气中燃烧，该反应属于乙烯的氧化反应，正确；C项，乙烯与溴发生加成反应，使溴的四氯化碳溶液褪色，正确；D项，乙烯与溴水发生加成反应，生成的溴乙烷是油状液体，溶液分层，错误。]


5．写出下面各步反应的化学方程式，并注明所需条件：





(1) ；


(2) ；


(3) ；


(4) 。


[解析] 乙烯分子中含碳碳双键，能与H2、HBr、Br2、H2O等发生加成反应。





分馏
裂化
裂解
原理
用加热和冷凝的方法把石油分离成沸点范围不同的产物
把相对分子质量大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃
把石油产品中相对分子质量较大的烃分解成乙烯、丙烯等小分子烃
主要原料
原油
重油
石油分馏产品(包括石油气)
目的
将原油分离成不同沸点范围的产物
提高轻质液体燃料的产量和质量
得到气态短链烃
主要变化类型
物理变化
化学变化
化学变化
主要产物
石油气、汽油、煤油、柴油、重油等
汽油等轻质燃油
乙烯、丙烯等小分子烃
颜色
气味
状态
密度
水溶性
无色
稍有气味
气体
比空气小
难溶于水
石油的炼制
获得方法
主要化学成分
鉴别方法
直馏汽油
原油直接分馏，物理变化
一般是C5～C12的烷烃及少量的芳香烃等，性质稳定
能使溴的四氯化碳溶液褪色的是裂化汽油
裂化汽油
重油裂化，化学变化
含有C5～C12的烷烃和烯烃，性质活泼
乙烯的性质
类型
取代反应
加成反应
概念
有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应
有机化合物分子中双键上的碳原子与其他原子(或原子团)直接结合生成新的化合物分子的反应
反应前后分子数目
一般相等
减少
反应特点
“上一下一，有进有出”，类似无机反应中的置换反应或复分解反应
“断一，加二，都进来”。“断一”是指不饱和键中的不稳定键断裂；“加二”是指加两个其他原子或原子团，分别加在两个不饱和碳原子上
实例
烷烃和X2的反应
烯烃与H2、X2等的反应