2024版新教材高中化学 专题8 有机化合物的获得与应用 第一单元 化石燃料与有机化合物 第2课时 石油炼制 乙烯学生用书 苏教版必修第二册.docx
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1、第2课时石油炼制乙烯新课程标准1了解石油的炼制方法(分馏、裂化、裂解)、目的及主要产品。2能描述乙烯、乙炔的分子结构特征,认识加成反应的特点。3掌握乙烯的主要化学性质及相应实验现象,能写出对应反应方程式。学业质量水平合格性要求1.认识乙烯的平面结构特点,并能够运用乙烯模型解决实际问题。(水平1)2能从宏观和微观视角分析乙烯与烷烃性质不同的原因。(水平2)等级性要求从石油的炼制形成理论联系实际的观念能依据实际条件解决生产、生活中简单的化学问题。(水平3)图说考点基础知识自学思记尝试新知预习一、石油的炼制1石油的组成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
2、。石油中含多种_,并溶有少量的_和_烃。分馏、催化裂化、裂解等都是炼制加工石油的常用手段。2实验室蒸馏石油实验装置实验操作在250 mL蒸馏烧瓶中加入100 mL石油和一些沸石(或碎瓷片),按如图所示装置进行实验,分别收集60150、150300温度段的馏分实验现象在锥形瓶里收集到油状液体,其中60150温度段的馏分颜色较浅,有汽油味;150300温度段的馏分颜色较深,有煤油味实验结论石油蒸馏时,在60150的温度范围内,主要挥发出汽油,在150300的温度范围内,主要挥发出煤油特别提醒实验室蒸馏石油的注意事项1温度计的作用:测量馏分蒸气的温度,此温度即为收集的馏分的沸点。温度计的位置:温度计
3、的水银球应位于蒸馏烧瓶的支管口处。2冷凝管的作用:冷凝蒸气。冷凝水的流动方向:“下口进上口出”,这样能使冷凝管内充满冷水,并使冷水与热蒸气逆向流动,充分交换热量。3液体混合物加热时容易发生剧烈沸腾,故常加入碎瓷片(或沸石)以防止液体暴沸。若忘加碎瓷片,应在停止加热并冷却后补加4蒸馏烧瓶中的液体体积不能超过其容积的23,也不能少于其容积的13,加热时应垫陶土网。3.石油炼制的方法分馏催化裂化裂解原理混合物中的各组分都有固定的沸点,当加热时,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)逐都是混合物步分离出来在加热、加压和催化剂存在条件下,
4、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、沸点较低的烃比裂化更高的温度在高温下,石油分馏产物中的长链烃断裂为各种气态短链烃原料原油石油分馏产品中沸点较高的馏分石油分馏产物(包括石油气)目的将原油分离成不同沸点范围的产品,如石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油、重油等提高低沸点的汽油等轻质油的产量和质量得到气态短链烃,如乙烯、丙烯等变化类型物理变化化学变化化学变化举例特别提醒(1)石油分馏所得汽油为直馏汽油,多为饱和烃。石油催化裂化所得汽油叫裂化汽油,其中含有不饱和烃,能与卤素单质反应,因而当用汽油萃取水中卤素单质时,需选用直馏汽油。(2)裂解是一种深度裂化,裂解进行的条件更苛刻,温度
5、更高,反应较难进行。石油的裂解气中,乙烯的含量比较高,目前石油裂解已经成为生产乙烯的主要方法。乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平学而思(1)石油是混合物,汽油、柴油都是纯净物,这种说法是否正确?(2)教材中描述“石油在加工冶炼过程中可以发生催化裂化反应”,直馏汽油与裂化汽油的主要成分有什么区别?二、乙烯1乙烯组成结构(1)乙烯的组成表示方法:(2)空间构型:分子结构空间构型乙烯为_结构,2个碳原子和4个氢原子_特别提醒1碳碳双键决定着乙烯的重要化学性质,所以乙烯的结构简式不能写成CH2CH2(碳碳双键不能省略)。2乙烷分子中的碳碳单键可以旋转,而乙烯分子中碳原子之间的共价键是碳碳
6、双键,双键不能旋转,所以与双键碳原子直接相连的原子一定在同一平面内。2.乙烯的性质(1)乙烯的物理性质颜色状态气味溶解性密度无色气体稍有气味难溶于水,易溶于有机溶剂比空气略小不能用排空气法收集乙烯,可用排水法收集(2)乙烯的化学性质乙烯分子内碳碳双键中的一个键不稳定,发生化学反应时易断裂,因此乙烯的化学性质比较活泼。氧化反应a.燃烧可燃性点燃前一定要验纯乙烯在空气中或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O,化学方程式为C2H43O2点燃 2CO22H2O。现象:火焰明亮且伴有黑烟,同时放出大量的热。乙烯的含碳量比较高,燃烧不完全,有少量碳单质生成。因此,可用燃烧法鉴别甲烷和乙烯b.与强氧化剂反应将乙
7、烯通入盛有酸性KMnO4溶液的试管中,酸性KMnO4溶液褪色,说明乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化。特别提醒(1)乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色,因此可用酸性KMnO4溶液鉴别甲烷(烷烃)和乙烯(烯烃)。(2)酸性KMnO4溶液能把乙烯最终氧化成CO2和H2O,因此甲烷(或气态烷烃)中混有少量乙烯时,不能仅用酸性KMnO4溶液除去(可用酸性KMnO4溶液和NaOH溶液除去)。加成反应a【实验2】乙烯与溴的加成反应实验图示实验现象溴的四氯化碳溶液褪色实验结论乙烯与溴发生化学反应,使溴的四氯化碳溶液褪色反应原理乙烯分子双键中的一个键断裂,两个碳原子分别与一个溴原子结合,生成无色的1,2-二溴乙烷液体
8、。特别提醒(1)乙烯与Br2反应时,一般用溴的四氯化碳溶液,生成无色的1,2-二溴乙烷液体,溶液褪色。另外,乙烯也能使溴水褪色。(2)利用乙烯能使溴水褪色而甲烷不能使溴水褪色的原理,既可以鉴别乙烯和甲烷,也可以除去甲烷中混有的少量乙烯。不能用溴的四氯化碳溶液,因为甲烷能溶于溴的四氯化碳溶液(3)乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色与乙烯使酸性KMnO4溶液褪色的原理不同,前者发生的是加成反应,后者发生的是氧化反应。b.加成反应的定义有机物分子中双键(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,叫作加成反应特别提醒理解加成反应的要点1加成反应发生在不饱和碳原子上,是不饱和有机物的特
9、征反应,如CH2=CHCH3能发生加成反应。不饱和碳原子饱和碳原子2化学键的变化:不饱和键打开,结合原子或原子团形成新的化学键。如含碳碳双键的有机物的加成反应通式可表示为c.乙烯与其他物质的加成反应3乙烯的用途(1)乙烯是重要的有机化工基础原料,用来制造聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、乙醇等。(2)乙烯在农业生产中可用作植物生长调节剂和催熟剂。学而思(1)研究表明,很多成熟的瓜果会缓慢释放出乙烯,对其他未成熟的瓜果有催熟作用。长途运输水果时,为防止水果过熟发生腐烂,常常将浸泡有高锰酸钾溶液的硅藻土放置在盛放水果的容器中。用水浸泡水果可以除去乙烯吗?为什么高锰酸钾溶液可以吸收乙烯?(2)教材中描述“乙
10、烯能被高锰酸钾溶液氧化,使酸性高锰酸钾溶液褪色”,某无色气体通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,该气体一定是烯烃吗?三、乙炔1不饱和烃:(1)烷烃是_的碳氢化合物。(2)不饱和烃:碳原子所结合的氢原子数_饱和烃里的氢原子数的碳氢化合物。(3)类别:不饱和烃中有含碳碳_键的烯烃和含碳碳_键的炔烃。乙烯、乙炔都属于不饱和烃。(4)特征反应:加成反应是不饱和碳碳键所具有的特征反应。2乙炔的分子结构:分子式电子式结构式_结构简式球棍模型空间填充模型_3.乙炔的化学性质:(1)氧化反应:(2)加成反应:化学方程式:_;CHCHHClCH2=CHCl。即时自测1判断正误,正确的打“”,错误的打“”(1)乙
11、烷、乙烯和乙炔都是碳氢化合物,它们互为同系物。()(2)甲烷和乙烯都是可燃性气体,点燃之前必须验纯,而且燃烧时现象相同。()(3)可以用CH2=CH2与Cl2反应制取较纯净的CH2ClCH2Cl。()(4)某无色气体通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,该气体一定是烯烃。()(5)乙炔分子中含有碳碳三键,键能大,故乙炔的化学性质非常稳定。()(6)乙炔和乙烯都能使溴水褪色,且两者反应原理相同。()(7)烃的分子式为C3H6,符合通式CnH2n,故该分子属于烯烃。()(8)石油是混合物,汽油、柴油都是纯净物。()(9)直馏汽油和裂化汽油成分完全相同。()(10)石油的分馏是物理过程,而裂化和裂解属
12、于化学过程。()2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3下列关于乙烯的说法中,不正确的是()A.是无色气体,比空气略轻,难溶于水B.与溴水发生取代反应而使溴水褪色C.乙烯的产量标志着一个国家的石油化工发展水平D.可用点燃法鉴别乙烯和甲烷4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、
13、乙炔易发生加成反应,乙烷能发生取代反应和加成反应5石油化工催化剂专家闵恩泽院士是石油化工技术自主创新的先行者和绿色化学的开拓者,他研制的多种石油炼制催化剂极大地降低了我国石油化工产品的成本。下列说法中不正确的是()A.乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的标志B.石油裂化的主要目的是获得短链的不饱和烃C.臭氧空洞的形成与化石燃料煤、石油的大量使用有关D.石油的主要成分是碳氢化合物6石油被称为“国民经济的血液”,它既是重要的战略资源和能源,也是十分重要的化工原料。(1)乙烯是石油裂解的主要产物之一,将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中,观察到的现象是;发生的反应类型为。(2)乙烯通入酸性KMnO4溶
14、液中观察到的现象是,乙烯发生了反应。(3)请将石油产品汽油、柴油、煤油、沥青、液化石油气按其组成物质分子中碳原子数递增的顺序排列。技能素养合作探究分享例1 钓鱼岛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中错误的是()A石油是多种碳氢化合物组成的混合物B石油中含有511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例2 刚摘的猕猴桃往往青涩难吃,但将熟透的红苹果与它共同装入袋内,三天后就香甜可口了,原因是熟透的苹果挥发出的乙烯对猕猴桃起了催熟作用。下列有关乙烯的说法中不正确的是()A乙
15、烯分子为平面结构,分子中CH键之间的键角约为120B乙烯与溴发生加成反应后的产物中所有原子都共平面C乙烯的产量常用来作为衡量一个国家石油化工发展水平的标志D乙烯是一种植物生长的调节剂,也可作水果催熟剂例3 足球比赛中,当运动员肌肉挫伤或扭伤时,队医常常对准运动员的受伤部位喷射药剂氯乙烷(CH3CH2Cl,沸点为12.27),进行局部冷冻麻醉应急处理。(1)制取氯乙烷的最好方法是下列哪一种?()A.乙烷与氯气发生取代反应B乙烯与氯气发生加成反应C乙烯与氯化氢发生加成反应(2)写出所选反应的化学方程式:_。(3)决定氯乙烷能用于冷冻麻醉应急处理的理由是什么?_(4)下列烯烃哪个和HBr发生加成反应
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