2019-2020年高中化學魯科版選修2 主題4 課題1 從石油中獲取更多的高品質燃油教案.doc

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2019-2020年高中化學魯科版選修2 主題4 課題1 從石油中獲取更多的高品質燃油教案 ●課標要求 通過調查討論煤、石油和天然氣等綜合利用的最新進展。 ●課標解讀 1.了解石油資源的綜合利用。 2．明確石油化工的主要原料、過程和產品。 ●教學地位 本課時知識在《課程標準》有明確要求：通過調查討論煤、石油和天然氣等綜合利用的最新進展，本課時是高考等必考點，尤其是石油的加工，高分子材料的合成更是高考命題的熱點。 ●新課導入建議 墨西哥坎昆氣候大會再次提出了全球減排的重要性。為實現(xiàn)減排目標，全球每年需要投入巨資用于發(fā)展綠色能源。根據(jù)有關報道，綠色能源行業(yè)將涉及八大領域，其中包括海上風能、太陽能、城市垃圾轉化為能源和地熱能等。 你了解我國的主要能源嗎？ ●教學流程設計 課前預習安排：看教材P68－76，填寫[課前自主導學]，并完成[思考交流]。?步驟1：導入新課， 本課時教學地位分析。?步驟2：建議對[思考交流]進行提問，反饋學生預習效果。?步驟3：師生互動完成探究1，可利用[問題導思]的設問作為主線。 ? 步驟7：通過[例2]的講解研析，對“探究2，石油分餾實驗”中注意的問題進行總結。?步驟6：師生互動完成“探究2”。?步驟5：指導學生自主完成[變式訓練1]和[當堂雙基達標]1、2、3題。?步驟4：通過[例1]和教材P68－71的講解研析，對“探究1，從石油中提煉燃油的方法”中注意的問題進行總結。 ? 步驟8：指導學生自主完成[變式訓練2]和[當堂雙基達標]中的4、5題。?步驟9：引導學生自主總結本課時知識框架，然后對照[課堂小結]。安排課下作業(yè)完成[課后知能檢測]。 課　標　解　讀 重　點　難　點 1.了解從石油中獲取燃油的基本過程和方法。 2.了解為增加輕質燃油的產量和提高汽油品質所采取的化學加工技術。 3.知道一些有關燃油的基本知識。 4.通過學習從石油中提煉燃油的過程和方法，理解化學化工技術在社會發(fā)展中的重要作用。 1.燃油產品的種類及用途。(重點) 2.石油分餾的原理及化學工藝。(重點) 3.輕質汽油的獲取方法，提高汽油品質的方法。(重難點) 從石油中提煉燃油 1.石油的性質、成分和分類 (1)物理性質：棕黑色、可燃的黏稠液體，具有特殊的氣味，密度比水小，不溶于水。 (2)化學成分：碳和氫兩種元素組成的各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，以及少量的含硫、氮、氧等元素的烴類衍生物和金屬化合物。 (3)分類 2．石油的加工方法 (1)常壓分餾 原理：給原油加熱時，低沸點的烴先汽化，經過冷凝先分離出來，高沸點的烴后汽化，再冷凝分離出來。 設備：分餾塔 (2)減壓 分餾 3．石油分餾的主要產品 汽油、煤油、柴油三者含碳原子個數(shù)的范圍由小到大的順序為：汽油<煤油<柴油；沸點范圍由高到低的順序為：柴油>煤油>汽油。 1．汽油、煤油、柴油有哪些用途？ 【提示】　汽油用于飛機、汽車；煤油用于噴氣飛機、拖拉機；柴油用于重型汽車、軍艦、輪船、坦克、拖拉機等。 從石油中獲得更多的輕質燃油 1.熱裂化 (1)定義：在一定壓強下加強熱，使分子中碳原子數(shù)較多的烴分子發(fā)生斷裂，從而生成相對分子質量較小、沸點較低、分子中碳原子數(shù)與輕質燃油烴分子中碳原子數(shù)相近的各種烴的混合物的方法。 (2)十六烷和二十烷熱裂化反應為： C16H C8H＋C8H ； C20H C12H＋C8H 2．催化裂化 (1)定義：使分子中碳原子較多的烴汽化，讓氣態(tài)反應物在固體催化劑表面發(fā)生催化反應，生成含碳原子較少的烴分子。 (2)十八烷的催化裂化反應為： C18H C10H＋C8H 。 3．加氫裂化 (1)定義：在一定壓強和溫度下，含碳原子較多的烴分子在催化劑的作用下與氫氣反應而斷裂成含碳原子較少的烴分子。 (2)十六烷、二十烷的加氫裂化反應為： C16H＋H22C8H 、 C20H＋H2C12H＋C8H 。 2．熱裂化、催化裂化、加氫裂化的相同點是什么？ 【提示】　均使碳鏈長的烴變?yōu)樘兼湺痰臒N。 如何提高汽油的品質 1.指標：辛烷值 2．提高辛 烷值的 方法 3.))) 3．為什么汽車尾氣會造成空氣污染？ 【提示】　在汽油中若用四乙基鉛作為抗爆劑，燃油含鉛，排放的汽車尾氣會對環(huán)境造成嚴重的重金屬污染，目前已被許多國家禁用，現(xiàn)在常用的抗爆劑是甲基叔丁基醚(簡稱MTBE)，它會增加汽車尾氣中氮氧化物的排放量，造成環(huán)境污染。 從石油中提煉燃油的方法 【問題導思】　 ①石油分餾屬于什么變化？ 【提示】　石油分餾過程中無新物質生成，所以屬于物理變化。 ②石油分餾包括哪幾種方法？ 【提示】　常壓分餾和減壓分餾。 ③裂化包括哪幾種方法？目的是什么？ 【提示】　裂化包括熱裂化、催化裂化、加氫裂化；目的是提高汽油的產量。 煉制和加 工方法 分餾 裂化 常壓 分餾 減壓 分餾 熱裂化 催化 裂化 加氫 裂化 原理 用蒸發(fā)和冷凝的方法把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產物 在一定條件下，將相對分子質量大、沸點高的烴斷裂成小分子的過程 原料 脫水、 脫鹽的 原油 重油 重油 條件 常壓 加熱 減壓 加熱 加熱 催化劑、 加熱 催化劑、 H2、加熱 目的 將原油 分離成 輕質油 將重油 充分分 離，并 防止炭 化結焦 提高輕質汽油的產量和質量 主要 產品 溶劑油 (C5～C8)、 汽油 (C5～C11)、 煤油、柴油、 重油 潤滑油、 凡士林 等 汽油等輕 質油 　(xx山東高考節(jié)選)(1)石油分餾時，在不斷向________(填工業(yè)設備名稱)內投放原料的同時獲得產品，該過程為________操作過程。 (2)石油裂化分為熱裂化、________和加氫裂化，裂化的目的是提高________的產量。 【解析】　(1)石油的分餾是在分餾塔中進行的，該過程為連續(xù)操作過程。(2)石油裂化分為熱裂化、催化裂化和加氫裂化，裂化的目的是提高輕質燃料油(或汽油)的產量。 【答案】　(1)分餾塔　連續(xù)　(2)催化裂化　輕質燃料油(或汽油) 裂化、裂解均屬于化學變化；裂化目的是提高汽油產量，裂解目的是獲得乙烯、丙烯等氣態(tài)不飽和烴。 1．下列化學反應中，屬于烴裂化反應的是(　　) A．C16H34C8H16＋C8H18 B．CH3—CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br C．CH3CH2CH3＋Cl2CH3CH2CH2Cl＋HCl D．nCH2===CH—CH===CH2―→ CH2—CH===CH—CH2 【解析】　裂化反應是在一定條件下，使分子中碳原子數(shù)多、相對分子質量大的烴變?yōu)榉肿又刑荚訑?shù)少、相對分子質量小的烴的過程。B項，屬于加成反應；C項，屬于取代反應；D項，屬于加聚反應。 【答案】　A 石油分餾實驗 【問題導思】　 ①石油分餾模擬實驗中，需要哪些儀器？ 【提示】　鐵架臺、酒精燈、石棉網(wǎng)、蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝器、尾接管、錐形瓶、瓶塞、導管等。 ②溫度計水銀球在什么位置？ 【提示】　在蒸餾燒瓶支管口處。 ③冷凝器中冷卻水的流向應該怎樣？ 【提示】　下導管口進水，上導管口出水。 1．裝置：蒸餾裝置。注意所用溫度計水銀球的位置應當在蒸餾燒瓶支管口處，因為它所測定的是所取餾分的沸點范圍。 2．操作注意事項：①被加熱的是易燃易爆物質，故裝置氣密性要好，注意加入藥品前檢驗整套裝置的氣密性；②為防止暴沸，應在加熱之前放入幾片碎瓷片；③注意加熱之前先接通冷卻水，而停止加熱后，仍要繼續(xù)通冷卻水一段時間；④若所用藥品為原油，應在收集器上接一導管，將殘余尾氣導出室外，以防發(fā)生事故。 　有人設計了一套實驗分餾原油的五個步驟，請將正確的序號填入括號中。 (　　)將蒸餾燒瓶固定在鐵架臺上，在蒸餾燒瓶上塞好帶溫度計的橡皮塞。 (　　)連接好冷凝管。把冷凝管固定在鐵架臺上，將冷凝管進水口的橡皮管的另一端和水龍頭連接，和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。 (　　)把酒精燈放在鐵架臺上，根據(jù)酒精燈高度確定鐵圈的高度，放好石棉網(wǎng)。 (　　)向蒸餾燒瓶中放入幾片碎瓷片，再用漏斗向燒瓶中加入原油，塞好帶溫度計的橡皮塞，把連接器連接在冷凝器的末端，并伸入接收裝置(如錐形瓶)中。 (　　)檢查氣密性(利用給固定裝置微熱的方法)。 在上述實驗中，溫度計的水銀球的位置在________。 【解析】　本題考查石油分餾原理和根據(jù)實驗目的設計實驗裝置的能力及組裝實驗裝置的能力。本實驗包括三個部分的裝置，即加熱裝置、冷凝裝置和收集裝置。組裝時，應遵循先加熱后冷凝再收集的順序，加熱裝置的組裝要先下后上。操作應遵循先連接裝置再加藥品的原則。所以正確的順序為(2)(3)(1)(5)(4)。 因溫度計是測石油氣的溫度，故水銀球應在蒸餾燒瓶支管口處。 【答案】　(2)(3)(1)(5)(4)　蒸餾燒瓶支管口處 2．石油分餾實驗中，一定不使用的儀器是(　　) A．蒸發(fā)皿　　　　　　　 B．酒精燈 C．冷凝器 D．蒸餾燒瓶 【解析】　蒸發(fā)皿用于加熱溶液，在石油分餾實驗中一定不使用。 【答案】　A 【教師備課資源】 海底新能源——可燃冰 1．“可燃冰”是深藏于海底的固體甲烷水合物。在深海高壓低溫的條件下，水分子通過氫鍵緊密締合成三維網(wǎng)狀體，將海底沉積的古生物遺體所分解的甲烷等氣體分子納入網(wǎng)體中形成水合甲烷?？扇急且环N潛在的能源，儲量很大。有專家認為，水合甲烷一旦得到開采，將使人類的燃料使用史延長幾個世紀。值得注意的是，可燃冰作為一種新能源雖具有開發(fā)應用前景，但甲烷是一種高效的溫室效應氣體，所以可燃冰應得當開采。 2．各種工業(yè)廠氣的主要成分 名稱 來源 主要成分 用途 天然氣 天然氣田、 油田 CH4 燃料、化工原料 水煤氣 煤氣化 CO、H2 燃料、化工原料 焦爐氣 煤干餾 CO、H2、 CH4、C2H4等 燃料、化工原料 液化石油氣 石油分餾 C5以下石油氣 燃料、化工原料 裂解氣 石油裂解 CH4、乙烯、 丙烯、丁烯等 石油化工原料 高爐煤氣 煉鐵高爐 CO、CO2等 燃料 1．石油分餾的2種方法：常壓分餾、減壓分餾。 2．獲得更多輕質燃油的3種方法：熱裂化、催化裂化、加氫裂化。 3．提高汽油品質的1種方法：催化重整。 4．石油分餾的5種產品：石油氣、汽油、煤油、柴油、重油。 1．關于石油的說法不正確的是(　　) A．石油主要含C、H兩種元素 B．石油主要是由各種烴組成的混合物 C．石油有固定的沸點，故可分餾 D．石油分餾產物仍是混合物 【答案】　C 2．下列不屬于提高汽油產量的方法是(　　) A．熱裂化　　　　　　　　B．催化裂化 C．催化重整 D．加氫裂化 【解析】　裂化的目的是提高汽油的產量；催化重整目的是提高汽油的品質。 【答案】　C 3．在下列各種石油的加工處理過程中，屬于催化裂化過程的是(　　) A．分離汽油和煤油 B．將重油分離為潤滑油等 C．十六烷變?yōu)樾镣楹托料? D．將直鏈烴變?yōu)榉枷銦N 【解析】　A、B兩項屬于物理變化；D項，屬于催化重整。 【答案】　C 4．下列物質中，不能用于萃取溴水的是(　　) A．直餾汽油 B．四氯化碳 C．裂化汽油 D．苯 【解析】　用作萃取劑的溶劑要求：①與原溶劑互不相溶，且密度不同；②與溶質不反應；③溶質在該溶劑中的溶解度遠遠大于在原溶劑中的溶解度。C項中裂化汽油中有不飽和烴，會和Br2發(fā)生加成反應。 【答案】　C 5．裂化汽油中除含有C5～C11的烷烴外，還含有C5～C11的烯烴及甲苯、二甲苯等苯的同系物。要用化學方法檢驗某裂化汽油樣品中含有烯烴及苯的同系物，實驗步驟為： (1)先逐滴加入________，振蕩，如果看到________，則證明有________存在。 (2)逐滴加入________至________為止，靜置，用分液漏斗分出________(填“上”或“下”)層的裂化汽油樣品，再加入________，振蕩，如果看到________，則證明裂化汽油中有________存在。 【解析】　本實驗目的是在烷烴、烯烴、苯的同系物的混合物中檢驗烯烴和苯的同系物的存在，應先檢驗烯烴，再檢驗苯的同系物。因為烯烴可使溴水、酸性KMnO4溶液退色，而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液退色，根據(jù)這一性質差異，則先用溴水檢驗烯烴的存在，再用酸性KMnO4溶液檢驗苯的同系物的存在。 具體實驗步驟如下： (1)向樣品中逐滴加入溴水，振蕩，如看到溴水退色，則證明烯烴的存在。 (2)繼續(xù)逐滴加入溴水至不再退色為止，用分液漏斗分出上層的裂化汽油樣品，因為加足量溴水后，生成的鹵代烷及水的密度均比烷烴和苯的同系物大，所以上層應是烷烴和苯的同系物的混合物。向分出的上層樣品中加入酸性KMnO4溶液，如果紫色退去，則證明有苯的同系物存在。 【答案】　(1)溴水　溴水退色　烯烴　(2)溴水　不再退色　上　酸性KMnO4溶液　紫色退去　苯的同系物 1．(雙選)下列變化不屬于化學變化的是(　　) A．用苯制取環(huán)己烷 B．將石油氣液化 C．用石油氣制取氫氣 D．分餾石油得汽油、柴油、煤油 【解析】　氣體的液化、石油的分餾是物理變化。 【答案】　BD 2．石油減壓分餾的目的是(　　) A．使高沸點的重油進一步分離 B．得到更多的重油 C．分離得到汽油、煤油等輕質油 D．得到高質量的汽油 【解析】　石油分餾有常壓分餾和減壓分餾兩種，減壓分餾的目的是使高沸點的重油進一步分離。 【答案】　A 3．近年來，我國許多城市禁止汽車使用含鉛汽油，其主要原因是(　　) A．提高汽油燃燒效率 B．降低汽油成本 C．避免鉛污染大氣 D．鉛資源短缺 【解析】　汽油中加四乙基鉛可以提高汽油的抗震性，排放的汽車尾氣會對環(huán)境造成嚴重的重金屬污染。 【答案】　C 4．石油裂化的主要目的是為了(　　) A．提高輕質液體燃料的產量 B．便于分餾 C．獲得短鏈不飽和氣態(tài)烴 D．提高汽油的質量 【解析】　裂化的目的是獲得更多的輕質燃油(汽油)。 【答案】　A 5．下列提煉石油的方法中，屬于物理變化的是(　　) A．裂化　　　　　　　　B．裂解 C．分餾 D．催化重整 【解析】　裂化、裂解、催化重整均有新物質生成，均屬于化學變化。 【答案】　C 6．石油分餾的設備名稱是(　　) A．氧化爐 B．沸騰爐 C．分餾塔 D．吸收塔 【答案】　C 7．某人坐在車內跟在一輛卡車后面，觀察到這輛卡車在啟動、剎車時要排出黑煙，由此可推斷這輛卡車所用的燃料是(　　) A．酒精　　　　　　　　B．汽油 C．柴油 D．液化石油氣 【解析】　按一般常識，現(xiàn)在汽車所用的燃料為汽油或柴油。柴油的主要成分為C15～C18的烷烴，其碳原子數(shù)多于汽油分子中的碳原子數(shù)，燃燒時不充分，產生黑煙。 【答案】　C 8．下列關于石油及石油煉制中敘述錯誤的是(　　) A．石油主要是由烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴組成的混合物 B．石油分餾所得的餾分是純凈物 C．為了防止重油進一步分餾時炭化結焦，常采用減壓分餾 D．石油裂化的原料是重油、石蠟等 【解析】　石油分餾所得到的是沸點相近的多種烴的混合物而非純凈物，減壓分餾防止了重油的炭化結焦；重油、石蠟等含碳原子數(shù)較多的高沸點的烴，通過裂化可以得到沸點低的烴。 【答案】　B 9．下列說法中正確的是(　　) A．石油是混合物，汽油是純凈物 B．沸點：汽油>煤油>柴油>機油 C．直餾汽油和裂化汽油成分相同 D．蒸餾石油的實驗裝置也可用來制取蒸餾水 【解析】　石油、汽油都是混合物，石油中含有各種烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴，汽油是C5～C11的各種烴的混合物，故A不正確；石油分餾時，首先蒸餾出的是汽油，其次是煤油，再次是柴油，而機油是一種潤滑油，故沸點：汽油<煤油<柴油<機油，故B不正確；直餾汽油中不含烯烴，裂化汽油中含有烯烴，二者組成成分不完全相同，故C不正確；蒸餾裝置不僅可以制取蒸餾水、分餾石油，還可以分離某些其他混合物，如從Br2的CCl4溶液中分離出Br2和CCl4等，故D正確。 【答案】　D 10．為了減少大氣污染，許多城市推廣汽車使用清潔燃料。目前使用的清潔燃料主要有兩類：一類是壓縮天然氣(CNG)，另一類是液化石油氣(LPG)。這兩類燃料的主要成分都是(　　) A．碳水化合物　　　　　　B．碳氫化合物 C．氫氣 D．醇類 【解析】　從題分析可知，天然氣的主要成分是CH4，屬碳氫化合物，而液化石油氣則是以丙烷、丁烷為主的烴類混合物，也是碳氫化合物。 【答案】　B 11．下列各組物質能用溴水鑒別的是(　　) A．直餾汽油和煤油 B．煤油和苯 C．柴油和四氯化碳 D．裂化汽油和柴油 【解析】　直餾汽油、煤油、柴油的主要成分為烷烴、環(huán)烷烴及少量苯的同系物，不含碳碳雙鍵或叁鍵；苯、CCl4中也不含不飽和鍵，故均不能使溴水退色。 【答案】　D 12．丁烷進行高溫裂解可發(fā)生兩種反應：C4H10CH4＋C3H6和C4H10C2H4＋C2H6，若最終混合物中只有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯，則混合氣體的平均相對分子質量為(　　) A．14.5 B．29 C．58 D．無定值 【解析】　1 mol物質反應后轉化為2 mol物質，與幾種物質無關。 【答案】　B 13．如圖是石蠟催化裂化的裝置。據(jù)圖回答： (1)試管①中盛的是________。 (2)試管①至試管②上部導管的作用是________________________________________________________________________。 (3)試管③中盛的是________。反應后觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 【解析】　石蠟催化裂化生成烯烴，烯烴能使酸性KMnO4溶液或溴水退色。 【答案】　(1)石蠟和氧化鋁　(2)導氣冷凝　(3)酸性KMnO4溶液(或溴水)　溶液顏色逐漸退去 14．將如圖所列儀器組裝為一套實驗室蒸餾石油的裝置，并對石油進行蒸餾，得到汽油和煤油。 一 二 三 四 五 六 (1)圖中A、B、C三種儀器的名稱分別是________________________________________________________________________。 (2)將以上儀器按順序，用字母a，b，c，…表示連接順序： e接(　)，(　)接(　)，(　)接(　)，(　)接(　)。 (3)A儀器中c口是________，d口是________(填“進水口”或“出水口”) (4)蒸餾時，溫度計水銀球應在________________位置。 (5)在B中注入原油后，加幾片碎瓷片的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)給B加熱，收集到沸點60 ℃～150 ℃間的餾分是________，收集到150 ℃～300 ℃間的餾分是________________________________________________________________________。 【解析】　實驗裝置的組裝應本著“由下往上、從左向右”的原則進行。注意檢查裝置的氣密性、冷凝管的水流方向是低進高出、溫度計水銀球應位于蒸餾燒瓶支管口處。沸點較低的餾分汽油先汽化，然后是煤油。 【答案】　(1)冷凝管、蒸餾燒瓶、錐形瓶 (2)i　h　a　b　f　g　w (3)進水口　出水口 (4)蒸餾燒瓶支管口處 (5)防止液體暴沸　(6)汽油　煤油