石油煤

【學習目的】

1、理解石油的構(gòu)成、分餾及產(chǎn)品和用途。

2、理解石油的裂化和裂解。

3、理解煤的構(gòu)成、干餾和綜合運用。

4、理解我國石油工業(yè)發(fā)展的概況和煤在國民經(jīng)濟中的重要地位，以及節(jié)省能源和避免污染環(huán)境的重要性。

【重點難點】

1、石油的煉制及加工

（1）分餾：指的是根據(jù)石油中多個烴的沸點不同進行分離的辦法。常壓分餾得到汽油、煤油、柴油、重油等。減壓分餾得到柴油、潤滑油、渣油等。

（2）裂化：石油的裂化有熱裂化和催化裂化，裂化的目的是為了提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量，特別是汽油的產(chǎn)量。

（3）裂解：裂解是采用比裂化更高的溫度，使含有長鏈分子的烴斷裂成多個短鏈的氣態(tài)烴和少量的液態(tài)烴。

2、煤的干餾及其產(chǎn)品

把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程叫做煤的干餾。煤高溫干餾（>1000℃【教學重點】

石油的分餾原理及其產(chǎn)品和用途

【重點解說】

一、有關(guān)石油的重要內(nèi)容

1．石油的成分：

（1）按元素——含C、H、O、S、N等

（2）按物質(zhì)——含多個烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴

因此，石油是混合物，呈黑色或深棕色粘稠狀液體。有特殊氣味，不溶于水，比水稍輕，無固定熔、沸點。

2．石油的分餾

a原理：運用石油中各構(gòu)成成分沸點的不同進行蒸餾，因此是物理辦法；由于進行多次蒸餾，故稱分餾；得到的不同沸點范疇的產(chǎn)物稱餾分，但仍是多個烴的混合物。

b實驗室裝置如圖：所需儀器有：酒精燈、蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、牛角管、錐形瓶

需注意的是：溫度計的水銀球的位置在略低于蒸餾燒瓶支管口處；冷凝管的冷卻水的流向為從下到上；牛角管與錐形瓶間不需加膠塞。

*c工業(yè)設(shè)備：重要是分餾塔。分為常壓分餾塔和減壓分餾塔。

從常壓分餾塔中可分離出汽油、煤油、柴油、重油等餾分，從重油中還可分離出多個成分，但在常壓下需要再升高溫度，在高溫下高沸點的烴會分解，還可能出現(xiàn)炭化結(jié)焦，損壞設(shè)備，影響生產(chǎn)，為此常采用減壓分餾，即減少分餾塔內(nèi)壓強，使重油的沸點亦隨之減少，這樣又能夠得到輕柴油和不同規(guī)格的潤滑油等餾分。

二、區(qū)別苯的同系物、稠環(huán)芳烴、芳香烴、芳香族化合物四個概念。

（1）苯的同系物

它的特點是：

①僅由C、H兩種元素構(gòu)成。

②分子中只含1個苯環(huán)構(gòu)造

③苯環(huán)側(cè)鏈連接的是烷烴基

④構(gòu)成符合通式CnH2n-6

（2）稠環(huán)芳香烴是兩個或兩個以上的苯環(huán)分別共用相鄰的碳原子而成的芳香烴。

（3）芳香烴

它的特點是：①苯環(huán)是母體②只含C、H兩種元素。芳香烴涉及苯及其同系物和稠環(huán)芳香烴。

（4）芳香族化合物

分子是含有一種或多個苯環(huán)的化合物。

它的特點是：①苯環(huán)是母體②化合物中除含C、H兩種元素還可能有其它元素。

【例題解說】第一階梯

[例1]下列物質(zhì)中不能用于萃取溴水的是（）

A、直餾汽油

B、裂化汽油

C、酒精

D、乙烷

錯解C：對的BC

錯解分析：直餾汽油與裂化汽油的區(qū)別不清。直餾汽油可用于萃取溴水中的溴，裂化汽油內(nèi)有不飽和烴，可與溴水中的溴發(fā)生加成反映，因此不能用于萃取溴水中的溴。

[例2]下列變化屬于化學變化的是（）

A、干餾

B、分餾

C、蒸餾

D、萃取

錯解B

對的：A

錯解分析：對分餾和干餾的本質(zhì)認識錯誤分餾為物理變化，干餾為化學變化。第二階梯

[例3]某人坐在空調(diào)車內(nèi)跟在一輛卡車背面，觀察到這輛卡車在起動、剎車時排出黑煙，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：按普通的常識，汽車所用的燃料為汽油或柴油，且酒精、液化石油氣燃燒普通不會產(chǎn)生黑煙，因此答案應(yīng)在B、C中選擇。汽油的重要成分為C5～C11的烷烴，柴油的重要成分為C15～C18的烷烴，柴油分子中碳原子數(shù)目多于汽油分子中的碳原子數(shù)，而碳原子數(shù)越多的烷烴，其中碳的質(zhì)量分數(shù)越大，燃燒時多發(fā)生不完全燃燒，生成碳等而產(chǎn)生黑煙。

答案：C

[例4]由多個飽和鏈烴構(gòu)成的不同批號的石油液化氣，已知每公斤液化氣在同溫同壓下氣化得到相似體積的可燃氣體，下列敘述中能夠擬定的是（

）

A、它們有相似的碳氫元素質(zhì)量分數(shù)

B、它們有相似的氣體物質(zhì)的量分數(shù)

C、在相似溫度和壓強下它們有相似的氣態(tài)密度和液態(tài)密度

D、它們每公斤燃燒所需的空氣體積不相似

思路分析：

液化石油氣是石油化工生產(chǎn)過程中的一種副產(chǎn)品，重要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等。不同批號的每公斤液化氣在同溫同壓下氣化得到相似體積的氣體，即氣體的物質(zhì)的量相似，根據(jù)，該混合氣體的平均相對分子質(zhì)量應(yīng)相似，氣體的密度也相似。它們所含的氣體的物質(zhì)的量分數(shù)不一定相似，但幾個液化氣一定要有相似的碳氫質(zhì)量分數(shù)。另外幾個液化氣液態(tài)時每公斤的體積不一定相似，因此液態(tài)密度也不一定相似。每公斤燃燒所需的空氣體積應(yīng)相似

答案：A第三階梯

[例5]

減少“汽車尾氣污染”是當今環(huán)保的一項急迫的課題。汽車內(nèi)燃機中，汽油氣化后與空氣按一定比例混合進入汽缸，引擎用電火花點燃。燃燒使汽缸內(nèi)溫度快速升高，氣體體積急劇膨脹，產(chǎn)生壓力推動活塞。燃燒時產(chǎn)生的有害氣體通過尾氣排除，污染大氣。為簡化討論，以辛烷（C8H18）代表汽油的成分，并設(shè)空氣中O2占1/5體積。請回答下列問題：

（1）設(shè)辛烷氣與空氣的體積比（相似條件下）為a，要使辛烷完全燃燒，a的最小值為（用小數(shù)表達，設(shè)此最小值為a）____________________。

（2）若辛烷氣與空氣的體積比不不大于a，則尾氣所含污染大氣的有害氣體中相對含量會增多的是（寫化學式）_______.

（3）若辛烷氣與空氣的體積比不大于a，則尾氣所含污染大氣的有害氣體中相對含量會增多的是（寫化學式）_____________，產(chǎn)生這種氣體的反映方程式是_______________________。

思路分析：

（1）辛烷完全燃燒時的化學方程式為：（設(shè)C8H18為aL）2C8H18+25O2→16CO2+18H2O，每L辛烷完全燃燒需O225L，需空氣為25÷20%=125L，

（2）若a>0.016時，辛烷過量，則辛烷不能充足燃燒，尾氣中會增加CO。

（3）若a<0.016時，O2過量，由于發(fā)生了N2+O22NO，2NO+O22NO2反映，NO2、NO氣體增多。

答案：

（1）0.016

（2）CO

（3）NO、NO2、N2+O22NO，2NO+O22NO2。

[例6]如何鑒別苯、甲苯、裂化汽油3瓶無色有機物。并用化學辦法證明裂化汽油中含有甲苯或二甲苯等苯的同系物。寫出簡要的實驗環(huán)節(jié)。

解析：

能使酸性KMnO4溶液褪色的有甲苯，能使溴水褪色的只有裂化汽油，本題難點在驗證裂化汽油中含有甲苯、二甲苯等苯的同系物，因裂化汽油中所含烯烴亦能使檢查苯的同系物的酸性KMnO4溶液褪色，故檢查苯的同系物存在時，必須先排除烴的干擾。

答案：

實驗環(huán)節(jié)是：各取少量分裝試管并編號，操作以下：

（1）加溴水振蕩，溴水褪色是裂化汽油，然后在不褪色的試管中加酸性KMnO4溶液并充足振蕩，褪色的是甲苯。不褪色的是苯。

（2）取少量裂化汽油于試管中，先逐滴滴加溴水直至溴水不褪色為止，然后再加入2～3滴酸性KMnO4溶液用力振蕩，若褪色則證明裂化汽油中含苯的同系物。

[例7]如何鑒別苯、甲苯、汽油三瓶無色液態(tài)有機物。

分析：回答本題要注意嚴謹，現(xiàn)象精確。汽油是烷烴的混合物。用溴水檢查時的現(xiàn)象是不同的。還要注意它們與酸性KMnO4溶液的反映，由于甲苯、二甲苯等都與酸性KMnO4溶液反映。

答案：各取少量分裝于試管中，往三支試管中滴入酸性KMnO4溶液，振蕩后褪色的為甲苯。剩余的兩支試管中分別加入濃硫酸在水浴中加熱（70～80℃

【小結(jié)】

1．石油的分餾是物理變化。

2．至此，已經(jīng)學習三種在化學實驗中有關(guān)溫度計的使用。

（1）將溫度計的水銀球插入液體中，如：制乙烯、測定某物質(zhì)的溶解度等；

（2）將溫度計的水銀球插入水浴中，如制硝基苯等；

（3）將溫度計的水銀球置略低于蒸餾燒瓶支管口處，如蒸餾等。

【參考練習】

１．下列物質(zhì)中，沒有固定沸點的是（）

Ａ．石油Ｂ．苯Ｃ．煤油Ｄ．氯仿

2．下列實驗操作需要溫度計且不把它插入液體中的是（）

Ａ．乙醇制乙烯Ｂ．苯的硝化反映Ｃ．苯制溴苯Ｄ．實驗室蒸餾石油

3．某人坐在正開動空調(diào)的汽車內(nèi)跟在一輛卡車背面，觀察這輛車在起動、剎車時排出的黑煙（卡車無任何機械故障），由此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

4．下列實驗要用到冷凝管或冷凝原理的是：①制取蒸餾水②制取溴苯③石油蒸餾④制取乙烯⑤制取乙炔（）

A．①③B．⑤⑥C．①②D．①②③

5．下列屬于苯的同系物的是（）

6．下列芳香烴的一氯取代物的同分異構(gòu)體的數(shù)目最多的是（）

二、填空題

1．實驗室蒸餾石油：

（1）裝置中溫度計的水銀球應(yīng)插到__________處，以控制___________的溫度。

（2）蒸餾燒瓶中加入碎瓷片的目的是_____________。

（3）操作時，應(yīng)將冷凝管的__________端接冷卻水（進水）。

參考答案

一、選擇題

1．AC2、D3、C4．D5．B6．D

二、填空題

1．（1）蒸餾燒瓶支管口，蒸氣（2）避免暴沸（3）下石油及石油的煉制

（１）石油的形成：石油是從古生代到新生代的第三紀形成的。大批陸上的動物、植物和水中生物死后被沖積至海盆地或湖盆地，與泥沙一起混合成的有機淤泥就是生成石油的原始材料。由于地殼變動，有機淤泥埋在地下，受到高溫、高壓和細菌作用，慢慢地通過化學變化形成了石油。

（２）石油的物理性質(zhì)

（３）石油的成分

（４）石油的煉制

從油田里開采出來沒有通過加工解決的石油叫原油。

原油要進行脫水、脫鹽：脫水是為了節(jié)省燃料：脫鹽是為了避免腐蝕設(shè)備。原油經(jīng)脫水、脫鹽后得到含烴類的混合物，因此沒有固定的沸點。普通來說，含碳原子數(shù)越少的，沸點越低；含碳原子數(shù)越多的，沸點越高，因素是：構(gòu)造與構(gòu)成相似的物質(zhì)，隨著分子量的增大，分子間作用增大，因此沸點逐步升高。

石油的分餾：用加熱、蒸餾、冷凝的辦法把液體混合物分成不同沸點范疇的蒸餾產(chǎn)物?？梢娛偷姆逐s是物理的辦法。

（5）實驗室蒸餾石油的實驗中的幾個問題：（看課本中實驗室蒸餾石油的裝置圖）

①蒸餾燒瓶中放碎瓷片的作用是：避免液體暴沸。

②溫度計的位置應(yīng)在蒸餾燒瓶的側(cè)支管口處，以測量每一種餾分的溫度范疇。

③冷凝管的作用：將氣態(tài)烴餾分冷凝為液態(tài)烴。冷凝管進水、排水方向：下端進水、上端出水。

（6）煉油廠里石油分餾的原理跟上述實驗同樣，分餾在分餾塔里進行，原油在分餾前首先進入加熱爐，先預(yù)熱原油，加熱到360℃左右，使原油成為液體和氣體的混合物，然后從導管進入分餾塔。

煉油廠分餾石油的重要生產(chǎn)流程是：

原油加熱爐（360℃）→液體和氣體的混合物分餾

（７）石油的分餾是石油煉制的第一階段，僅僅使原油中各物質(zhì)在不同溫度下分離出來。各餾分的成分在分餾過程中并沒有變化。隨著工業(yè)的發(fā)展，對用作液體燃料的汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油的需求越來越大，而分餾得到的輕質(zhì)油僅占石油總質(zhì)量的25%左右。為了提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量，特別是提高汽油的產(chǎn)量，工業(yè)上采用了裂化的辦法。

有關(guān)裂化問題的分析：

①裂化：就是在一定條件下，把分子量大、沸點高的烴斷裂為分子量小、沸點低的過程。

②裂化有熱裂化和催化裂化，如果熱裂化時溫度過高，會發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象而影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量，因此常采用催化裂化。采用催化裂化的優(yōu)點是，能夠在較低溫度下進行裂化，得到質(zhì)量比較高的汽油。

③從書上十六烷裂化的各步反映看裂化產(chǎn)物的規(guī)律：

烷烴烷'＋烯；烷'烷''＋烯'

（８）石油的催化重整

就是把汽油里直鏈烴類分子的構(gòu)造進行“重新調(diào)節(jié)”。石油催化重整的目的是：①把它們轉(zhuǎn)化為芳香烴或含有支鏈的烷烴異構(gòu)體；②有效地提高汽油的質(zhì)量和產(chǎn)量。

（９）石油的裂解

采用比裂化更高的溫度（700～800～1000℃），使長鏈烴分子斷裂成多個短鏈氣態(tài)烴和少量液態(tài)烴，以達成獲得以短鏈不飽和烴為重要成分的石油加工產(chǎn)品。

石油裂解氣中重要含：乙烯、丙烯、丁二烯（尚有少量甲烷、乙烷、H2、H2S），其中乙烯的產(chǎn)量作為衡量石油化工發(fā)展水平的標志。

【小結(jié)】：石油煉制

方法分餾催化裂化石油化工

（裂解）常壓減壓

原理常壓下分餾低于常壓下分餾催化劑條件下裂化高于裂化溫度下深度裂化重要原料原油重油重油石油分餾產(chǎn)品產(chǎn)品成分汽油

煤油

柴油

重油重柴油

潤滑油

凡士林

石蠟

瀝青汽油為主乙烯、丙烯、丁二烯（含少量CH4、C2H6、H2、H2S）

課后檢測題

1、下列變化屬于化學變化的是（）

A、蒸餾、干餾

B、溶解、潮解

C、裂化、風化

D、汽化、液化

2、有關(guān)煤的敘述不對的的是（）

A、煤是工業(yè)上獲得芳香烴的一種重要來源

B、煤的干餾過程屬于化學變化

C、煤是由多個有機物構(gòu)成的混合物

D、煤除了重要含有碳元素外，還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素。

3、某人坐在空調(diào)車內(nèi)跟在一輛卡車背面，觀察到這輛卡車在起動、制動時排出黑煙，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

4、近年來，我國許多都市嚴禁汽車使用含鉛汽油，其重要因素是（）

A、提高汽油燃燒效率

B、減少汽油成本

C、避免鉛污染大氣

D、鉛資源短缺

5、海灣戰(zhàn)爭中，科威特大批油井著火，在滅火工作中，下列各項方法不能考慮用于滅火的是（）

A、設(shè)法制止石油噴射

B、設(shè)法減少火陷溫度

C、設(shè)法減少火焰著火點

D、設(shè)法使火焰隔絕空氣

6、用氯氣漂白過的石蠟（一種固態(tài)石油餾分），燃燒時會產(chǎn)生含有氯元素的氣體，這是由于氯氣在漂白石蠟時發(fā)生了（）

A、溶解

B、加成反映

C、取代反映

D、消去反映

7、在處在失重條件下的宇宙飛船中點燃蠟燭，下列各項敘述中對的的是（）

A、火焰呈直條狀

B、火焰呈球形

C、火焰上方黑煙諸多

D、點燃后很快熄滅

8、為了減少大氣污染，許多都市推廣汽車使用清潔燃料。現(xiàn)在使用的清潔燃料重要有兩類，一類是壓縮天然氣（CNG），另一類是液化石油氣（LPG）。這兩類燃料的重要成分都是（）

A、碳水化合物

B、碳氫化合物

C、氫氣

D、醇類

9、下列說法錯誤的是（）

A、石油里含有C5～C11的烷烴，能夠通過石油的分餾得到汽油

B、含C18以上的烷烴的重油通過催化裂化能夠得到汽油

C、煤是由有機物和無機物構(gòu)成的復雜混合物

D、煤含有苯和甲苯，可用先干餾后分餾的辦法將它們分離出來

10、石油裂解的目的是（）

A、提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量

B、獲得短鏈不飽和氣態(tài)烴

C、重要是提高汽油的質(zhì)量

D、重要是提高汽油的產(chǎn)量

11、下列變化屬于化學變化的是（）

A、干餾

B、分餾

C、蒸餾

D、裂化