化石燃料与有机化合物的总复习

1、化石燃料与有机化合物的总复习学习目标1、认识化石燃料和有机物的关系。2、认识综合利用化石燃料对于充分利用自然资源、防止污染、保障国民经济可持续发展等方 面的意义。3、了解甲烷、乙烯、乙炔、苯等的主要性质和应用。并了解取代反应和加成反应。重点难点1、理解甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构和性质，建立基本的结构决定性质，性质体现结构的化 学思维。2、了解石油炼制的基本原理，知道煤深加工的常用方法。学习内容仅含有碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称为烃。碳原子之间都以单键相结合，其余的价键均与氢原子结合并被饱和”这一系列化合物称为烷烃； 其分子组成用CnH2n+2 (n > 1)表示。烃的自然界

2、主要来源是化石燃料。天然气的主要成分是甲烷。 石油的化学成分主要是各种液态的烃；石油裂解已成为生产乙烯的主要方法，而乙烯的产量是衡量石油化工发展水平的标志。煤主要含碳元素，是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物；煤的综合利用是苯等有机物的主要来源。、天然气的利用甲烷1、 甲烷的分子结构I4个C-H键之间的夹角109 ° 28'。分子式：CH4 ；结构式：H C H ；分子呈正四面体结构,2、 甲烷的化学性质和用途H(1) 氧化反应：点燃 燃烧：CH4+ 202CO2+ 2出0可作为高效、较洁净的燃料。 催化氧化：CH4+出0化剂C0+ 3H2生成的混合气体能合成甲醇。(2)

3、取代反应：有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。如:CH4+CI2 丄 CH3CI+HCICHCI 3+CI2 亠 CCI4+HCICH3CI+CI 2丄 CH2CI2+HCI ； CH2CI2+CI2丄 CHCI 3+HCI反应生成的三氯甲烷和氟化氢反应，可制氟利昂。 裂解反应：CH4高匚C+2H2制炭黑和氢气。、石油炼制 乙烯1、石油炼制(1) 石油分馏：加热时，碳原子数少的烃，沸点低，先汽化，经冷凝先分离出来，这样继续加 热和冷凝，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。主要产品为汽油、煤油和柴油等轻质油。(2) 催化裂化：在催化剂存在条件下，把相对分子质

4、量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小、 沸点低的烃。其目的是提高汽油的产量和质量。(3) 石油的裂解：是在更高温度下，深度裂化，以获得短链不饱和链烃为主要成分的石油加工 过程。裂解气的主要成分有“三烯”：乙烯、丙烯、异丁烯。2、乙烯与乙炔(1) 分子结构乙烯分子式：C2H4；结构简式：CH= CH ；所有原子处在同一平面上， 各个键之间的夹角120°。 乙炔分子式：C2H2；结构简式：HO CH所有原子在同一条直线上，各个键之间的夹角180°。(2) 化学性质加成反应：有机物分子中双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成催化剂 新的化合物的反应。女口： CH

5、2= CH2+ HCICH3CH2CI; CH 三 CH + HCICH2= CHCI氧化反应：都可在氧气中燃烧生成二氧化碳和水；都可被KMnO酸性溶液氧化，使其褪色。三、煤的综合利用1、煤的综合利用（1 ）煤的气化和液化亠煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。如：C（s） + H2O（g） 高CO（g） + H2（g）煤的液化是把煤转化成燃料油、含氧有机物等液态燃料的过程。（2）煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。主要产品为固体（焦炭）、液体（煤焦油、粗氨水）和气体（焦炉气）。2、苯（1）苯的分子结构分子式：GHs；结构简式： 或分子呈平面正六边形结构，各个键之间的夹角120

6、6;。苯分子中并无碳碳双键，而是一个介于单、双键之间的特殊的键。（2） 苯的化学性质：易取代，可加成，难氧化（不包括燃烧。苯完全燃烧时生成水和二氧化碳。） 取代反应：+B2 FeBr +HBr; _ +HNO6硫酸NO2 + H?O 加成反应：_+3H2催化J； _=例题解析例1在光照下，将等物质的量的CH4和CI2充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）A. CH3CIB.CH2CI2C.CCI4D.HCI解析 由甲烷和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道，每生成1moI卤代烃，可生成1moIHCI;由于甲烷和氯气发生的是"连锁”反应，反应一旦发生会有四种卤代烃产生，而每一步取代反

7、应中都有HCI生成。答案为（D）。例2 某烃中碳和氢的质量比是24 : 5，该烃在标准状况下的密度是2.59g/L，写出该烃的分子式。解析 （1）先求实验式（表示构成物质的元素的原子个数最简比的式子）：C和H的原子个数比=24/12 : 5/1 = 2 : 5,所以实验式为 C。（2）再求相对分子质量：摩尔质量=22.4 X 2.59=58g/mol，相对分子质量为 58（3）最后求分子式：（C2Hs）n = 58,解得 n = 2,分子式为GHw。例3室温时20mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓硫酸，再恢复到室温， 气体体积减少了 50mL,剩余气体通过苛性钠溶液，体积又减少

8、了40mL求气态烃的分子式。解析 燃烧产物通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，再通过苛性钠时，CQ气体被吸收，故CO的体积为40mL根据体积减少可考虑用体积差量法计算。设烃的分子式为 CxHy,其燃烧的化学方程式为：点燃一CxHy + (x+y/4)O2 XCO2 十 y/2H 2O V1x+y/4x气体减少1+y/420mL40mL50mL1 :x=20 : 40解得x=21 :(1+y/4)=20 : 50解得y=6所以该气态烃的分子式为 C2H6。由例2、例3可总结出确定烃的分子式的基本途径有: C、H元素的质量 C、H兀素的质量比 C、H元素的质量分数 燃烧产物的物质的量A实验式相对分子质量

9、M=22.4d M=DMr （M为气体相对密度，Mr为气体相对分子质量） M = M1a1%+M 282%+ 1r1例4 丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成四种物质CH4、C2H6、C2H4和C3H6。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后C2H4和C3H6的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气 态烃，在棍合气体中的体积分数为（A.11%B.19%解析 丁烷裂解后相对分子质量最小的烃是 质量未给定具体数值，所求结果又为比值，故可设假设C2H4和C3H6的质量均为42g。催化剂）。C.40%D.50%CH4。解题的关键是C2H4和C3H6质量相等,C2H4和C3H6质量为一适当数值进行求

10、算。由于C4H 10催化剂_A CH 4 + C3H 61mol1mol 42g催化剂C4H10C2H4 + C2H61.5mol1.5mol 42g未裂解的丁烷的物质的量：（1十1.5）- 90% （1十1.5）=0.28mol ;裂解后混合气体总物质的量： 十（1十1十l.5十1.5）=5.28mol。因为在相同状况下，气体的体积之比等于物质的量之比，故甲烷 占有的体积分数为：1/5.28 X 100%疋19%，故选（B）。这道题如设生成的C2H4和C3H6质量为或设裂解前丁烷为1mol等，尽管同样可解，但计算比较繁琐，因而，设未知数也要讲究技巧。同步练习一、选择题1.关于氟里昂-12:

11、CF2CI2的叙述正确的是（）A.有两种同分异构体B.是平面型分子C.只有一种结构D.有四种同分异构体42/42=1mol42/28=1.5mol0.28ag.2.下列石油分馏产品中，汽油沸点范围最低的是（）A.汽油B.柴油C.润滑油D.煤油3. 制取一氯乙烷最好采用的方法是（）A. 乙烷和氯气反应C.乙烯和氯化氢反应4. 在相同条件下，对环境污染程度最小的燃料是（A.液化气B.煤油5. 下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是（A.是无色带有特殊气味的液体C.能发生加成反应使溴水褪色6. 若要使0.5mol甲烷完全和氯气发生取代反应，物质的量为（）A.2.5molB.2.0molB. 乙烯和氯气

12、反应D.乙烯和氢气、氯气反应）C. 煤饼D.木柴）B. 可以燃烧D. 可发生取代反应并生成相同物质的量的四种取代物，则需要氯气的C. 1.25molD.0.5mol7. 石油气中主要含有含碳数目较少的烷烃。某石油气充分燃烧后，在相同条件下测得生成的二氧化碳的体积是该石油气体积的1.2倍，则石油气中一定含（）A.甲烷B.丁烷C.戊烷D.己烷8. 分子中所有原子不可能共平面的是（）A.甲烷B.乙烯C.乙炔D.苯9. 将苯分子中一个碳原子换成一个氮原子，得到一种类似苯环结构的稳定有机物，此有机物的相对分子质量为（）A.78B.79C.80D.8110. 已知二氯代苯的同分异构有3种，可以推知四氯代苯

13、同分异构体的数目是（）A.2种B.3种C.4种D.5种11将0.2mol 丁烷完全燃烧后生成的气体全部缓慢通入0.5L2mol/LNaOH 溶液中，生成的 NazCOs和NaHCO3的物质的量之比为（）A.3 : 2B.2 : 3C.2 : 1D.1 : 312. 把1L含乙烯和氢气的混合气体通过Ni催化剂，使乙烯和氢气发生加成反应，完全反应后，气体体积变为yL （气体体积均在同温、同压下测定）。若乙烯在1L混合气体中的体积分数为X%，则x和y的关系一定不正确的是（）A.y=1 x%B.y=1 1 x%C.y=1 x%=0.5D.y=1 1 x% v 0.5二、填空题13. 标准状况下，5.6

14、L某气态烃的质量为 4g,又知该烃中碳与氢的质量比为3： 1。则该烃的相对分子质量是, 分子式为, 电子式为, 结构式为。14. 作为国家实施的“西气东输”工程终点站，上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。目前上海大部分城市居民使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类。天然气的主要成分是CH4。燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是_。因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是 进风口（填增大或减小），如不做改进可能产生的不良结果是。15. A、B是两种比空气密度略小

15、的气态烃，它们分别与等物质的量的氯化氢反应得到有机物甲和乙，甲能与氯化氢继续反应而乙不能；在一定条件下A能转变为B。则推出A和B的名称：A是:B是。写出A转变为B的化学方程式 ，属于反应16. 人们对苯的认识有一个不断深化的过程。_（1） 1843年德国科学家米希尔里希，通过蒸馏安息香酸 （，二 COOH和石灰的混合物得到液体，命名为苯负。由于苯的含量与乙炔相同，人们认为它是一种不饱和烃，写出C6H6的一种含叁键且无支链链烃的结构简式 ;苯不能使溴水褪色，性质类似烷烃，任写一个苯发生取代反应的化学方程式 。_（2） 烷烃中脱去2mol氢原子形成1mol双键要吸热，但1,3 环已二烯（_ ）脱去

16、2mol氢原子 形成苯却放热，可推断苯比1,3 环已二烯 （填稳定或不稳定）。（3）1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构，解释了苯的部分性质，但还有.事实（填入编号）B.苯能与氢气发生加成反应D.苯的邻位二元取代物只有一种;F.苯的对位二元取代物只有一种一些问题尚未解决，它不能解释下列_A.苯不能使溴水褪色C.苯的一氯取代物没有同分异构体E. 苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色（4 ）现代化学认为苯分子碳碳之间的键是 三、计算题17. 乙烯和乙炔的混合物 50mL，加入150mL 过量氧气，完全燃烧后冷却到原来的温度且除去水分后，剩余气体的体积为112.5mL。求混合物中乙烯和乙炔的体积。18. 煤的气化是将煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。如：高温C（s） + H 2 0（g）-高-CO（g） + H2（g）用一氧化碳和氢气在 443K473K温度下，并用钴作催化剂时， 可以反应生成n=58的烷烃, 这是人工合成汽油的方法之一。（1）写出用CnH2n+2表示的人工合成汽油的配平的化学方程式：（2） 如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO和H2,当完全反应后，合成塔内温度不变，而塔内气体压强降低到原来的2/5。通过计算说明这时有无汽油生成。(3)要达到上述合成汽油的要求，CO和参考答案一、选择题1.C2.A二、填空题 13.16； CH4；H2的体积比的取