高二化学石油 煤人教版知识精讲

1、用心 爱心 专心高二化学高二化学石油石油 煤煤人教版人教版【同步教育信息同步教育信息一. 本周教学内容 石油 煤二. 重点、难点1. 常识性介绍石油的分馏及其产品和用途；2. 使学生了解石油的裂化和裂解；3. 常识性介绍煤的干馏和综合利用；4. 使学生了解我国石油化工发展的概况和煤在国民经济中的重要地位，以及节约能源和防止污染环境的重要性。三. 具体内容（一）石油的炼制1. 石油的组成和成分石油的形成过程：各种有机物特别是低等动植物如藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉的缺氧的海湾、泻湖、三角洲、湖泊等地下， 经过许多物理化学作用，最后逐渐形成为石油。石油中含有碳、氢、氧、氮、磷、硫等元

2、素。石油中的这些元素主要以烷烃、环烷烃、芳香烃等形式存在。所以石油是混合物。为了提高其利用率，必须将石油中的各成分进行一定程度的分离，使它们各尽其用。2. 石油的分馏工业上就是利用蒸馏原理将石油中的各成分加以分离，称之为石油的分馏，分馏所得的各种产品称为馏分。（1）石油分馏实验要点： 制乙烯和蒸馏石油都用到了碎瓷片，目的都是为了防止液体暴沸的，也都用到了温度计，但温度计水银球的位置不同，制乙烯时温度计放在了反应液中，而蒸馏石油时，水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处。 冷凝管中的水流方向要下进上出。这主要是利用了逆流热交换原理，从而使馏分充分得到冷却。 实验中所得馏分的沸点是在 60150和 1503

3、00的范围内的，故应该是混合物。所以说汽油、煤油等产品也是混合物。 实验室蒸馏和工业分馏的原理相同，目的也是相同的。装置精度不同，蒸馏只有一个出口，而分馏有多个出口。从石油分馏塔的各个出口出来的馏分，随出口的高低不同有何不同？（2）常压分馏根据蒸馏原理：易挥发的沸点较低、较轻的馏分先出来，一定在最高处，也就是说分馏塔中出口越低，分馏出的馏分的沸点越高，越重。通过常压下的分馏，即常压分馏，只能得到一些沸点较低的馏分，降低了石油的利用率，工业上常采用减压分馏将重油分离成各种沸点的馏分如沥青、燃料油、柴油等。（3）减压分馏通过分馏而获得的各种轻质油如：汽油、煤油、柴油等的产量是较低的，只占到石油总产

4、量的四分之一左右，而社会需求量大的正是这些轻质油，那么如何得到更多的轻质油，又如何实现提高石油利用率的目标呢？工业主要通过石油的裂化和裂解来实现。3. 石油的裂化和裂解用心 爱心 专心裂化：是在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。裂解：是石油生产过程中，以比裂化更高的温度，使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙炔、丙烯等短链烃的加工过程，可见裂解比裂化更彻底。石油炼制、加工过程及主要产品的比较分馏裂化炼制和加工方法常压分馏减压分馏热裂化催化裂化裂解原理用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在一定条件下，将式量大、沸点高的烃

5、断裂成小分子的过程在高于裂化的温度下，将长链分子断裂成短链的气态和少量液态烃的过程原料脱水、脱盐的原油重油重油石油的分馏产品条件常压加热减压加热加热催化剂、加热高温目的将原油分离成轻质油将重油充分分离，并防碳化提高轻质汽油的产量和质量获取短链气态不饱和烃主要产品溶剂油（C5C8）汽油（C5C11）煤油柴油重油润滑油凡士林等汽油等轻油乙烯、丙烯、丁二烯等石油的常压分馏和减压分馏是物理变化，而石油的裂化和裂解是化学变化。煤、石油、天然气都是很重要的能源物质，而它们在地壳中含量是有限的，在新的理想的能源没有大量地被开发和生产出之前，摆在我们面前的一个很严峻的问题就是如何将有限的能源，尽可能地延长其使

6、用期限，这就是能源的综合利用问题。以煤为例，在我国目前仍然主要作燃料为主，这相当于是对能源物质的巨大浪费，那么如何提高煤的利用率呢？（二）煤的综合利用1. 煤的组成和种类煤含的主要元素是碳，除此之外还有少量氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质，所以煤并不是只含碳元素。事实上煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物。可分为无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤等。 各种煤的含碳量范围煤的种类无烟煤烟煤褐煤泥煤碳的质量分数/%859570855070约 50它们的含碳量不同，无烟煤的含碳量较高，泥煤的含碳量较低，当然含碳量不同发热量也就不同，含碳量越高，发热量也越高。煤燃烧时产生有毒的 SO2以及氮的氧化物等，这是

7、“废气” ；燃烧完产生的煤灰，这是用心 爱心 专心“废渣” ；烟囱中常有难闻液体，这是“废液” 。从煤的成分看其中含有许多有机成分和无机矿物，因此煤除了可以燃烧还可以从中提取化工原料。目前已有实用价值的办法主要有煤的干馏和煤的气化、液化。2. 煤的干馏将煤隔绝空气加强热使其分解的过程叫做煤的干馏，也叫煤的焦化。工业上炼焦原理就是将煤粉放在隔绝空气的炼焦炉中加强热。煤干馏的主要产品和用途干馏产品主要成分主要用途焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐氮肥出炉煤气粗苯苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯炸药、染料、医药、农药、合成材料酚类、萘染料、医药、农药、合成材料煤焦油沥青

8、筑路材料、制碳素电极焦炭碳冶金、合成氨造气、电石、燃料煤干馏关键因素有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧，二是要加强热。煤的干馏过程中所发生的变化是很复杂的化学、物理变化。碳、煤、炭三者既有联系又有区别。碳是化学元素 C 的名称。煤是古代的植物体在不透空气或空气不足的情况下，受到地下的高温和高压而变质形成的黑色固体矿物，煤也叫煤炭。煤是多种有机物和多种无机物组成的混合物。炭是碳元素单质中的无定形体，有木炭、焦炭、活性炭和炭黑，方言也将煤叫做炭。3. 煤的气化和液化（1）煤的气化是把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程。煤气化的主要反应是碳和水蒸气的反应。C（s）+H2O（g）高温 C

9、O（g）+H2（g）一个吸热反应，反应所需能量一般由同时进行的碳的燃烧反应来提供。C（s）+O2（g）点燃CO2（g）煤气化时所得到的煤气根据其成分和用途可分为低热值气、中热值气以及高热值气。煤气化产物的区别成分特点用途低热值气CO、H2、N2热值较低用作冶金、机械工业的燃烧气中热值气CO、H2、CH4热值较高可短距离输送煤气、合成氨、甲醇等高热值气CH4热值很高可远距离输送煤气、化工原料（2）间接液化直接液化煤的液化把煤转化为液体燃料的过程叫煤的液化。把煤与适当的溶剂混合后，在高温高压下，使煤与氢气作用生成液体燃料，这叫直接液化；若把煤气化成一氧化碳和氢气，然后再经用心 爱心 专心过催化合成

10、，得到液体燃料，这叫间接液化。煤的综合利用所带来的好处：一方面提高了煤的热效率；另一方面从煤中获得众多的化工原料；三防止了环境污染。【典型例题典型例题】例 1 下列说法错误的是（ ）A. 石油中含有 C5C11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. 汽油是烃的混合物，煤油、柴油是由烃构成的纯净物答案：答案：C、D解析：解析： （A）石油是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物。石油主要由液态烃构成，也溶有少量气态烃和固态烃。石油中肯定含有 C5C11的烷烃，因此通过石油炼厂的分馏就可以得到汽油、煤油等分馏产品。

11、（B）含 C18以上的固态烃利用率低，交通运输业需要更多的燃料油。使重油长链烃分子断裂就可以得到汽油。使长链烃分子断裂为 C5C11烷烃的过程采用催化裂化的方法。（C）石油裂解属于深度裂化，采用的温度比裂化高，长链烃分子断裂程度大。裂解的目的不是为了生产更多的汽油，而是为了获得大量的石油化工产品，主要是三烯：乙烯、丙烯、丁二烯；三苯：苯、甲苯、二甲苯。（D）石油是烃的混合物，石油分馏产品汽油、煤油、柴油等仍是烃的混合物。所不同的只是这些分馏产品沸点范围小，是含碳原子数相近的烃的混合物。例 2 下列说法中，正确的是（ ）A. 煤是由有机物和无机物组成的复杂的混合物B. 煤是结构复杂的含碳化合物C

12、. 煤干馏和木材干馏发生的都是化学变化，而且干馏产物也相同D. 煤含有苯和甲苯，可先用干馏，后分馏的方法将它们分离出来答案：答案：A解析：解析：煤除了主要含碳外还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素，以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。煤是由有机物和无机物所组成的杂质的混合物。煤的结构复杂，但煤不是化合物。煤干馏、木材干馏都发生了复杂的化学变化。煤干馏产物与木材干馏产物不相同。煤干馏生成焦炭、煤焦油、焦炉煤气。木材干馏生成木炭、木焦油、水煤气。煤中不含苯和甲苯，煤干馏后从煤焦油中能分离出来苯和甲苯。苯和甲苯沸点不同，可以用蒸馏的方法进行分离。例 3 下列溶剂能作溴的萃取剂的是（ ）A. 直

13、馏汽油 B. 裂化汽油 C. 二甲苯 D. 酒精答案：答案：AC解析：解析：萃取剂的选择原则是：与水互不相溶，被萃取的物质在该溶剂中的溶解度比在水中较大，且跟萃取物不发生化学反应。因石油分馏是物理加工，而裂化则发生了化学反应，故直馏汽油和裂化汽油二者在成分和性质上是不相同的，现表解如下：用心 爱心 专心例 4 含有 5 个碳原子的烷烃，催化裂化可生成的烯烃最多有（ ）A. 2 种 B. 4 种C. 5 种 D. 6 种答案：答案：C解析：解析：C5H12裂化可得丁烯、丙烯、乙烯，但丁烯还有三种同分异构体例 5 丁烷催化裂化时，碳碳键按两种方式断裂生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷的裂化率为 90

14、%，又知裂化生成的两种烯烃质量相等。求裂化后得到的混合气体中相对分子质量最小的气体的体积分数。答案：答案：19%解析：解析：据题意，丁烷按下列两种方式裂化：C4H10CH4+C3H6C4H10C2H6+C2H4令生成两烯烃各 42 g ，则 n（C3H6）=n（CH4）=1 mol n（C2H4）=n（C2H6）=2842=1.5 mol ，则未裂化的丁烷为：%905 . 112.5=0.28 mol所以 CH4%=28. 05 . 15 . 1111100%=19%例 6 某混合气体依次通过 溴水时，使溴水褪色 通过浓 H2SO4 通过灼热的CuO 粉末，黑色粉末变红 通过澄清石灰水，溶液变

15、浑浊。最后剩余气体能在空气中点燃火焰呈淡蓝色，产生的气体经冷却有水滴并且能使石灰水变浑浊。这样的气体是（ ）A. 高炉煤气 B. 焦炉煤气 C. 裂解气D. 水煤气答案：答案：B解析：解析：高炉煤气主要成分是 CO、CO2、N2，焦炉煤气主要成分是H2、CH4、C2H4、CO。裂解气主要成分是乙烯、丙烯及异丁烯，水煤气主要成分是H2O、CO。实验说明其中有不饱和烃（SO2可不予考虑），实验说明其中有H2、CO，点燃剩气说明有气态烷烃。例 7 为了控制下述的温度变化，应将温度计的水银球放置在什么适当的位置上。（1）在蒸馏烧瓶中分馏石油： 。（2）用酒精和浓硫酸制取乙烯： 。（3）用苯和混酸混合水

16、浴加热制硝基苯： 。答案：答案：（1）水银球靠近蒸馏烧瓶的支管处；（2）水银球插入反应物中；（3）水银球插入水中。解析：解析：做石油分馏实验时，为了控制各馏分的温度范围，温度计的水银球应放在蒸馏烧瓶的支管附近。做制取乙烯的实验时，要控制反应物乙醇和混酸的温度，防止乙醚的生成。温度计的水银球应插在混合物液面下。做制取硝基苯的实验时，主要是控制水的温度，用心 爱心 专心温度计的水银球应插入水中。例 8 若萘分子中有两个氢原子分别被溴原子取代，形成的化合物共有（ ）A. 7 种 B. 8 种 C. 9 种 D. 10 种答案：答案：D解析：解析：萘的结构简式为。在萘环中，上下 4 个碳原子为 碳原子

17、，与 碳原子连接的氢原子则为 氢原子；左右四个碳原子为 碳原子，与 碳原子连接的氢原子叫 氢原子。因而萘环中有 4 个等同的 氢原子和 4 个等同的 氢原子，萘环上共有 8个 H 原子可被取代。当一个 氢原子被溴原子取代后，另一溴原子可分别取代剩下的 7个氢原子可得 7 种不同结构的化合物；又当一个 氢原子被溴原子取代后，另一溴原子若取代 氢原子就会和前边重复，共取代剩下 3 个 氢原子就不会与前边重复，于是可得到 3 个不同结构的化合物。这样一来 73=10，共有 10 种不同的化合物。【模拟试题模拟试题】1. 下列物质中，有固定沸点的是（ ）A. 石油B. 汽油C. 聚乙烯D. 甲苯2.

18、石油催化裂化的目的是（ ）A. 把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小、沸点低的烃B. 使直链烃转化为芳香烃C. 除去石油中的硫和其他杂质D. 提高汽油的产量和质量3. 石油在常压下分馏，得到的主要产品是（ ）A. 汽油、煤油、柴油、重油B. 煤油、柴油、重油、渣油C. 柴油、重油、石蜡、润滑油D. 凡士林、石蜡、沥青、石油焦4. 含碳量最高的煤是（ ）A. 烟煤 B. 无烟煤 C. 褐煤D. 泥煤5. 下列叙述错误的是（ ）A. 煤的干馏必须在隔绝空气的条件下进行B. 煤焦油在 170以下主要分馏出苯及苯的同系物C. 冶金用的焦炭可以通过煤的低温干馏而获得D. 焦炭可用于冶金、合成

19、氨造气、电石、燃料等6. 下列实验： 制取蒸馏水； 制取溴苯； 石油的蒸馏； 煤的干馏； 制取乙烯； 制取乙炔，其中要用到冷凝管或运用冷凝原理的是（ ）A. B. C. D. 7. 有关煤的叙述不正确的是（ ）A. 煤是工业上获得芳香烃的一种重要来源B. 煤的干馏过程属于化学变化C. 煤是由多种有机物组成的混合物D. 煤除了主要含碳元素外，还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素8. 烃的自然界的主要来源是（ ）A. 石油 B. 天然气C. 电石和水 D. 无水醋酸钠和碱石灰9. 确证汽油是混合物的一种方法是（ ）A. 测量密度 B. 测量沸点 C. 将它燃烧 D. 闻气味10. 某学生的以下实验操作

20、正确的是（ ）用心 爱心 专心A. 用酒精萃取碘水中的碘B. 用四氯化碳分离苯和溴苯的混合物C. 用汽油萃取溴水中的溴D. 将金属钠保存在十二烷中11. 蒸馏的操作方法，可以用于分离（ ）A. 混合气体 B. 悬浊液里的固体和液体C. 沸点不同互溶的液体 D. 一切混合物12. 判断下列说法正确的是（ ）A. 石油的炼制过程都是化学变化过程B. 石油分馏目的是将含碳原子数较多的烃先气化经冷凝而分离出来C. 石油经过常、减压分馏、裂化等工序炼制后即能制得纯净物D. 石油分馏出来的各馏分仍是多种烃的混合物13. 160mLCxH4（x1，2，3）气体与 240mLO2在一容器可变的密闭容器中完全燃

21、烧，恢复到原状态（120，1.01105Pa）反应后气体体积为（ ） A. 250mL B. 300mLC. 400mL D. 450mL14. 1mol 某气态烃燃烧时生成 1molCO2，3molCO，3molH2O，若该烃只能与 Br2发生1:1（物质的量比）的加成反应，则关于该烃的叙述正确的是（ ）A. 分子式为 C4H6 B. 可能是炔烃或二烯烃C. 只可能是等环烯化合物D. 无法确定15. 下列说法正确的是（ ）A. 化学性质相似的物质是同系物B. 不饱和烃是分子中的碳原子都不饱和的烃C. 如果烃中各元素的质量分数都相同，则它们必定是烯烃D. 煤干馏的产品焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气都是混合物16. 工厂烧煤的烟囱冒出的烟气中含有较多的 CO2和 SO2等物质，会污染环境。一般可将其通过碱溶液吸收。写出用烧碱溶液吸收 CO2和 SO2反应的化学方程式_、_。17. 大气中 CO2量增多，引起“温室效应”，有人认为 1991 年美国干旱就是“温室效应”的后果。（1）空气中 CO2的主要来源是_氧化。（2）自然界“消耗 CO2”的主要过程是：_，_，_。18. 相对分子质量为 128 的某烃，完全燃烧后，生成的 CO2是同物质的量的乙烯燃烧生成 CO2的 5 倍，该烃的分子式为_，另一种烃的相对分子质量也是 128，充分燃烧生成的水是同物质的量的乙烯燃烧生成