化石燃料与有机化合物课件

苏教版高中化学必修2专题3

化石燃料与有机化合物有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料是指煤炭、石油、天然气等这些埋藏在地下不能再生的燃料资源。

化石燃料中按埋藏的能量的数量的顺序分有煤炭类、石油、油页岩、天然气和油砂。石油的形成古代海洋生物的遗骸，被泥沙掩埋，在隔绝氧气的情况下，经过长期复杂的变化形成了石油和天然气天然气天然气一般是指在地下自然形成的可燃性气体，主要成分是甲烷，它是最简单的有机化合物，可以燃烧。天然气煤、石油和天然气的组成煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素和无机矿物质。石油主要含有碳元素和氢元素，是由多种化合物组成的混合物。天然气是主要成分为甲烷的混合物。煤炭资源天然气资源人类目前消耗的能量主要来自化石燃料。化石燃料形成的时间非常长，储量有限。在我国，煤大约还能用90年石油还能用20年天然气还能用60年在不久的将来，我们将面临能源危机。甲烷的空间结构甲烷的结构式CHHHH球棍模型比例模型无色、无味的气体，难溶于水。甲烷的物理性质CH4＋2O2CO2＋2H2O点燃(1)氧化反应：由于甲烷的分子结构稳定，所以通常不与强酸、强碱、强氧化剂（如KMnO4）反应，但能燃烧。甲烷的化学性质CH4C＋2H2高温(2)高温分解：甲烷高于1000℃时才能分解为氢气和炭黑。甲烷的化学性质甲烷与氯气反应，共得到5种产物，其中一氯甲烷和HCl为气态，其余为液态；HCl易溶于水，其余难溶于水。取代反应与置换反应的比较1．概念上的区别取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。置换反应：一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应。【置换反应】（1）反应物、产物中一定有单质。（2）在水溶液中进行的置换反应应遵循金属或非金属活动性的顺序。（3）反应一般单向进行。单质与化合物通过电子的转移而发生氧化还原反应。仅由碳和氢两种元素组成的一类有机化合物总称为烃，也叫碳氢化合物

烷烃指饱和链烃。

“饱和”的含义是：烃分子中C、C间为单键，其它价键均跟氢原子结合。

“链”的含义是：分子结构中无环。结构式：结构简式：乙烷：CH3CH3丙烷：CH3CH2CH3丁烷：CH3CH2CH2CH3戊烷已烷庚烷辛烷烷烃的通式：CnH2n+2(n≥1)同系物：定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。关于烷烃的知识，可以概括如下：烷烃的分子中原子全部以单键相结合，它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。这一类物质成为一个系统，同系物之间彼此相差一个或若干个CH2原子团。同系物之间具有相似的分子结构，因此化学性质相似，物理性质则随分子量的增大而逐渐变化。

烃基：烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基，用“R-”表示；烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基，如－CH3叫甲基、－CH2CH3叫乙基；一价烷基通式为CnH2n+1－烷烃的物理性质：各种烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的递增，发生规律性的变化。

①常温下的状态是由气态（1～4个碳原子）、液态（5～16个碳原子）到固态（17个碳原子以上）②沸点逐渐增加③液态时的密度逐渐增加

烷烃的化学性质（与甲烷相似）

①通常状况下，很稳定，与酸、碱和氧化剂都不反应，也难与其它物质化合②可燃：在空气中燃烧生成水和二氧化碳

③取代：在光照条件下，都能与氯气等发生取代反应石油炼制乙烯经过脱水、脱盐的石油主要是烃类的混合物，因此没有固定的沸点。在烃分子里，一般是含碳原子数越少的，沸点越低；含碳原子数越多的，沸点越高。因此给石油加热时，低沸点的烃先气化，经过冷凝先分离出来。随着温度升高，较高沸点的烃再气化，经过冷凝也分离出来。这样继续加热和冷凝，就可以把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。这种方法叫做石油的分馏。分馏出来的各种成分叫馏分（每一种馏分仍然是多种烃的混合物）。分馏产品分馏温度/沸点碳原子数

用

途粗

汽

油石油气40℃以下C1-C4燃料、化工原料石油醚40～60℃C5-C6溶剂汽油60～205℃C7-C9内燃机燃料煤油205～300℃C9-C16燃料柴油300～360℃C16-C18柴油机燃料润滑油360℃以上C16-C20机械润滑剂凡士林360℃以上C20-C24防锈剂制药重油360℃以上残留物燃料、建筑材料产品所含烃的分子中碳原子个数沸点范围主要用途汽油5～11220℃以下汽车、飞机等的燃料煤油11～16180℃～310℃喷气飞机、拖拉机的燃料、工业洗涤剂柴油15～18200℃～360℃重型汽车、轮船、拖拉机、坦克等的燃料汽油、煤油和柴油所含烃的分子中碳原子个数、沸点范围和主要用途为了更多地从石油里得到较高质量的汽油等产品，可对石油进行裂化。

裂化：石油的裂化有催化裂化和热裂化等

裂化的目的：为了提高轻质液体燃料(汽油、煤油、柴油等)的产量，特别是提高汽油的产量。催化裂化可得到高质量的汽油。裂化的产物主要是分子量比较小、沸点比较低、类似汽油的饱和和不饱和液态烃的混合物及气态烃的混合物。催化裂化用石油分馏产品为原料，在加热、加压和催化剂存在条件下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。C18H38C10H22＋

C8H16催化剂加热、加压十八烷十烷辛烯C16H34C8H16＋

C8H18催化剂加热、加压十六烷辛烯辛烷C20H42C12H24＋

C8H18二十烷十二烯辛烷催化剂加热、加压裂解以比裂化更高的温度（700～800℃，有时甚至高达1000℃以上），使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等气态短烃。C8H18

C4H10＋C4H8催化剂加热、加压辛烷丁烯丁烷C4H10

CH4＋C3H6催化剂加热、加压丁烷丙烯甲烷C4H8

2C2H4催化剂加热、加压丁烯乙烷C4H10

C2H6＋C2H4催化剂加热、加压丁烷乙烯乙烷

石油的裂化：在一定条件下（加热或使用催化剂加热），把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的加工方法。

石油的裂解：以石油分馏产品为原料，采用更高的温度，使其中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子烃，作为有机化工的原料的加工方法。目前石油裂解已成为生产乙烯的主要方法。乙烯，被称为“石化工业之母”，是石油化工基础性原料。目前约有75%的石油化工产品由乙烯生产，它主要用来生产聚乙烯、聚氯乙烯、环氧乙烷、醋酸乙烯等多种重要的有机化工产品，实际上，乙烯产量已成为衡量一个国家石油化工发展水平的标志，其生产能力被看作是一个国家经济实力的体现。乙烯物理性质：无色、稍有气味的气体，难溶于水，密度比空气略小。

乙烯是一种不饱和烃，它的分子里含有碳碳双键，乙烯的分子式是C2H4，

结构式是：现象：乙烯在空气中燃烧，火焰明亮并伴有黑烟

C2H4＋3O22CO2＋2H2O

点燃乙烯的燃烧活动与探究【实验1】把乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中。现象：KMnO4溶液的紫色很快褪去。活动与探究【实验2】把乙烯通入溴水中。现象：溴水的红棕色很快褪去这种有机物分子中双键上的碳原子与其他原子（或原子团）直接结合生成新的化合物分子的反应，叫做加成反应。

乙烯不仅可以与溴水发生加成反应，还可以与水、氢气、卤化氢、氯气等在一定的条件下发生加成反应。

CH2＝CH2＋H2OCH3CH2OH

催化剂乙醇（酒精）

CH2＝CH2＋HClCH3CH2Cl

催化剂一氯乙烷甲烷、乙烷等烷烃分子中不含碳碳双键（或叁键），不发生加成反应。在实验室中，则通常是通过加热酒精和浓硫酸的混合物，使酒精分解而制得乙烯。在这个反应中，浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。乙烯的实验室制法乙炔问题解决分子式：C2H2结构式：H－C≡C－H【实验1】乙炔通入酸性高锰酸钾溶液中【实验2】乙炔通入溴水中H－C≡C－H＋2Br－BrBrBr||H－C－C－H||BrBrH－C≡C－H＋H－ClHCl||H－C＝C－H乙炔H－C＝C－H＋Br－BrBrBr||H－C－C－H乙烯煤的综合利用苯焦炭煤焦油焦炉煤气可燃气体燃料油水煤气水煤气液态烃、甲醇等含氧有机物干馏气化控制燃烧液化O2、H2O(g)H2高温、催化剂H2O(g)高温煤煤的综合利用苯苯在常温下为一种无色、有甜味的透明液体，有强烈的芳香气味，并具有较强的挥发性，有毒，也是一种致癌物质。密度比水小，难溶于水，熔沸点低。物理性质：【例题1】发现苯后，经过法国化学家日拉尔等人的精确测定，发现这种液体的相对分子质量为78，而含碳量却高达92.3%，请计算该物质的分子式。解析：78×92.3%÷12=678×(1—92.3%)÷1=6所以苯的分子式为C6H6【例题2】苯的分子式为C6H6写出可能的结构简式

A．CH≡C－CH2－C≡CHB．CH3－C≡C—C≡C－CH3C．CH2＝CH－CH＝CH－C≡CHD．H≡C－CH－C≡CH

①能否可使溴水褪色？②能否可使酸性高锰钾溶液褪色？【问题思考】苯是否具有烯烃、炔烃类似的化学性质？可设计怎样的实验来证明？活动与探究【实验】向苯中滴加酸性高锰酸钾溶液和溴水，振荡，观察现象。现象：无明显变化。苯的结构式及结构简式HHHHHH苯分子的球棍模型及比例模型苯的结构特点：

（1）苯分子是平面六边形的稳定结构；（2）苯分子中碳碳之间的键是介于碳碳单键与碳碳双键之间的一种独特的键；（3）苯分子中六个碳原子等效，六个氢原子等效。＋Br-Br－Br＋HBr催化剂＋HO－NO2

－NO2＋H2O浓硫酸50～60℃苯的化学性质1、取代反应液溴硝基苯溴苯2、加成反应

苯与氯气在紫外线照下可发生加成反应3、氧化反应＋3H2

Ni180~2500C＋15O212CO2＋6H2O点燃环己烷2明亮而带有浓烟的火焰有机化合物分