化石燃料与有机化合物剖析

化石燃料与有机化合物剖析第1页/共41页(1)甲烷的分子组成、结构特征、主要性质(取代、氧化反应)b(2)同系物的概念，烷烃的分子组成和简单命名b(3)石油的分馏、裂化、裂解的主要原理及产物a(4)乙烯的分子组成、结构特征及主要性质(加成、氧化)b(5)乙炔的分子组成及主要性质(加成、氧化)a(6)燃料(气、液)在保存、点燃中的安全问题a(7)煤的气化、液化和干馏的主要原理及产物a(8)苯的分子组成、结构特征、主要性质(取代反应)b(9)取代、加成等基本有机反应类型的判断b(10)根据化学式进行式量、元素的质量分数的计算b(11)由元素质量分数或组成元素的质量比、式量推断有机物分子式b第2页/共41页化石燃料1、化石燃料主要指

、

、

。2.天然气的主要成分是

，它是最简单的有机化合物。3.石油的组成元素主要是

和

,同时还含有少量的

,石油的主要化学成分是各种

态的

，其中还溶有

。4.煤是由

和

组成的复杂的

物。煤中含量最高的元素是

，其次是

和

，另外还含有少量的

等。天然气煤石油甲烷碳氢硫、氧、氮液碳氢化合物气态和固态有机化合物无机化合物混合碳氢氧硫、磷、氮第3页/共41页1、主要仪器的名称2、装置的安装顺序3、检查装置气密性的方法4、实验时的注意事项（1）石油的蒸馏第4页/共41页（减压分馏）重油

凡士林

液态烃和固态烃的混合物；石蜡

(含C20～C30的烃)沥青

(含C30～C40的烃)（常压分馏）原油分馏塔石油气(含C4以下烃)

汽油(含C5～C12的烃)

煤油(含C12～C16的烃)轻柴油(含C15～C18的烃)重油(含C20以上的烃)润滑油

(含C16～C20的烃)（直馏汽油）石油的分馏产品重柴油

第5页/共41页（2）石油的裂化在一定条件下，将相对分子质量较大的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程；C16H34

催化剂加热、加压C8H18

辛烷+C8H16

辛烯【注意】裂化汽油中含有不饱和烃。原料：重油或石蜡目的：提高轻质油（尤其是汽油）的产量和质量第6页/共41页目的：为了获得更多的短链的不饱和气态烃采用比裂化更高的温度(700℃--1000℃)，把具有长链的分子烃断裂成各种短链的气态烃的过程。深度的裂化（主要是乙烯还含有丙烯、丁二烯、甲烷、乙烷等）（3）石油的裂解乙烯的产量是衡量石油化工发展水平的标志第7页/共41页（3）煤：组成元素：

组成化合物：煤的综合利用的方法：以C为主，其次H、O，同时少量的N、S、P等复杂的有机物和无机物的混合物煤的干馏、煤的汽化、煤的液化第8页/共41页煤的综合利用干馏气化液化原理使煤隔绝空气加强热，使其分解的过程把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程把煤转化为液体燃料的过程原料煤煤煤产品焦炭、煤焦油、焦炉气氢气、一氧化碳液体燃料（甲醇、汽油等）第9页/共41页1、下列说法错误的是（）A.石油分馏主要是化学变化B.催化裂化可以提高从石油得到的汽油等轻质油的产量和质量C.裂化比裂解所需温度更高D.石油裂解已成为生产乙烯的主要方法石油分馏、裂化、裂解的主要原理及产物A第10页/共41页烃：1、定义：2、通式：3、分类：烷烃烯烃炔烃代表物结构特征通式甲烷（CH4）乙烯（C2H4）乙炔（C2H2）芳香烃苯（C6H6）CnH2n+2(n≥1)CnH2n(n≥2)CnH2n-2(n≥2)只含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，又称烃CxHy第11页/共41页饱和烃：不饱和烃：分子中碳原子间全部以单键相连，剩余的价键全部与氢原子相连的链烃分子中含有碳碳双键或碳碳三键，碳原子所结合的氢原子少于饱和链烃里的碳原子数，这样的烃称为不饱和烃【说明】第12页/共41页一、烷烃的代表物——甲烷1、来源2、结构分子式：结构式：电子式：结构简式：空间构型：最简单的有机物，也是最简单的一种烃，氢原子含量最高的一种烃，碳原子数为1的烃只有甲烷一个城市垃圾堆、煤矿作业、稻田、泥炭沼等所产生的【特征】正四面体第13页/共41页3、物理性质4、化学性质（1）、氧化反应无色无味气体，难溶于水，密度小于空气，标况下密度为：0.717g/L常温性质稳定，与强氧化剂如酸性高锰酸钾溶液，强酸、强碱均不反应可燃性方程式：现象：用途：淡蓝色火焰作高效、较清洁的燃料第14页/共41页(光照条件下甲烷与氯气的反应)反应类型：取代反应第15页/共41页（2）、取代反应方程式：现象：烷烃的特征反应液面上升；黄绿色变浅；壁上有黄色液滴生成；水槽内有晶体析出1、四种氯代产物的状态及溶解性2、大多数的有机物有具有可燃性但CCl4无可燃性，相反CCl4可用于灭火【说明】第16页/共41页取代反应的定义：取代反应的特征：“有上有下”，反应物至少有一种为有机物，不同于置换反应和复分解反应有机物分子中某些原子或原子团被其它原子或原子团替代的反应第17页/共41页在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）A．CH3Cl B．HCl C．CH2Cl2 D．CCl4

第18页/共41页下列物质中，可以跟甲烷发生化学反应的是A．KMnO4溶液 B．强酸 C．溴蒸气 D．强碱第19页/共41页（3）、受热分解用途：作为高效、较清洁的燃料；裂解制炭黑用于填充塑料；制氟利昂作制冷剂；氧化制甲醇第20页/共41页烷烃、同系物常见烷烃的球棍模乙烷丁烷丙烷异丁烷第21页/共41页烷烃：碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，我们把这种烃叫做“饱和烃”，又叫烷烃。1、烷烃分子通式：CnH2n+2分子结构特点：饱和烷烃概念、通式、分子结构特点***烷烃的性质：（与CH4相似）第22页/共41页2、同系物名称结构简式常温时的状态甲烷CH4气乙烷CH3CH3气丙烷CH3CH2CH3气丁烷CH3(CH2)2CH3气戊烷CH3(CH2)3CH3液十七烷CH3(CH2)15CH3固

结构相似、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。第23页/共41页3、同分异构现象，同分异构体化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象叫做同分异构现象，这些化合物互称为同分异构体。[CH3CH2CH2CH3]CH3CHCH3CH3第24页/共41页A、126C与136CB、O2与O3C、CH4与C4H10D、CH3—CH—CH2

—CH3与︱CH3CH3—C—CH3︱CH3CH3︱E、CH3—C—CH3与H

︱︱

HCH3—C—HCH3︱︱

H请说出下列各组物质的关系第25页/共41页二、烯烃的代表物——乙烯1、工业制法：2、结构分子式：电子式：结构式：结构简式：空间构型：3、物理性质石油的裂解无色、稍有气味,比空气略轻,难溶于水的气体平面型CH2=CH2第26页/共41页（1）氧化反应a、燃烧（被O2氧化）：方程式：现象：b、被KMnO4（H+）溶液氧化4、化学性质火焰明亮，带有黑烟C2H4CO2KMnO4(H+)第27页/共41页乙烯与氯化氢的反应反应类型：加成反应第28页/共41页（2）加成反应定义：有机物分子中不饱和键如C=C或C≡C的两个原子与其它原子或原子团直接结合生成新物质的反应特征：方程式：“只上不下”，至少有一种为有机物（与溴、氢气、卤化氢、水）第29页/共41页5、乙烯的用途主要用于制塑料、合成纤维、有机溶剂，作为植物生长调节剂和果实催熟剂。第30页/共41页三、炔烃的代表物——乙炔1、物理性质：难溶于水的气体，密度比空气略小（不能用向下排空气法收集）2、化学性质：氧化反应加成反应加聚反应(1)燃烧时的现象：火焰明亮，带有浓烟(2)被KMnO4（H+）溶液氧化与H2、X2、HCl、H2O加成第31页/共41页甲烷、乙烯、乙炔的比较CH4C2H4C2H2含C分数85.7%92.3%75%构型结构特点化学性质主要反应燃烧能否使酸性KMnO4溶液、溴水褪色正四面体(甲烷)平面型直线型含C—C(单键)饱和含C＝C(双键)未饱和含CC(叁键)未饱和稳定活泼活泼取代、氧化（燃烧）加成、加聚、氧化（燃烧、强氧化剂）加成、氧化（燃烧、强氧化剂）火焰不明亮火焰较明亮，带黑烟火焰明亮，带浓烟不能能能分子式化学性质主要反应燃烧含C＝C(双键)未饱和稳定活泼活泼取代、氧化（燃烧）加成、加聚、氧化（燃烧、强氧化剂）加成、氧化（燃烧、强氧化剂）火焰不明亮火焰较明亮，带黑烟火焰明亮，带浓烟第32页/共41页苯的分子组成、结构特征、主要性质一、分子组成：分子式：结构简式：结构式：C6H6HHHHHHCCCCCC二、结构特征：苯分子是一种平面正六边形结构的分子，六个碳原子和六个氢原子位于同一平面上，分子中不存在碳碳单键，也不存在碳碳双键，而是一种介于单键和双键之间的独特的共价键。来源从煤的干馏得到的煤焦油中分馏出苯、甲苯和二甲苯等有机物。第33页/共41页三、化学性质：加成反应＋3H2Ni△三、化学性质：加成反应第34页/共41页三、化学性质：取代反应1、卤代反应：＋Br2FeBr＋HBr2、硝化反应：＋HO—NO2浓H2SO450～60℃NO2＋H2O3、磺化反应：＋HO—SO3H一定条件SO3H＋H2O苯的分子组成、结构特征、主要性质第35页/共41页4、苯的用途广泛用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、染料、香料，也常用作有机溶剂。氯乙烯、苯的衍生物氯乙烯用于制造聚氯乙烯塑料（注意有毒，不能用来直接包装食品），氯苯、溴苯、苯磺酸都是重要的化工原料，是多种染料、医药、农药、炸药、合成材料的原料。第36页/共41页1、下列关于苯的性质的叙