新课堂金牌学案高中化学选修与技术配鲁科版2017春配套课件

主题

4

化石燃料石油和煤的综合利用课题

1

从石油中获取更多的高品质燃油目标导航预习导引了解从石油中获取燃油的基本过程和方法。了解为增加轻质燃油的产量和提高汽油品质所采取的化学加工技术。知道一些有关燃油的基本知识。通过学习从石油中提炼燃油的过程和方法,理解化学化工技术在社会发展中的重要作用。目标导航预习导引—

二棕黑色特殊、环烷烃(3)分类烷烃一、石油的性质及石油炼制1.石油的性质、成分和分类。物理性质:

、可燃的黏稠液体,具有

的气味,密度比水小,不溶于水。化学成分:碳和氢两种元素组成的各种烷烃

和芳香烃,以及少量的含硫、氮、氧等元素的烃类衍生物和金属化合物。⎧石蜡基石油:以 为主要成分的石油⎪环烃基石油:以环烷烃、芳香烃为主要⎨成分的石油⎪⎩中间基石油:介于二者之间的石油目标导航预习导引—

二低高降低汽油<煤油<柴油柴油>煤油>汽油2.石油的加工方法。常压分馏。①原理:给原油加热时,

沸点的烃先汽化,经过冷凝先分离出来,

沸点的烃后汽化,再冷凝分离出来。②设备:分馏塔。减压分馏。①原理:降低压强,使烃的沸点

。②原因:高温时烃会分解,甚至炭化结焦而损坏设备。3.石油分馏的主要产品。汽油、煤油、柴油三者含碳原子个数的范围由小到大的顺序为:

,沸点范围由高到低的顺序为:

。目标导航预习导引—

二[感悟思考]1.石油分馏可得到汽油、柴油等。该过程是物理过程还是化学过程?提示：物理过程。目标导航预习导引—

二大高小低强热混合物固体催化剂催化反应二、提高汽油的产量和质量1.石油产品的裂化。裂化的定义。裂化是在一定条件下,使分子中含碳原子数多,相对分子质量

、沸点

的烃断裂为含碳原子数少、相对分子质量

、沸点

的烃的过程。裂化的分类。①热裂化:在一定压强下加

,使分子中碳原子数较多的烃分子发生断裂,从而生成相对分子质量较小、沸点较低、分子中碳原子数与轻质燃油烃分子中碳原子数相近的各种烃的

的方法。②催化裂化:催化裂化首先使分子中含碳原子数较多的烃汽化,然后,气态反应物在

表面发生

,这样含碳原子数较多的烃分子断裂成含碳原子数较少的烃分子。目标导航预习导引—

二催化剂烃分子抗爆剂支链烷烃芳香烃环烷烃越好越高③加氢裂化:在一定的压强和温度下,含碳原子数较多的烃分子在

的作用下也可与氢气反应而断裂成含碳原子数较少的

,氢分子中的氢原子被加到所形成的含碳原子数较少的不饱和烃分子上。2.提高汽油品质的方法。辛烷值。辛烷值越大,表明该汽油的品质越好。通常提高汽油辛烷值的方法主要有两种。一种方法是在汽油中加入

;另一种方法是改进汽油的炼制工艺,增加汽油中的

、

和

的比例。汽油中支链烷烃分子越多、含芳香烃和环烷烃的比例越高,抗爆性就

,辛烷值就

。目标导航预习导引—

二催化剂重新形成常用抗爆剂及缺点。①四乙基铅:由于燃油含铅,排放的汽车尾气会对环境造成严重的重金属污染。②甲基叔丁基醚(简称MTBE):由于它会增加汽车尾气中氮氧化物的排放量而造成大气污染。催化重整及主要反应。①催化重整。在石油炼制过程中,通常是在

作用下,使汽油中烃分子的结构

新的分子结构,这个过程叫做催化重整。②常用催化剂:铂或铂-铼合金。目标导航预习导引—

二③铂重整中的主要化学反应。a.把直链烷烃重整为芳香烃:b.使分子中含六个或五个碳原子的环烷烃脱氢形成芳香烃:目标导航预习导引—

二把直链烷烃重整为分子含较多支链的烷烃碳链结构支链芳香烃品质④催化重整的目的。调整分馏所得到的汽油中烃分子的

,使其中的烷烃

增加,环烷烃和烷烃变成

,从而提高汽油的

。目标导航预习导引—

二[感悟思考]热裂化、催化裂化、加氢裂化的相同点是什么?提示：均使碳链长的烃变为碳链短的烃。为什么汽车尾气会造成空气污染?提示：在汽油中若用四乙基铅作为抗爆剂,燃油含铅,排放的汽车尾气会对环境造成严重的重金属污染,目前已被许多国家禁用,现在常用的抗爆剂是甲基叔丁基醚(简称MTBE),它会增加汽车尾气中氮氧化物的排放量,造成环境污染。要点一要点二典例导航即时演练即时检测要点一 从石油中提炼燃油问题导思①石油分馏属于什么变化?提示：石油分馏过程中无新物质生成,所以属于物理变化。②石油分馏包括哪几种方法?提示：常压分馏和减压分馏。③裂化包括哪几种方法?目的是什么?提示：裂化包括热裂化、催化裂化、加氢裂化,目的是提高汽油的产量。要点一要点二典例导航即时演练即时检测炼制和加工方法分馏裂化常压分馏减压分馏热裂化催化裂化加氢裂化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,将相对分子质量大、沸点高的烃断裂成小分子的过程原料脱水、脱盐的原油原油重油条件常压加热减压加热加热催化剂、加热催化剂、H2、加热要点一要点二典例导航即时演练即时检测炼制和加工方法分馏裂化常压分馏减压分馏热裂化催化裂化加氢裂化目的将原油分离成轻质油将重油充分分离,并防止炭化结焦提高轻质汽油的产量主要产品溶剂油(C5~C8)、汽油(C5~C11)、煤油、柴油、重油润滑油、凡士林等汽油等轻质油要点一要点二典例导航即时演练即时检测【例1】(1)石油分馏时,在不断向

(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品,该过程为

操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、

和加氢裂化,裂化的目的是提高

的产量。解析：(1)石油的分馏是在分馏塔中进行的,该过程为连续操作过程。(2)石油裂化分为热裂化、催化裂化和加氢裂化,裂化的目的是提高轻质燃料油(或汽油)的产量。答案：(1)分馏塔 连续

(2)催化裂化 轻质燃料油(或汽油)要点一要点二典例导航即时演练即时检测1.石油减压分馏的目的是(A.使高沸点的重油进一步分离

B.得到更多的重油)C.分离得到汽油、煤油等轻质油

D.得到高质量的汽油解析：石油分馏有常压分馏和减压分馏两种,减压分馏的目的是使高沸点的重油进一步分离。答案：A要点一要点二典例导航即时演练即时检测二、石油分馏实验问题导思①石油分馏模拟实验中,需要哪些仪器?提示：铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝器、尾接管、锥形瓶、瓶塞、导管等。②温度计水银球在什么位置?提示：在蒸馏烧瓶支管口处。③冷凝器中冷却水的流向应该怎样?提示：下导管口进水,上导管口出水。要点一要点二典例导航

即时演练即时检测1.装置:蒸馏装置。注意所用温度计水银球的位置应当在蒸馏烧瓶支管口处,因为它所测定的是所取馏分的沸点范围。2.石油常压分馏。在给原油加热时,低沸点的烃先汽化,经过冷凝先分离出来,随着温度的升高,较高沸点的烃再汽化,经过冷凝也分离出来,通过控制一定的温度范围。不断地加热和冷凝,把原油分成不同沸点范围的蒸馏产物,这一过程就是石油的分馏,也叫常压分馏。要点一要点二典例导航即时演练即时检测3.重油的常压、减压分馏。重油的常压分馏必须在较高温度下进行,高温时烃会分解,甚至炭化结焦损坏设备、影响生产。减压分馏原理是利用降低分馏塔内压强的方法,使烃的沸点随压强减小而降低,这样重油就能在较低温度下分馏。要点一要点二典例导航即时演练即时检测(1)常压蒸馏。从初馏塔底得到的油叫拔顶油,用泵送入常压加热炉中加热到360

℃~370℃后,再送入常压分馏塔。经分馏,在塔顶可得低沸点汽油馏分,经冷凝和冷却至30

℃~40℃,一部分作塔顶回流液,一部分作汽油产品。此外,还有1~2个中段回流。常压塔一般有3~4个侧线,分别馏出煤油、轻柴油,经汽化后用碱洗或酸洗以得合格产品。侧线产品是按我们的需要而取的不同沸点范围的产品,在不同的流程中并不一定相同,有的侧线产品仅是煤油、轻柴油,而重柴油为塔底产品,有的侧线为煤油、轻柴油和重柴油,而塔底产品是常压渣油。要点一要点二典例导航即时演练即时检测(2)减压蒸馏。原油在常压塔内只能分出沸点较低的馏分,如汽油、煤油、轻柴油等,要想分出沸点约在500

℃以上的裂化原料和润滑油原料,就会出现不少问题。因为这些馏分所含的大分子烃类在450

℃以上就会发生裂解反应,使馏出油品质降低并炭化结焦,破坏正常生产。为了解决这个问题,就必须在减压下蒸馏,因此把常压塔底出来的重油经减压加热炉加热到410

℃左右,进入减压分馏塔,为了使塔机保持残压约为1.1×103~1.1×104

Pa,需用一套真空设备(或称真空抽气机),以抽出不凝性气体。减压塔底也吹入过热蒸气以降低塔内油气分压,增加拔出率。塔顶得重柴油,侧线分别得轻、中、重润滑油,经汽提塔汽提后在塔底得渣油。要点一要点二典例导航即时演练即时检测【例2】

下列关于石油及石油炼制中叙述错误的是(

)A.石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物B.石油分馏所得的馏分是纯净物C.为了防止重油进一步分馏时炭化结焦,常采用减压分馏

D.石油裂化的原料是重油、石蜡等解析：石油分馏所得到的是沸点相近的多种烃的混合物而非纯净物,减压分馏防止了重油的炭化结焦;重油、石蜡等含碳原子数较多的高沸点的烃,通过裂化可以得到沸点低的烃。答案：B要点一要点二典例导航即时演练即时检测2.如图是石油分馏塔的示意图,则a、b、c三种馏分中(A.a的沸点最高B.b的熔点最低C.c的平均相对分子质量最大

D.每一种馏分都是纯净物)要点一要点二典例导航即时演练即时检测解析：在分馏塔中,位置越高温度越低,石油蒸汽在上升途中会逐步液化、冷却及凝结成液体馏分,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;从分馏塔各个出口出来的馏分都为混合物,a先分馏出来,c较a、b最后分馏出来,故熔、沸点高低顺序为a<b<c,熔、沸点越高,烃中含碳原子数越多,平均相对分子质量越大,故平均相对分子质量的大小顺序为a<b<c,故A、B、D错误。答案：C要点一要点二即时检测1.对石油工业叙述错误的是(

)A.石油含有C5~C11的烷烃,可以通过石油的常压分馏得到汽油

B.催化裂化能提高汽油的产量C.石油裂解的目的是提高汽油产量D.石油的减压分馏的生产目的是获得轻质油解析：石油的减压分馏的生产目的是为了获得各种馏分,特别是碳原子数较大的馏分,如重柴油、润滑油、石蜡、油渣等。答案：D要点一要点二即时检测2.下列化学反应中,属于烃裂化反应的是()答案：A要点一要点二即时检测3.汽车内燃机中,汽油汽化与空气按一定比例混合进入汽缸。引擎用电火花引燃,使汽缸内温度迅速升高,气体急剧膨胀,产生压力,推动活塞。排出的尾气对大气产生污染。为了简化讨论,设汽油的成分为辛烷,假设空气中O2的体积分数为20%,其余为N2。试回答下列问题:(导学号52710073)辛烷蒸气与相同条件下的空气体积比为a,要使辛烷完全燃烧,求a的最大值a'为多少?

。当a>a'时,主要大气污染物是

,当a<a'时,主要大气污染物是

。(3)正在推广使用的Rt-R