高中化学选修化学与技术 从石油中获取更多的高品质燃油教学设计

高中化学选修化学与技术

4.1从石油中获取更多的高品质燃油教学设计

教学目标

•课标要求

通过调查讨论煤、石油和天然气等综合利用的最新进展。

•课标解读

1.了解石油资源的综合利用。

2.明确石油化工的主要原料、过程和产品。

•教学地位

本课时知识在《课程标准》有明确要求：通过调查讨论煤、石油和天然气等

综合利用的最新进展，本课时是高考等必考点，尤其是石油的加工，高分子材料

的合成更是高考命题的热点。

教学设计

・新课导入建议

墨西哥坎昆气候大会再次提出了全球减排的重要性。为实现减排目标，全球

每年需要投入巨资用于发展绿色能源。根据有关报道，绿色能源行业将涉及八大

领域，其中包括海上风能、太阳能、城市垃圾转化为能源和地热能等。

你了解我国的主要能源吗？

•教学流程设计

课前预习安排：看教材P68—76,填写［课前自主导学］,并完成［思考交流］。=

步骤1：导入新课，

本课时教学地位分析。今步骤2：建议对［思考交流］进行提问，反馈学生预

习效果。今步骤3：师生互动完成探究1,可利用［问题导思］的设问作为主线。

步骤7：通过［例2］的讲解研析，对“探究2,石油分储实验”中注意的问题进行

总结。仁步骤6：师生互动完成“探究2”。仁步骤5：指导学生自主完成［变式训

练1］和［当堂双基达标］1、2、3题。U步骤4:通过［例1］和教材P68-71的讲解研析,

对''探究1,从石油中提炼燃油的方法”中注意的问题进行总结。

步骤8：指导学生自主完成［变式训练2］和［当堂双基达标］中的4、5题。今步骤9：

引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照［课堂小结］。安排课下作业完成［课

后知能检测］。

课标解读重点难点

1.了解从石油中获取燃油的基本过程和方法。

2.了解为增加轻质燃油的产量和提高汽油品

1.燃油产品的种类及用途。(重点)

质所采取的化学加工技术。

2.石油分储的原理及化学工艺。(重点)

3.知道一些有关燃油的基本知识。

3.轻质汽油获取方法，提高汽油品质的方法。

4.通过学习从石油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。

课前导学

从石油中提炼燃油

1.石油的性质、成分和分类

(1)物理性质：棕黑色、可燃的黏稠液体，具有特殊的气味,密度比水小，

不溶于水。

(2)化学成分：碳和氢两种元素组成的各种烷烧、环烷煌和芳香丸,以及少

量的含硫、氮、氧等元素的燃类衍生物和金属化合物。

〃石蜡基石油：以烷烧为主要成分的石油

环燃基石油：以环烷烧、芳香煌为主要

(3)分类5

成分的石油

、中间基石油：介于二者之间的石油

2.石油的加工方法

(1)常压分储

原理：给原油加热时，低沸点的煌先汽化，经过冷凝先分离出来，高沸点的

烧后汽化，再冷凝分离出来。

设备：分储塔

⑵减压

f原因：高温时烧会分解，甚至炭化结焦而损坏设备

〔原理：降低压强，使煌的沸点降低

3.石油分播的主要产品

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：汽油〈煤油

V柴油;沸点范围由高到低的顺序为：柴油〉煤油〉汽油。

思考交流

1.汽油、煤油、柴油有哪些用途？

【提示】汽油用于飞机、汽车；煤油用于喷气飞机、拖拉机；柴油用于重型汽

车、军舰、轮船、坦克、拖拉机等。

从石油中获得更多的轻质燃油

1.热裂化

(1)定义：在一定压强下加强热，使分子中碳原子数较多的烧分子发生断裂,

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煌分子中碳

原子数相近的各种煌的混合物的方法。

(2)十六烷和二十烷热裂化反应为：

△

Ci6H十加烷---->C8H辛解+C8H辛烷；

△

C20H二也烷---->C12H十2烯+C8H辛烷

2.催化裂化

(1)定义：使分子中碳原子较多的燃汽化，让气态反应物在固体催化剂表面

发生催化反应,生成含碳原子较少的烧分子。

催化剂

(2)十八烷的催化裂化反应为：Ci8H十状烷——>CioH美烷+C8H辛烯o

3.加氢裂化

(1)定义：在一定压强和温度下，含碳原子较多的烧分子在催化剂的作用下

与氢氢反应而断裂成含碳原子较少的烧分子。

(2)十六烷、二十烷的加氢裂化反应为：

催化剂

Cl6H十加烷+H2------>2C8H辛烷、

催化剂

C20H二也烷+H2------>C12H十26烷+C8H辛烷。

思考交流

2.热裂化、催化裂化、加氢裂化的相同点是什么？

【提示】均使碳链长的爆变为碳链短的烧。

如何提高汽油的品质

1.指标：辛烷值

2.提高辛烷值的方法

[①在汽油中加入抗爆剂，提高汽油的质量

1②改进汽油的炼制工艺,增加汽油中燃分子的

〔支链及芳香煌和环烷日的比例

3.催化重整

思考交流

3.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

叔丁基醵（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。

课堂互动

从石油中提炼燃油的方法

【问题导思】

①石油分储属于什么变化？

【提示】石油分馆过程中无新物质生成，所以属于物理变化。

②石油分储包括哪几种方法？

【提示】常压分馆和减压分馆。

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。

炼制和加工方法

分储裂化

常压

分储减压

分偏热裂化催化

裂化加氢

裂化

在一定条件下，将相对分子质

用蒸发和冷凝的方法把石油分

原理量大、沸点高的烧断裂成小分

成不同沸点范围的蒸储产物

子的过程

原料脱水、

脱盐的

原油重油重油

条件常压

加热减压

加热加热催化剂、

加热催化剂、

H2＞加热

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和质量

主要

产品溶剂油

(C5〜C8)、

汽油

©〜Cu)、

煤油、柴油、

重油润滑油、

凡士林

等汽油等轻

质油

例1.（2012.山东高考节选）（1）石油分储时，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）石油的分馆是在分馆塔中进行的，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）分储塔连续（2）催化裂化轻质燃料油（或汽油）

易错警钟

裂化、裂解均属于化学变化；裂化目的是提高汽油产量，裂解目的是获得乙

烯、丙烯等气态不饱和姓。

变式训练

1.下列化学反应中，属于烧裂化反应的是（）

催化剂

A.Cl6H34--------->C8H16+C8H18

△

B.CH3—CH===CH2+Br2->CH3CHBrCH2Br

光照

C.CH3CH2CH3+CI2------>CH3CH2CH2C1+HC1

D.〃CH2=CH—CH=CH2>

CH2—CH=CH—CH2

【解析】裂化反应是在一定条件下，使分子中碳原子数多、相对分子质量大的

煌变为分子中碳原子数少、相对分子质量小的烧的过程。B项，属于加成反应；

C项，属于取代反应；D项，属于加聚反应。

【答案】A

石油分t留实验

【问题导思】

①石油分馆模拟实验中，需要哪些仪器？

【提示】铁架台、酒精灯、石棉网、蒸馆烧瓶、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】在蒸储烧瓶支管口处。

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。

1.装置：蒸储装置。注意所用温度计水银球的位置应当在蒸储烧瓶支管口

处，因为它所测定的是所取微分的沸点范围。

石

油

和

碎

瓷

片

2.操作注意事项：①被加热的是易燃易爆物质，故装置气密性要好，注意

加入药品前检验整套装置的气密性；②为防止暴沸，应在加热之前放入几片碎瓷

片；③注意加热之前先接通冷却水，而停止加热后，仍要继续通冷却水一段时间;

④若所用药品为原油，应在收集器上接一导管，将残余尾气导出室外，以防发生

事故。

例2.有一套实验分储原油的五个步骤，请将正确的序号填入括号中。

()将蒸储烧瓶固定在铁架台上，在蒸储烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。

()连接好冷凝管。把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口的橡皮管

的另一端和水龙头连接，和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。

)把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉

网。

()向蒸储烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原油，塞好带

温度计的橡皮塞，把连接器连接在冷凝器的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶)中。

()检查气密性(利用给固定装置微热的方法)。

在上述实验中，温度计的水银球的位置在________。

【解析】本题考查石油分馆原理和根据实验目的设计实验装置的能力及组装实

验装置的能力。本实验包括三个部分的装置，即加热装置、冷凝装置和收集装置。

组装时，应遵循先加热后冷凝再收集的顺序，加热装置的组装要先下后上。操作

应遵循先连接装置再加药品的原则。所以正确的顺序为(2)(3)(1)(5)(4)。因温度计

是测石油气的温度，故水银球应在蒸储烧瓶支管口处。

【答案】(2)(3)(1)(5)(4)蒸储烧瓶支管口处

变式训练

2.石油分储实验中，一定不使用的仪器是()

A.蒸发皿B.酒精灯

C.冷凝器D.蒸储烧瓶

【解析】蒸发皿用于加热溶液，在石油分馆实验中一定不使用。

【答案】A

【教师备课资源】

海底新能源一可燃冰

1.“可燃冰”是深藏于海底的固体甲烷水合物。在深海高压低温的条件下，

水分子通过氢键紧密缔合成三维网状体，将海底沉积的古生物遗体所分解的甲烷

等气体分子纳入网体中形成水合甲烷。可燃冰是一种潜在的能源，储量很大。有

专家认为，水合甲烷一旦得到开采，将使人类的燃料使用史延长几个世纪。值得

注意的是，可燃冰作为一种新能源虽具有开发应用前景，但甲烷是一种高效的温

室效应气体，所以可燃冰应得当开采。

2.各种工业厂气的主要成分

名称来源主要成分用途

天然气天然气田、

油田CH4燃料、化工原料

水煤气煤气化co、H2燃料、化工原料

焦炉气煤干馆

co、H2>

CH4>C2H4等燃料、化工原料

液化石油气石油分储c5以下石油气燃料、化工原料

裂解气石油裂解

CH4＞乙烯、

丙烯、丁烯等石油化工原料

高炉煤气炼铁高炉CO、CO2等燃料

1.石油分储的2种方法：常压分储、减压分储。

2.获得更多轻质燃油的3种方法：热裂化、催化裂化、加氢裂化。

3.提高汽油品质的1种方法：催化重整。

4.石油分储的5种产品：石油气、汽油、煤油、柴油、重油。

当堂达标

1.关于石油的说法不正确的是（）

A.石油主要含C、H两种元素

B.石油主要是由各种炫组成的混合物

C.石油有固定的沸点，故可分储

D.石油分储产物仍是混合物

【答案】C

2.下列不属于提高汽油产量的方法是（）

A.热裂化B.催化裂化

C.催化重整D.加氢裂化

【解析】裂化的目的是提高汽油的产量；催化重整目的是提高汽油的品质。

【答案】C

3.在下列各种石油的加工处理过程中，属于催化裂化过程的是（）

A.分离汽油和煤油

B.将重油分离为润滑油等

C.十六烷变为辛烷和辛烯

D.将直链煌变为芳香煌

【解析】

A.B两项属于物理变化；D项，属于催化重整。

【答案】C

4.下列物质中，不能用于萃取滨水的是()

A.直储汽油B.四氯化碳

C.裂化汽油D.苯

【解析】用作萃取剂的溶剂要求：①与原溶剂互不相溶，且密度不同；②与

溶质不反应；③溶质在该溶剂中的溶解度远远大于在原溶剂中的溶解度。C项中

裂化汽油中有不饱和烧，会和Br2发生加成反应。

【答案】C

5.裂化汽油中除含有C5〜Cu的烷烧外，还含有C5〜Cu的烯煌及甲苯、二

甲苯等苯的同系物。要用化学方法检验某裂化汽油样品中含有烯煌及苯的同系

物，实验步骤为：

(1)先逐滴加入,振荡，如果看到，则证明有存在。

(2)逐滴加入________至________为止，静置，用分液漏斗分出________(填

“上”或“下”)层的裂化汽油样品，再加入，振荡，如果看到,

则证明裂化汽油中有存在。

【解析】本实验目的是在烷煌、烯煌、苯的同系物的混合物中检验烯煌和苯的

同系物的存在，应先检验烯烧，再检验苯的同系物。因为烯燃可使7臭水、酸性

KMnO4溶液退色，而苯的同系物只能使酸性KMnO4溶液退色，根据这一性质差

异，则先用淡水检验烯燃的存在，再用酸性KMnO4溶液检验苯的同系物的存在。

具体实验步骤如下：

(1)向样品中逐滴加入澳水，振荡，如看到溟水退色，则证明烯燃的存在。

(2)继续逐滴加入澳水至不再退色为止，用分液漏斗分出上层的裂化汽油样

品，因为加足量淡水后，生成的卤代烷及水的密度均比烷烧和苯的同系物大，所

以上层应是烷烧和苯的同系物的混合物。向分出的上层样品中加入酸性KMnO4

溶液，如果紫色退去，则证明有苯的同系物存在。

【答案】（1）澳水澳水退色烯烧（2）滨水不再退色上酸性KMnCU

溶液紫色退去苯的同系物

课后检测

1.（双选）下列变化不属于化学变化的是（）

A.用苯制取环己烷

B.将石油气液化

C.用石油气制取氢气

D.分储石油得汽油、柴油、煤油

【解析】气体的液化、石油的分馆是物理变化。

【答案】BD

2.石油减压分储的目的是（）

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】石油分储有常压分馆和减压分储两种，减压分储的目的是使高沸点的

重油进一■步分离。

【答案】A

3.近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是（）

A.提高汽油燃烧效率

B.降低汽油成本

C.避免铅污染大气

D.铅资源短缺

【解析】汽油中加四乙基铅可以提高汽油的抗震性，排放的汽车尾气会对环境

造成严重的重金属污染。

【答案】C

4.石油裂化的主要目的是为了（）

A.提高轻质液体燃料的产量

B.便于分储

C.获得短链不饱和气态燃

D.提高汽油的质量

【解析】裂化的目的是获得更多的轻质燃油（汽油）。

【答案】A

5.下列提炼石油的方法中，属于物理变化的是（）

A.裂化B.裂解

C.分馆D.催化重整

【解析】裂化、裂解、催化重整均有新物质生成，均属于化学变化。

【答案】C

6.石油分储的设备名称是（）

A.氧化炉B.沸腾炉

C.分储塔D.吸收塔

【答案】C

7.某人坐在车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在启动、刹车时要排

出黑烟，由此可推断这辆卡车所用的燃料是（）

A.酒精B.汽油

C.柴油D.液化石油气

【解析】按一般常识，现在汽车所用的燃料为汽油或柴油。柴油的主要成分为

C15〜C18的烷燃，其碳原子数多于汽油分子中的碳原子数，燃烧时不充分，产生

黑烟。

【答案】C

8.下列关于石油及石油炼制中叙述错误的是（）

A.石油主要是由烷烧、环烷煌、芳香煌组成的混合物

B.石油分储所得的储分是纯净物

C.为了防止重油进一步分储时炭化结焦，常采用减压分储

D.石油裂化的原料是重油、石蜡等

【解析】石油分馆所得到的是沸点相近的多种烧的混合物而非纯净物，减压分

馆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燃，通过裂

化可以得到沸点低的烧。

【答案】B

9.下列说法中正确的是（）

A.石油是混合物，汽油是纯净物

B.沸点：汽油＞煤油〉柴油〉机油

C.直储汽油和裂化汽油成分相同

D.蒸储石油的实验装置也可用来制取蒸储水

【解析】石油、汽油都是混合物，石油中含有各种烷烧、环烷煌和芳香烧，汽

油是C5〜C11的各种燃的混合物，故A不正确；石油分馆时，首先蒸馆出的是汽

油，其次是煤油，再次是柴油，而机油是一种润滑油，故沸点：汽油（煤油（柴

油〈机油，故B不正确；直馈汽油中不含烯烧，裂化汽油中含有烯烧，二者组成

成分不完全相同，故C不正确；蒸储装置不仅可以制取蒸储水、分储石油，还

可以分离某些其他混合物，如从Bn的CC14溶液中分离出Bn和CC14等，故D

正确。

【答案】D

10.为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁

燃料主要有两类：一类是压缩天然气（CNG）,另一类是液化石油气（LPG）。这两

类燃料的主要成分都是（）

A.碳水化合物B,碳氢化合物

C.氢气D.醇类

【解析】从题分析可知，天然气的主栗成分是CH-属碳氢化合物，而液化石

油气则是以丙烷、丁烷为主的烧类混合物，也是碳氢化合物。

【答案】B

11.下列各组物质能用澳水鉴别的是（）

A.直储汽油和煤油

B.煤油和苯

C.柴油和四氯化碳

D.裂化汽油和柴油

【解析】直馈汽油、煤油、柴油的主要成分为烷烧、环烷烧及少量苯的同系物,

不含碳碳双键或叁键；苯、CC14中也不含不饱和键，故均不能使淡水退色。

【答案】D

12.丁烷进行高温裂解可发生两种反应：C4H