高一化学教案：专题第一单元第二课时石油炼制

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第二课时石油炼制整体设计三维目标1.知识与技能通过本节教学让学生了解石油的分馏原理及其产品的用途。了解石油的催化裂化和裂解。2.过程与方法本课时主要采用多媒体辅助教学和实验探究法。3.情感态度与价值观通过学习使学生知道石油在国民经济中的重要地位，培养学生利用资源、爱惜资源的社会责任感.教学重点石油的分馏。教学难点实验室蒸馏石油的实验.课前准备药品:石油样品、碎瓷片。仪器：铁架台（带铁夹、铁圈）、酒精灯、蒸馏烧瓶、水银温度计、冷凝管、牛角管、锥形瓶、单孔塞、导管。教具：常压分馏塔模型。教学过程知识回顾前面我们学习了以甲烷为代表的烷烃的性质，它们互为同系物，在结构和性质上相似，都能燃烧，发生取代反应,受热能分解。导入新课2007年5月7日，中国石油天然气集团公司(简称中国石油集团)召开新闻发布会宣布，中国石油集团在渤海湾滩海地区新发现一个储量规模超过10亿吨的油田——冀东南堡油田.它的发现对经济腾飞的中国无疑是一项新的强劲动力，使中国的能源安全又多了一道屏障。推进新课[板书]一、石油的组成[展示]原油样品，观察颜色、状态。【提问】石油是一种棕黑色黏稠液体，它的主要成分是什么呢？[投影]1。石油的成分：(1)组成元素：主要为碳和氢。(2)组成物质：各种烷烃和芳香烃。【提问】石油中有许多有机物，但直接使用价值不大，怎样对石油中各种成分进行分离？我们学习过哪些分离方法?这些分离的方法适用于哪些方面？［结论]学习过的分离方法包括：过滤、蒸发结晶、萃取、蒸馏等。1。过滤法应用于固体、液体的分离.2.蒸发结晶适用于分离无机物的水溶液。3.萃取是用一种溶剂把溶质从它和另一种溶剂所组成的溶液里提取出来的方法。4.蒸馏是利用液体混合物中各物质沸点的不同，通过蒸发、冷凝的方法使它们分离。［分析］加热石油时，沸点低的成分先汽化，经冷凝后收集,沸点较高的成分随后汽化，冷凝收集。.。。.。.这样不断加热和汽化、冷凝，能使沸点不同的成分分离出来。这一过程在石油工业中是在分馏塔内进行的，称为石油分馏。［板书]2。石油的分馏分馏：通过给石油加热，使低沸点的烃首先汽化，再经过冷凝,使石油分成不同沸点范围的蒸馏产物的方法。馏分：分馏出来的各种成分。［活动与探究］课本P61—62观察与思考。【讨论】1。说明实验中为什么要使用温度计?2。实验中温度计的位置在哪里？3.观察实验中冷凝管内冷凝水的流向,并说明这样做的好处。4.各馏分是纯净物还是混合物？5。馏分的沸点范围和馏分中化合物分子所含的碳原子数有什么关系？[回答］1。由于要将石油分离成不同沸点范围的产物，所以需要用温度计控制反应温度。2.温度计水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处，因为温度计测定的是混合物蒸气的温度.3.冷凝管中水流是下进上出，利用逆流交换原理使产物充分冷却。4。分馏石油得到的各个馏分都是混合物.5.各馏分含有沸点相近的若干种烃，各种烃分子中含有的碳、氢原子数各不相同.随着馏分中含有碳原子数的增加，碳链长度增加，相对分子质量增大,它们的沸点也逐渐升高。所以馏分中化合物分子所含的碳原子数越多，馏分的沸点范围越高.［小结]蒸馏石油的实验注意事项：①烧瓶要干燥，装入原油体积不能超过烧瓶容积的2/3。②烧瓶内要加入碎瓷片以防止溶液暴沸。③温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口略靠下的位置.④应该从冷凝管的下端进水口流入冷水,从上端出水口流出，这样冷凝水与蒸气逆向流动，冷凝效率高。⑤分馏得到的60—150℃的馏分称为汽油，150—300℃时的馏分称为煤油.[展示模型］常压分馏塔模型（注意塔中出口高低和馏分沸点高低的关系）[分析］将某些馏分进一步加工精致，就可以得到一系列石油分馏的产品。［多媒体投影］石油分馏的主要产品及用途一览表分馏产品分子中所含碳原子数用途石油气＜4常用来制造塑料或作为燃料汽油5—12常用作机动车油、工业溶剂煤油12-16飞机、煤油炉等燃料柴油15—18飞机、拖拉机等燃料润滑油16—20各种部件润滑重油≥20［探究]在用钴（Co）作催化剂时,用一氧化碳和氢气在443—473K温度下，可以反应生成n=5—8的烷烃,这是人工合成汽油的方法之一。(1)写出用CnH2n+2表示的人工合成汽油的配平的化学方程式：__________________________。（2）如果向密闭的合成塔里通入恰好能完全反应的CO和H2，当完全反应后，合成塔内温度不变，而塔内气体压强降低到原来的2/5。通过计算说明这时有无汽油生成。（3）要达到上述合成汽油的要求,CO和H2的体积比的取值范围是多少？[解析］（1）此问实际上是后面思考的根本。nCO＋(2n＋1）H2CnH2n+2＋nH2O即为合成汽油的化学方程式。（2）压强降为原来的2/5即为气体的物质的量在相应的条件下变为原来的2/5。nCO＋(2n＋1)H2CnH2n+2＋nH2O3n+11+n（1+n）/（3n+1）=2/5，所以n=3即生成物为丙烷,无汽油生成.（3）因为5≤n≤8，所以V（CO)∶V（H2)=n∶（2n+1）所以5∶11≤V(CO)∶V（H2）≤8∶17[分析］为了提高轻质油的产量，特别是汽油的产量，还要采用裂化的方法从重油中获得轻质油.［板书]3.石油的催化裂化和裂解（1）裂化裂化目的：提高轻质油的产量。裂化原理：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。［分析]在催化作用下的裂化称为催化裂化。通过裂化可以使重油中含20个碳以上的烃断裂成分子中含5—11个碳原子的烃从而得到汽油。例如：C16H34C8H18+C8H16与裂化相似的另一种炼制石油的方法叫裂解。是以比裂化更高的温度，使石油分馏产品中的长链烃断裂成为乙烯、丙烯等气态短链烃。[板书]（2）裂解裂解目的：获得更多乙烯、丙烯等基本有机化工原料。裂解原理：比裂化更高的温度，使长链烃断裂成为乙烯、丙烯等气态短链烃。例如:C8H18C4H10+C4H8C4H10C2H6+C2H4C4H10CH4+C3H6C4H82C2H4[分析]目前石油裂解已经成为生产乙烯的主要方法.[探究]丁烷催化裂化时，碳链按两种方式断裂生成两种烷烃和烯烃。如果丁烷的裂化率为90%，且裂化生成的两种烯烃的质量相等,则裂化后得到的相对分子质量最小的气体在混合气体中的体积分数是(）A。11％B.19%C。40％D.50％［解析]丁烷催化裂化时,有如下两个方程式C4H10C2H6+C2H4①C4H10CH4+C3H6②由生成的两种烯烃的质量相等即m(C2H4）=m（C3H6），得n(C3H6)=2/3n(C2H4）,即①、②反应的物质的量之比为2∶3.设有1体积C4H10参加反应,则①反应有1×90%×2/5=0.36，即CH4生成了0。36体积。所以φ(CH4）=×100％≈19％。［答案］B课堂小结这节课我们了解了石油的组成元素和组成物质，主要学习了石油的炼制方法：蒸馏、分馏、裂化、裂解。并了解了炼制的目的和原理.石油是重要的能源，但只有经过分离才有利用价值。但石油资源是有限的，我们应充分利用好石油资源，为国家富强和人民生活水平的提高发挥重要作用。布置作业1。下列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.石油主要是由各种烷烃、环烷烃、芳香烃所组成的混合物C.石油有固定的熔、沸点D.石油分馏得到的汽油是混合物2.通常用来衡量一个国家石油化工发展水平的标志是(）A.石油的产量B。乙烯的产量C。汽油的产量D.硫酸的产量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4。海湾战争中，科威特大批油井着火，在灭火工作中，下列各项措施不能考虑用于灭火的是（）A.设法阻止石油喷射B。设法降低火焰温度C。设法降低石油着火点D.设法使火焰隔绝空气[参考答案］1。C2.B3。C4。C板书设计石油炼制一、石油的炼制1。石油的成分：(1）组成元素:主要为碳和氢。(2）组成物质：各种烷烃和芳香烃。2。石油的分馏分馏:通过给石油加热，使低沸点的烃首先汽化，再经过冷凝，使石油分成不同沸点范围的蒸馏产物的方法。馏分：分馏出来的各种成分。3.石油的催化裂化和裂解(1）裂化裂化目的：提高轻质油的产量。裂化原理：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。C16H34C8H18+C8H16（2）裂解裂解目的：获得更多乙烯、丙烯等基本有机化工原料.裂解原理:比裂化更高的温度，使长链烃断裂成为乙烯、丙烯等气态短链烃.C8H18C4H10+C4H8C4H10C2H6+C2H4C4H10CH4+C3H6C4H82C2H4教学反思石油炼制的学习内容比较枯燥，看起来容易，学起来往往难以获得正确而清晰的概念.本节课的教学中，石油的分馏是重点，也是难点。蒸馏这种分离方法虽然学生在必修1中已经学过，但间隔时间较长，所以学生很容易遗忘.在教学时应采用讨论引导的方法,带领学生一起思考，一起回忆所学过的知识，逐步深入。同时在教学过程中,有条件的话可以采用多媒体教学，结合演示实验、实物的展示增加学生的感性认识，提高学生的学习兴趣,培养学生合理利用资源、节约资源的意识。从石油分馏获得的轻质液体燃料产量不高的（占石油总质量的25%左右）事实，提出怎样提高轻质液体燃料的产量和质量的问题，转入裂化裂解的教学，让学生体验工业上对石油的加工炼制——裂化和裂解的基本原理.备课资料1.石油化学工业介绍石油和化学工业是国民经济的重要产业，石油和化工产品广泛用于工业、农业、人民生活等各个领域。它为农业生产提供化肥、农药和塑料薄膜等农用化学品;为能源工业(电力、交通、冶金和居民生活)提供石油、天然气、液化气等燃料；为机械工业(航天、汽车、船舶、机械等)提供合成材料、轮胎、涂料和胶黏剂等配套产品；为纺织工业提供合纤单体、合纤聚合物、染料及纺织助剂；为轻工家电业提供各种塑料材料、功能材料；为电子工业提供印刷电路板基材、塑封料、光刻胶、高纯试剂和特种气体等电子化学品;为建筑业提供塑料建材、保温材料、建筑涂料、防火材料等建筑原材料；为医药工业提供基本化工原材料；为军事工业提供军用化工产品；为人民生活提供各种相关的日用化学品。国民经济的方方面面都离不开石油和化工产品，石油和化工产品在国民经济产业链中占有举足轻重的地位.2。石油加工石油、天然气是不同烃化合物的混合物，简单作为燃料是极大的浪费，只有通过加工处理，炼制出不同的产品，才能充分发挥其巨大的经济价值.石油加工，主要是指对原油的加工。世界各国基本上都是通过一次加工、二次加工以生产燃料油品，三次加工主要生产化工产品。原油在炼厂加工前，还需经过脱盐、脱水的预处理,使之进入蒸馏装置时，其各种盐类的总含盐量低于5mg·L—1，主要控制其对加工设备、管线的腐蚀和堵塞。原油一次加工，主要采用常压、减压蒸馏的简单物理方法将原油切割为沸点范围不同、密度大小不同的多种石油馏分。各种馏分的分离顺序主要取决于分子大小和沸点高低。在常压蒸馏过程中,汽油的分子小、沸点低(50—200℃），首先馏出，随之是煤油(130—250℃）、柴油(250—300℃)、残余重油。重油经减压蒸馏又可获得一定数量的润滑油的基础油或半成品（蜡油），最后剩下渣油（重油)。一次加工获得的轻质油品（汽油、煤油、柴油）还需进一步精制、调配，才可作为合格油品投入市场.我国一次加工原油，只获得25％-40%（大庆原油为30％）的直馏轻质油品和20%左右的蜡油。原油二次加工，主要用化学方法或化学-物理方法,将原油馏分进一步加工转化,以提高某种产品收率,增加产品品种，提高产品质量。进行二次加工的工艺很多，要根据油品性质和设计要求进行选择。主要有催化裂化、催化重整、焦化、减粘、加氢裂化、溶剂脱沥青等。如对一次加工获得的重质半成品(蜡油)进行催化裂化,又可将蜡油的40％左右