2018届一轮复习鲁科版从石油中获取更多的高品质燃油学案

2018届一轮复习鲁科版从石油中获取更多的高品质燃油学案

课题1　从石油中获取更多的高品质燃油 ‎1．了解从石油中获取燃油的基本过程和方法。掌握石油分馏的原理及化学工艺。(重点)‎ ‎2．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。‎ ‎3．知道一些有关燃油的基本知识。‎ ‎4．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。(重难点)‎ 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烃、环烷烃和芳香烃，以及少量的含硫、氮、氧等元素的烃类衍生物和金属化合物。‎ ‎(3)分类 ‎2．石油的加工方法 ‎(1)常压分馏 原理：给原油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝先分离出来，高沸点的烃后汽化，再冷凝分离出来。‎ 设备：分馏塔 ‎(2)减压分馏 原理：降低压强，使烃的沸点降低。‎ 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：汽油<煤油<柴油；沸点范围由高到低的顺序为：柴油>煤油>汽油。‎ ‎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混合物的方法。‎ ‎(2)十六烷和二十烷热裂化反应为：‎ ‎2．催化裂化 ‎(1)定义：使分子中碳原子较多的烃汽化，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烃分子。‎ ‎(2)十八烷的催化裂化反应为：‎ ‎3．加氢裂化 ‎(1)定义：在一定压强和温度下，含碳原子较多的烃分子在催化剂的作用下与氢气反应而断裂成含碳原子较少的烃分子。‎ ‎(2)十六烷、二十烷的加氢裂化反应为：‎ ‎2．热裂化、催化裂化、加氢裂化的相同点是什么？‎ ‎【提示】　均使碳链长的烃变为碳链短的烃。‎ 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 ‎(2)改进汽油的炼制工艺，增加汽油中烃分子的支链及芳香烃和环烷烃的比例 ‎3. ‎ ‎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。‎ 从石油中提炼燃油的方法 ‎【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。‎ 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 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 ‎(C5～C11)、‎ 煤油、柴油、重油 润滑油 凡士林 等 汽油等轻 质油 ‎　(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)‎ 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、丙烯等气态不饱和烃。‎ ‎1．下列化学反应中，属于烃裂化反应的是(　　)‎ A．C16H34C8H16＋C8H18‎ B．CH3—CH===CH2＋Br2―→‎ C．CH3CH2CH3＋Cl2CH3CH2CH2Cl＋HCl D．nCH2===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、相对分子质量大的烃变为分子中碳原子数少、相对分子质量小的烃的过程。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。‎ ‎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．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。‎ ‎　有人设计了一套实验分馏原油的五个步骤，请将正确的序号填入括号中。‎ ‎(　　)将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏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。‎ ‎(　　)向蒸馏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】　本题考查石油分馏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，故水银球应在蒸馏烧瓶支管口处。‎ ‎【答案】　2、3、1、5、4　蒸馏烧瓶支管口处 ‎2．右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的平均分子量最大 D．每一种馏分都是纯净物 ‎【解析】　在分馏塔中，位置越高温度越低，石油蒸气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，平均分子量越大，故平均分子量的大小顺序为a＜b＜c，故A、B、D错误。‎ ‎【答案】　C ‎1．石油分馏的2种方法：常压分馏、减压分馏。‎ ‎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．石油分馏的5种产品：石油气、汽油、煤油、柴油、重油。‎ ‎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．石油主要是由各种烃组成的混合物 C．石油有固定的沸点，故可分馏 D．石油分馏产物仍是混合物 ‎【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．将直链烃变为芳香烃 ‎【解析】　A、B两项属于物理变化；D项，属于催化重整。‎ ‎【答案】　C ‎4．对石油工业叙述错误的是(　　)‎ ‎ 【导学号：28920045】‎ 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．催化裂化既能提高汽油产量又能提高汽油质量 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，如柴油、润滑油、石蜡、燃料油等。‎ ‎【答案】　D ‎5．裂化汽油中除含有C5～C11的烷烃外，还含有C5～C11的烯烃及甲苯、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烃及苯的同系物，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】　本实验目的是在烷烃、烯烃、苯的同系物的混合物中检验烯烃和苯的同系物的存在，应先检验烯烃，再检验苯的同系物。因为烯烃可使溴水、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，则先用溴水检验烯烃的存在，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)向样品中逐滴加入溴水，振荡，如看到溴水退色，则证明烯烃的存在。‎ ‎(2)继续逐滴加入溴水至不再退色为止，用分液漏斗分出上层的裂化汽油样品，因为加足量溴水后，生成的卤代烷及水的密度均比烷烃和苯的同系物大，所以上层应是烷烃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)溴水　溴水退色　烯烃　(2)溴水　不再退色　上　酸性KMnO4溶液　紫色退去　苯的同系物 学业分层测评(十)‎ ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．下列变化不属于化学变化的是(　　)‎ A．用苯制取环己烷 B．石油裂解 C．用石油气制取氢气 D．分馏石油得汽油、柴油、煤油 ‎【解析】　石油的分馏是物理变化。‎ ‎【答案】　D ‎2．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 ‎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．便于分馏 C．获得短链不饱和气态烃 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．分馏 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．近年来我国部分地区陆续发现了“毒油”，如吉林市卫生防疫部门一次查获“毒油”178.3 t。所谓“毒油”是指混有汽油的食用油，不宜食用。下列有关说法正确的是(　　) 【导学号：28920046】‎ A．汽油是纯净物，有固定的沸点 B．汽油只能由石油分馏得到 C．可用静置后看其是否分层来判断食用油中是否混有汽油 D．汽油中烃分子内所含碳原子数为5～11‎ ‎【解析】　汽油为碳原子数为5～11的烃的混合物，它可通过石油的分馏或裂化制得，汽油能与植物油混溶。‎ ‎【答案】　D ‎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的烷烃，其碳原子数多于汽油分子中的碳原子数，燃烧不充分时，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 ‎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．直馏汽油和裂化汽油成分相同 D．蒸馏石油的实验装置也可用来制取蒸馏水 ‎【解析】　石油、汽油都是混合物，石油中含有各种烷烃、环烷烃和芳香烃，汽油是C5～C11的各种烃的混合物，故A不正确；石油分馏时，首先蒸馏出的是汽油，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；直馏汽油中不含烯烃，裂化汽油中含有烯烃，二者组成成分不完全相同，故C不正确；蒸馏装置不仅可以制取蒸馏水、分馏石油，还可以分离某些其他混合物，如从溴的CCl4溶液中分离出Br2和CCl4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，天然气的主要成分是CH4，属碳氢化合物，而液化石油气则是以丙烷、丁烷为主的烃类混合物，也是碳氢化合物。‎ ‎【答案】　B ‎11．下列各组物质能用溴水鉴别的是(　　)‎ A．直馏汽油和煤油 B．煤油和苯 C．柴油和四氯化碳 D．裂化汽油和柴油 ‎【解析】　直馏汽油、煤油、柴油的主要成分为烷烃、环烷烃及少量苯的同系物，不含碳碳双键或叁键；苯、CCl4中也不含不饱和键，故均不能使溴水退色。‎ ‎【答案】　D ‎12．丁烷进行高温裂解可发生两种反应：C4H10CH4＋C3H6和C4H ‎10‎C2H4＋C2H6，若最终混合物中只有甲烷、乙烯、乙烷、丙烯，则混合气体的平均相对分子质量为(　　)‎ A．14.5 B．29‎ C．58 D．无定值 ‎【解析】　1 mol物质反应后转化为2 mol物质，与几种物质无关，设C4H10为1 mol，混合气的平均相对摩尔质量＝＝29 g/mol。‎ ‎【答案】　B ‎[能力提升]‎ ‎13．如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。‎ 资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。‎ 资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。‎ 某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液退色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。‎ ‎(1)该装置仪器连接的顺序应遵循的原则为__________________，为保证实验成功，实验前必须进行的 操作是__________________________，装置中较长导管的作用是________________________________________________________。‎ ‎(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了___________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(3)试管Ⅲ中溶液退色说明了________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是 ‎________________________________________________________________。‎ ‎(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式：‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(6)石油裂化的主要目的是__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　连接仪器的顺序应遵循从下往上，从左到右的原则，装入药品之前要检验装置的气密性；依据石油分馏工业的分馏塔原理，设置了长导管，其作用除导气外，兼起冷凝气体的作用。试管Ⅱ中有液体生成，说明生成5个碳原子数以上的烃，因为常温、常压下，5个碳原子数以上的烃大都呈液态。试管Ⅲ中酸性KMnO4溶液退色说明生成常温、常压下呈气态的5个碳原子数以下的烯烃。由于裂化产物中有烯烃生成，易与溴发生加成反应，所以不能用来萃取卤素单质。从以上变化可以看出，石油裂化的主要目的是获得更多的轻质燃油，特别是汽油。‎ ‎【答案】　(1)从下往上，从左往右　检验装置的气密性导气、冷凝气体　(2)裂化生成了碳原子数大于5的烃　(3)裂化生成了碳原子数小于5的烯烃　(4)不能，因为裂化产物中有烯烃，易与溴发生加成反应　(5)C20H42C10H22＋C10H20　(6)提高轻质燃油的产量 ‎14．将如图所列仪器组装为一套实验室蒸馏石油的装置，并对石油进行蒸馏，得到汽油和煤油。‎ 一 二 三 四 五 六 ‎(1)图中A、B、C三种仪器的名称分别是________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(2)将以上仪器按顺序，用字母a，b，c，…表示连接顺序：e接(　)，(　)接(　)，(　)接(　)，(　)接(　)。‎ ‎(3)A仪器中c口是________，d口是________(填“进水口”或“出水口”)。‎ ‎(4)蒸馏时，温度计水银球应位于____________________________________。‎ ‎(5)在B中注入原油后，加几片碎瓷片的目的是 ‎_________________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎(6)给B加热，收集到沸点‎60 ℃‎～‎150 ℃‎间的馏分是________，收集到‎150 ℃‎～‎300 ℃‎间的馏分是________________。‎ ‎【解析】　实验装置的组装应本着“由下往上、从左向右”的原则进行。注意检查装置的气密性、冷凝管的水流方向是低进高出、温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管口处。沸点较低的馏分汽油先汽化，然后是煤油。‎ ‎【答案】　(1)冷凝管、蒸馏烧瓶、锥形瓶 ‎(2)i　h　a　b　f　g　w ‎(3)进水口　出水口 ‎(4)蒸馏烧瓶支管口处 ‎(5)防止液体暴沸 ‎(6)汽油　煤油