理科教学用石油和煤ppt.ppt

第2节 石油和煤 重要的烃,联想质疑,公路边的加油站里有不同型号的汽油和柴油.你知道它们是怎样用石油制得的吗?以石油为原料还能制得哪些物质?它们有什么性质和用途?,石油主要是由分子中含有不同数目的碳原子的烃组成的复杂混合物 组成元素：C、H（最主要）、O、N、S 化学成分:主要是烷烃、环烷烃和芳香烃,(棕黑色粘稠液体),(一) 石油的成分,一、石油,（二）石油的炼制,1.石油的分馏,通过加热和冷凝,可以把石油分成不同沸点范围的产物。这种方法叫做石油的分馏。,说 明,（）石油分馏是一种物理方法，利用各馏分沸点不同进行混合物的初步分离 （）分馏产物仍然是混合物，是碳原子在一定范围内的混合物,石油气：以下；汽油：； 煤油：；柴油：； 重油：以上,石油提煉,2.石油的裂化,裂化的目的:提高轻质液体燃料的产量.特别是提高汽油的产量。,3.石油的裂解-(采用更高的温度),裂解的目的: 获得乙烯、丙烯等小分子烃。,石油裂解即石油分馏产物的深度裂化,(石油裂解气中乙烯含量较高),？,这种气体是:,如果把青桔子和熟苹果放在同一个塑料袋里,系紧袋口,这样一段时间后青桔子就可以变黄、成熟。,乙 烯,二、乙烯,色：无色 态：气体 味：略有气味 溶解性：难溶 密度：与空气接近d=1.25g/L,（一）乙烯的物理性质,（二）乙烯分子的组成和结构,分子式: 结构式:,C2H4,CH2=CH2,结构特点：,结构简式:,任何键键角为：1200,空间结构：平面(矩形),碳原子间共价键是双键,请你比较一下乙烯与乙烷的结构有哪些相似和不同？,讨 论,活动与探究,实验1：点燃纯净的乙烯，观察燃烧时火焰的亮度和颜色。 实验2：将乙烯通入盛有酸性KMnO4溶液的试管中，观察试管内溶液颜色的变化。 实验3：将过量的乙烯通入盛有溴的CCl4的试管中，观察试管内溶液颜色的变化；在反应后的溶液中加入经硝酸酸化的AgNO3溶液，观察发生的现象。,实验记录,思考：乙烯具有怎样的化学性质？,乙烯燃烧，火焰明亮、伴有黑烟。,酸性KMnO4溶液的紫色褪去,溴水溶液的橙色褪去，加入AgNO3溶液，溶液无现象。,1.氧化反应：,（三）、乙烯的化学性质：,乙烯能被KMnO4（H+）溶液氧化,讨 论,实验3：将过量的乙烯通入盛有溴水的试管中，在反应后的溶液中加入经硝酸酸化的AgNO3溶液，为什么溶液中没有出现淡黄色的AgBr沉淀？,1,2 二溴乙烷,2.加成反应,与卤素单质加成：,我是 溴分子,加成反应： 有机物分子里不饱和的碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成新的化合物分子的反应叫做加成反应。,与氯化氢加成：,1氯乙烷,与氢气加成：,迁移应用,1.酒精是很重要的化工原料，工业上可以用乙烯与水在一定条件下进行反应来制取酒精(CH3CH2OH)。试写出该反应的化学方程式，指出反应类型。 2.乙烷与甲烷相似，能与氯气发生取代反应。由乙烷经取代反应，只能制得一系列氯代乙烷的混合物；若用乙烯和氯化氢在一定条件下反应，可以制得纯净的一氯乙烷。试写出相关反应的化学方程式。,与H2O加成：,乙醇,小结：,加成反应(溴水、HCl、H2、H2O等),氧化反应(可燃烧、被酸性KMnO4溶液氧化),1.分子组成和结构：,2.性质,3.鉴别甲烷和乙烯的方法：,物理性质:无色、稍有气味、 比空气略轻的气体。,化学性质：,乙烯,(CH2=CH2),思考：你能鉴别乙烯和甲烷气体吗？哪些方法比较方便？,乙烯与甲烷化学性质比较,产物都为CO2和H2O,取代反应,加成反应,不反应,加成反应,不反应,不反应,不反应,加成反应,加成反应,氧化反应 溶液褪色,不反应,加成反应,1、能用于鉴别甲烷和乙烯的试剂是 ( ) A.溴水 B.酸性高锰酸钾溶液 C.苛性钠溶 D.四氯化碳溶液,AB,练习,2、制取一氯乙烷最好采用的方法是 ( ) A.乙烷和氯气反应 B.乙烯和氯气反应 C.乙烯和氯化氢反应 D.乙烷和氯化氢反应,C,练习,3. 既可以使溴水褪色,又可以使酸性高锰酸钾溶液褪色的气体有 ( ) A. CO B. CO2 C. C2H4 D. C2H6,C,练习,4. 乙烯发生的下列反应中,不属于加成反应的是 ( ) A. 与氢气反应生成乙烷 B. 与水反应生成乙醇 C. 与溴水反应使之褪色 D. 与氧气反应生成二氧化碳和水,D,练习,浓硫酸和酒精的用量配比：,体积比约为 3:1,为什么浓硫酸用量要多？,反应中有生成水，会使浓硫酸稀释，而稀硫酸没有脱水性会导致实验失败。,浓硫酸和酒精,浓硫酸在反应中起什么作用？,脱水剂和催化剂,1、药品：,2、原理：,二、乙烯的实验室制法,发生分子内脱水生成乙烯,A,B,C,可用( )装置常用做制( ),A,可用( )装置常用做制( ),可用( )装置常用做制( ),B,C,H2 CO2,O2 NH3,Cl2,3、制备装置,4、操作原理：,1、安装顺序如何？,（由下到上，由左到右）,3、混合液体时是将什么倒入什么中？为什么？,（浓硫酸缓缓倒入乙醇中）,4、能否在量筒中混合液体？为什么？,（否，混合时放热）,2、如何检查装置的气密性？,把导气管伸入水中，用手捂住烧瓶。,思考：,1、碎瓷片的作用？,防止爆沸,2、迅速升温至1700C目的？,3、温度计水银球所在的位置？,温度计的水银球必须伸入液面以下，因为温度计指示的是反应温度。,4、能否用排空法收集乙烯？,不能，因为乙烯的密度与空气的密度接近。,5、实验结束是先撤酒精灯还是先撤导管？,先撤导管，防止倒吸。,1400C乙醇会发生分子间脱水生成副产品乙醚。,6、加热过程中混合液颜色如何变化？,溶液由无色变成棕色最后变成黑色。,原因是浓硫酸使酒精脱水碳化,7、加热时间过长，还会产生有刺激性气味的气体，为什么？,浓硫酸具有强氧化性，可以与生成的碳反应。,练习：,实验室制取乙烯常因温度过高而使乙醇和浓H2SO4反应生成少量的二氧化硫。有人设计下列实验以确证上述混合气体中含有乙烯和二氧化硫。,I,II,IIII,IV,如图上所示，I、装置可盛放的试剂是：(将下列有关试剂的序号填入空格内)。 I ， ， ， 。 A品红溶液 BNaOH溶液 C浓H2SO4 D酸性KMnO4溶液 能说明二氧化硫气体存在的现象是 。 使用装置的目的是 。 使用装置的目的是 。 确证含有乙烯的现象是 。,A,D,A,B,I中品红褪色,除去SO2,验证SO2是否除净,IV中紫色KMnO4褪色,第3节 石油和煤 重要的烃,三、煤的干馏 苯,无烟煤,泥煤,褐煤,煤的开采,（一）煤的加工方法干馏,1、在炉子里烧煤能看到哪些现象？,炉子里煤灰 烟囱里气体,2、燃烧煤有哪些污染？,3、煤除了用做燃料外还有哪些应用价值？,SO2 NOX COX 烟尘等,水煤气、氮肥、炸药、医药等化工原料。,煤是由有机化合物和无机化合物组成的复杂的混合物。除了含有C、H元素外，还含有少量的N、 S、 O 、 P等元素；混合物里的无机化合物主要有硅、铝、钙、铁等元素。,【请你想一想】：煤与炭有何关系？,木炭、焦炭等是碳的不纯单质，而煤是有机物和无机物组成的复杂混合物。,（二）煤的加工方法干馏,将煤隔绝空气加强热使其分解的过程，叫做煤的干馏。,【请你想一想】： 煤的干馏和石油的分馏、蒸馏、有什么区别呢？,石油的分馏属于物理变化过程、煤的干馏属于化学变化过程。,（三）煤的综合利用与环境保护,大量燃烧煤燃料，会造成CO2、SO2等污染 煤作为化工原料又会引出“三废”废水、废气、废渣 煤在运输和使用过程中的煤灰,湿化,掺入氧化钙,合理处理并重复利用各种产物,猜猜看:“有人说我笨，其实并不笨；脱去竹笠换草帽，化工生产逞英豪”。猜一字。,（苯）,练 习 :法拉第发现一种新的有机物-苯。它由C、H两种元素组成，C%=92.3%，其蒸气的密度是同压下H2的39倍，试计算其分子式。,解：M苯=392=78 nC=(7892.3%)/12=6 nH =78-612/1=6 分子式C6H6,四、苯,1.根据苯的分子式，它属于饱和烃还是不饱和烃？为什么？ 2.根据饱和烃的通式，苯的不饱和度何？ 3.可能有多少双键数？叁键数？ 4.写出可能的结构简式。, 思考与交流,苯分子可能的结构(一) (1)CH CCH2CH2C CH (2)CH3C CC CCH3 (3)CH2 CHCH2CH2C CH2 (4)CH2 C CHCH C CH2 (5)CH CCH2CH2C CH,【思考与交流】 若苯分子为上述结构之一，则其应该具有什么重要化学性质？可设计怎样的实验来证明？,1.能否使溴水褪色(发生加成反应)? 2.能否使高锰酸钾酸性溶液褪色(发生氧化反应)?,【学生探究实验】,实验现象：苯不能使Br2水或KMnO4褪色， 结论：苯与不饱和烃的性质有很大区别。苯分子的结构中不存在碳碳双键或碳碳三键。,通过上面实验我们否定了苯的链状结构。苯分子的结构究竟如何，这在十九世纪是个很大的化学之谜。若苯分子是环状结构，试画出可能的结构。,苯分子的可能结构（二）,象“打开的书”,“三棱柱烷”,但这些结构又被实验一一推翻了，直到1865年德国化学家凯库勒终于发现了苯的结构。,凯库勒发现苯环结构的传奇- “梦的启示” 请同学们阅读课本63-64页。,正如他说的：到达知识高峰的人，往往是以渴求知识为动力，用毕生精力进行探索的人，而不是那些以谋取私利为目的的人。,凯库勒发现苯分子是环状结构的过程，富有传奇色彩。凯库勒能够从梦中得到启发，成功地提出结构学说，并不是偶然的，这与他本人具有广博而精深的化学知识、勤奋钻研的品质和执着追求的科学态度是分不开的。,简写为,苯的结构式（凯库勒式）,苯不能与溴水或酸性高锰酸钾溶液，说明苯分子的结构中不存在碳碳双键，故凯库勒式仍不能准确表示苯分子的结构。对苯的进一步研究表明，苯分子中的6个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。所以，也常用 表示苯分子,结构特点:1.具有平面正六边形结构，所有原子均在同一平面上。2.苯环中所有碳碳键等同，是一种介于单键和双键之间的独特的键。,结构式:,（一）苯分子的结构,分子式： C6H6,结构简式:,或,为了纪念凯库勒对苯分子结构的巨大贡献,现在仍沿用凯库勒结构式表示.,比例模型,学生探究实验：认识苯的物理性质： 1.观察苯的色、态，并小心闻味； 2.将2mL液态苯放入试管，然后将试管放在冰水混合物中冷却； 3.试管中盛2mL苯，然后加入4mL水振荡，观察溶解情况及苯层位置； 4.试管中盛4mL苯加入少量碘晶体振荡观察溶解情况。,归纳与小结: 通过上述实验, 结合书本（P61），请同学们归纳苯的物理性质。,（二）苯的物理性质,1.苯是没有颜色带有特殊气味的液体 是一种重要溶剂.,3.密度比水小，不溶于水,2.苯的熔沸点低：沸点 80.1, 易挥发 熔点 5.5,推测：苯具有独特的化学性质，既能发生取代反应, 又可以发生加成反应。,根据前面研究的苯分子中的碳碳键是介于单键 和双键之间的独特的键, 那么苯的化学性质如何？,（三）苯的化学性质和用途,1.苯的取代反应：,(1)跟卤素的取代反应：,注意：1、反应物:苯和液溴（不能用溴水） 2、反应条件：催化剂（FeBr3）,溴苯,交流与讨论:苯的二溴取代物有几种?,1.III与IV的结构相同,故苯的二溴取代物有3种. 2.III与IV的结构相同,说明苯分子中不存在单双键交替的结构.,(2)苯的硝化反应,硝基苯,硝基苯是一种无色油状液体，有苦杏仁气味，有毒，密度比水大，不溶于水。,请看动画-苯的硝化反应,苯与卤素、硝酸、硫酸等在一定的条件下发生反应，反应的本质都是苯环上的氢被取代，所以说苯易发生取代反应。,思考：苯与卤素、硝酸反应的本质是什么？属于什么反应类型？,2.苯的加成反应：,环己烷,请看动画-苯的加成反应,思考：苯的不饱和度这么高，那它能不能发生加成反应呢？,3.苯在空气里燃烧：,4.苯用途：,2C6H6 +15O2 12CO2 + 6H2O,合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料、香料等。苯也常用于有机溶剂。,点燃,小 结,发现问题,搜