1、第3章简单的有机化合物第2节从化石燃料中获取有机化合物第1课时从天然气、石油和煤中获取燃料一、天然气和煤直接用作燃料一、天然气和煤直接用作燃料1.1.化石燃料化石燃料(1)(1)含义含义:化石燃料又叫作化石燃料又叫作_,_,包括包括_,_,属于属于_能源。能源。矿石燃料、矿物燃料矿石燃料、矿物燃料天然气、煤和石油天然气、煤和石油不可再生不可再生(2)(2)现存问题现存问题:化石燃料存在逐渐枯竭的危机化石燃料存在逐渐枯竭的危机;引起的环境问题引起的环境问题:如温室效应、有毒气体和粉尘污染如温室效应、有毒气体和粉尘污染等。等。2.2.天然气天然气(1)(1)主要成分主要成分:甲烷。另外沼气、坑道气
2、甲烷。另外沼气、坑道气(瓦斯瓦斯)、天然、天然气水合物气水合物(可燃冰可燃冰)的主要成分也是甲烷。的主要成分也是甲烷。(2)(2)甲烷的物理性质甲烷的物理性质颜色颜色状态状态气味气味密度密度水溶性水溶性无色无色_无味无味比空气比空气_气体气体小小难溶于水难溶于水(3)(3)甲烷的燃烧甲烷的燃烧化学方程式为化学方程式为_。通常状况下。通常状况下,1 mol CH1 mol CH4 4完全燃烧可放出完全燃烧可放出_的热量的热量,是一种优良是一种优良的气体燃料。的气体燃料。点燃 CHCH4 4+2O+2O2 2 CO CO2 2+2H+2H2 2O O802 kJ802 kJ【情境情境思考思考】我国
3、在南海北部神狐海域进行的我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰可燃冰”试开采获试开采获得成功得成功,标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产量的国家冰试开采中获得连续稳定产量的国家,为可燃冰的开采为可燃冰的开采迈出了重要的一步。迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温可燃冰是一种由天然气与水在低温(0(010)10)高压高压(10(107 7 Pa)Pa)条件下形成的类冰状结晶物质条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气又名天然气水合物。水合物。有人认为有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的可燃冰的开采和利用实现了由水
4、变成油的梦想梦想”,这种说法对吗这种说法对吗?提示提示:不对。因为可燃冰中含有不对。因为可燃冰中含有CHCH4 4和和H H2 2O,O,可燃冰中并不可燃冰中并不是只有是只有H H2 2O,O,可燃冰能燃烧是其中的可燃性成分可燃冰能燃烧是其中的可燃性成分CHCH4 4起作起作用。用。3.3.煤煤(1)(1)煤的组成煤的组成(2)(2)燃煤面临的问题燃煤面临的问题:直接燃煤会产生一些大气污染物直接燃煤会产生一些大气污染物,如硫的氧化物、氮的如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘等。因此燃煤面临的主要问题为如何氧化物、烟尘等。因此燃煤面临的主要问题为如何降低燃煤污染、提高燃煤的热效率降低燃煤污染、提高燃煤
5、的热效率;煤的综合利用。煤的综合利用。【巧判断巧判断】(1)(1)点燃甲烷之前需要检验纯度。点燃甲烷之前需要检验纯度。()提示提示:。可燃性气体点燃前需要检验纯度。可燃性气体点燃前需要检验纯度,防止混合防止混合气体爆炸。气体爆炸。(2)(2)煤俗称煤炭煤俗称煤炭,因此可看作碳元素形成的单质。因此可看作碳元素形成的单质。()提示提示:。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂。煤是由无机化合物和有机化合物组成的复杂的混合物。的混合物。(3)(3)煤里主要含碳及少量的其他元素煤里主要含碳及少量的其他元素,但绝大多数都含但绝大多数都含硫硫,工业上大量燃烧含硫燃料会形成工业上大量燃烧含硫燃料会形成“酸雨
6、酸雨”。()提示提示:。煤中的硫元素在燃烧时会生成。煤中的硫元素在燃烧时会生成SOSO2 2气体气体,SO,SO2 2气气体是形成酸雨的主要污染物。体是形成酸雨的主要污染物。二、从石油中获取燃料二、从石油中获取燃料1.1.石油的组成石油的组成2.2.石油的炼制石油的炼制分馏分馏裂化裂化裂解裂解目的目的将石油分离成将石油分离成_的产物的产物提高提高_的的产量和质量产量和质量得到得到_短链烃短链烃主要变化主要变化类型类型_变化变化_变化变化_变化变化主要产物主要产物_、_、_、柴油、柴油、重油等重油等_等轻等轻质液体燃料质液体燃料_、_等小分等小分子不饱和烃子不饱和烃沸点范围不同沸点范围不同轻质液
7、轻质液体燃料体燃料气态气态物理物理化学化学化学化学石油气石油气汽油汽油煤油煤油汽油汽油乙烯乙烯丙烯丙烯3.3.按要求写出相应的化学方程式按要求写出相应的化学方程式(1)(1)十六烷的一种裂化方式十六烷的一种裂化方式:_:_。(2)(2)辛烷的燃烧辛烷的燃烧:_:_。点燃 2C2C8 8H H1818+25O+25O2 2 16CO 16CO2 2+18H+18H2 2O O【巧判断巧判断】(1)(1)石油有固定的沸点石油有固定的沸点,所以可以进行分馏。所以可以进行分馏。()提示提示:。石油是由各种碳原子数不等的烃混合而成的。石油是由各种碳原子数不等的烃混合而成的混合物混合物,没有固定的沸点。没
8、有固定的沸点。(2)(2)分馏、裂化得到的汽油成分完全相同。分馏、裂化得到的汽油成分完全相同。()提示提示:。石油的裂化属于化学变化。石油的裂化属于化学变化,裂化汽油成分中裂化汽油成分中含有不饱和烃含有不饱和烃,分馏汽油中有石油气、煤油等。分馏汽油中有石油气、煤油等。(3)(3)石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃。石油裂解的主要目的是得到短链不饱和烃。()提示提示:。石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链不饱和烃。石油裂解可得到乙烯、丙烯等短链不饱和烃。知识点一石油的炼制知识点一石油的炼制【重点释疑重点释疑】1.1.石油炼制的工艺流程简图石油炼制的工艺流程简图2.2.直馏汽油和裂化汽油的比较直馏汽油
9、和裂化汽油的比较获得方法获得方法主要化学成分主要化学成分鉴别方法鉴别方法直馏直馏汽油汽油原油直接分馏原油直接分馏,物理变化物理变化一般是一般是C C5 5C C1212的烷烃的烷烃及少量的芳香烃等及少量的芳香烃等,性质稳定性质稳定能使溴的四氯能使溴的四氯化碳溶液褪色化碳溶液褪色的是裂化汽油的是裂化汽油裂化裂化汽油汽油重油裂化重油裂化,化学化学变化变化含有含有C C5 5C C1212的烷烃和的烷烃和烯烃烯烃,性质活泼性质活泼【知识拓展知识拓展】认识石油的炼制认识石油的炼制(1)(1)外界压强越小外界压强越小,物质的沸点就越低物质的沸点就越低,而使本应要很高而使本应要很高温度才能沸腾的馏分温度才
10、能沸腾的馏分,在较低温度下就可以沸腾在较低温度下就可以沸腾,从而从而得到高沸点馏分。一方面降低生产成本得到高沸点馏分。一方面降低生产成本,另一方面可降另一方面可降低常压分馏中发生炭化的可能性。低常压分馏中发生炭化的可能性。(2)(2)石油的裂化和裂解均属于烷烃的分解反应石油的裂化和裂解均属于烷烃的分解反应,且裂解且裂解就是深度裂化就是深度裂化,采用的温度比裂化的温度更高。采用的温度比裂化的温度更高。(3)(3)烷烃的分解反应中生成烯烃烷烃的分解反应中生成烯烃,因此裂化汽油的成分因此裂化汽油的成分中含有烯烃中含有烯烃,能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。【思考思考讨论
11、讨论】(1)(1)石油通过分馏、裂化后得到的产物是纯净物吗石油通过分馏、裂化后得到的产物是纯净物吗?提示提示:不是。石油通过分馏、裂化得到的产物是多种烃不是。石油通过分馏、裂化得到的产物是多种烃的混合物的混合物,而不是单一的纯净物。而不是单一的纯净物。(2)(2)直馏汽油直馏汽油(石油分馏产品石油分馏产品)和裂化汽油都适合做溴的和裂化汽油都适合做溴的萃取实验吗萃取实验吗?提示提示:裂化汽油中含有烯烃裂化汽油中含有烯烃,能与溴发生加成反应能与溴发生加成反应,不适不适合做溴的萃取实验。直馏汽油主要成分是烷烃合做溴的萃取实验。直馏汽油主要成分是烷烃,不含烯不含烯烃烃,适合做溴的萃取实验。适合做溴的萃
12、取实验。【案例示范案例示范】【典例典例】(2019(2019咸阳高一检测咸阳高一检测)下列关于石油加工的叙述中下列关于石油加工的叙述中,不不正确的是正确的是()A.A.石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物B.B.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量C.C.石油裂解的原料是石油分馏产物石油裂解的原料是石油分馏产物,包括石油气包括石油气D.D.石油的分馏是物理变化过程石油的分馏是物理变化过程【解题指南解题指南】解答本题时应注意以下两点解答本题时应注意以下两点:(1)(1)注意区分石油炼制方法的不同点
13、注意区分石油炼制方法的不同点;(2)(2)石油和石油的分馏产品均是混合物。石油和石油的分馏产品均是混合物。【解析解析】选选A A。石油分馏得到的馏分是不同沸点范围的。石油分馏得到的馏分是不同沸点范围的产物产物,仍为混合物仍为混合物,A,A项错误项错误,B,B、C C两项正确两项正确;在石油常见在石油常见的炼制方法中的炼制方法中,分馏是物理变化分馏是物理变化,而裂化和裂解是化学而裂化和裂解是化学变化变化,D,D项正确。项正确。【迁移迁移应用应用】(2019(2019六盘水高一检测六盘水高一检测)下列关于石油的说法不正确的下列关于石油的说法不正确的是是()A.A.石油主要含石油主要含C C、H H
14、两种元素两种元素B.B.石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物C.C.石油有固定的熔点石油有固定的熔点D.D.石油分馏得到的汽油是混合物石油分馏得到的汽油是混合物【解析解析】选选C C。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物组成的混合物;混合物没有固定的熔、沸点混合物没有固定的熔、沸点;石油分馏石油分馏所得的馏分为混合物。所得的馏分为混合物。【补偿训练补偿训练】(2019(2019石家庄高一检测石家庄高一检测)下图是石油分馏塔的示下图是石油分馏塔的示意图意图,a,a、b b、c c三种馏分
15、中三种馏分中()A.aA.a的沸点最高的沸点最高B.bB.b的沸点最低的沸点最低C.cC.c的平均相对分子质量最大的平均相对分子质量最大D.D.每一种馏分都是纯净物每一种馏分都是纯净物【解析解析】选选C C。石油分馏得到的每一种馏分都是混合物。石油分馏得到的每一种馏分都是混合物,沸点最低的最先蒸出沸点最低的最先蒸出,故故a a、b b、c c三种馏分中三种馏分中,a,a馏分的馏分的沸点最低沸点最低,c,c馏分的沸点最高馏分的沸点最高,沸点最高的馏分含碳原子沸点最高的馏分含碳原子数最多数最多,即平均相对分子质量最大。即平均相对分子质量最大。知识点二烃分子式的确定方法知识点二烃分子式的确定方法【重
16、点释疑重点释疑】只要计算求得只要计算求得1 mol1 mol烃分子中碳原子、氢原子的物质的烃分子中碳原子、氢原子的物质的量量,即可写出烃的分子式。即可写出烃的分子式。(1)(1)化学方程式法化学方程式法:写出烃写出烃(C(Cx xH Hy y)燃烧生成燃烧生成COCO2 2和和H H2 2O O的化的化学方程式学方程式:C:Cx xH Hy y+(x+)O+(x+)O2 2 xCO xCO2 2+H+H2 2O,O,根据化学根据化学方程式方程式,结合已知条件可计算烃的分子式。结合已知条件可计算烃的分子式。(2)(2)原子守恒法原子守恒法:根据烃根据烃(C(Cx xH Hy y)燃烧的化学方程式
17、可直接燃烧的化学方程式可直接找到烃找到烃(C(Cx xH Hy y)、COCO2 2、H H2 2O O之间的定量关系之间的定量关系,若若1 mol1 mol烃完烃完全燃烧生成全燃烧生成COCO2 2和和H H2 2O O的物质的量为的物质的量为n(COn(CO2 2)、n(Hn(H2 2O),O),则则有有x=n(COx=n(CO2 2),y=2n(H),y=2n(H2 2O)O)。y4点燃 y2(3)(3)最简式法最简式法:根据分子式为最简式的整数倍根据分子式为最简式的整数倍,因此因此利用相对分子质量和最简式可确定分子式。即利用相对分子质量和最简式可确定分子式。即n(C)n(H)=ab(n
18、(C)n(H)=ab(最简整数最简整数比比)。最简式为。最简式为C Ca aH Hb b,则分子式为则分子式为(C(Ca aH Hb b)n n,n=,n=MM为烃的相对分子质量为烃的相对分子质量,(12a+b),(12a+b)为最简式的式量为最简式的式量。121碳的质量分数 氢的质量分数M12ab【思考思考讨论讨论】(1)(1)若某有机物充分燃烧后只生成若某有机物充分燃烧后只生成COCO2 2和和H H2 2O,O,该有机物一该有机物一定是烃吗定是烃吗?提示提示:不一定。燃烧后生成物只是不一定。燃烧后生成物只是COCO2 2和和H H2 2O,O,说明该有机说明该有机物含有碳、氢元素物含有碳
19、、氢元素,但也可能含有氧元素但也可能含有氧元素,因此不能确因此不能确定是烃。定是烃。(2)(2)确定了有机物的分子式就一定能确定其结构吗确定了有机物的分子式就一定能确定其结构吗?提示提示:不一定。由于同分异构现象的存在不一定。由于同分异构现象的存在,确定有机物确定有机物的分子式之后的分子式之后,还需要通过有机物的结构特点以及性质还需要通过有机物的结构特点以及性质来确定其可能的结构。来确定其可能的结构。【案例示范案例示范】【典例典例】写出下列各烃的分子式。写出下列各烃的分子式。(1)(1)烷烃烷烃A A在同温同压下蒸气的密度是在同温同压下蒸气的密度是H H2 2的的3636倍倍,A,A的分的分子
20、式为子式为_。(2)(2)某气态烷烃某气态烷烃20 mL20 mL完全燃烧时完全燃烧时,正好消耗同温同压下正好消耗同温同压下100 mL100 mL氧气氧气,该烷烃的分子式该烷烃的分子式_。【解题指南解题指南】解答本题时应注意以下两点解答本题时应注意以下两点:(1)(1)注意利用相对密度求相对分子质量的公式注意利用相对密度求相对分子质量的公式;(2)(2)烷烃的分子通式为烷烃的分子通式为C Cn nH H2n+22n+2。【解析解析】(1)M(1)Mr r(A)=36(A)=362=722=72设烷烃设烷烃A A的分子式为的分子式为C Cn nH H2n+22n+2,有有12n+(2n+2)=
21、72,n=5,12n+(2n+2)=72,n=5,故故A A的分子式为的分子式为C C5 5H H1212。(2)(2)设该烷烃分子式为设该烷烃分子式为C Cn nH H2n+22n+2,由由C Cn nH H2n+22n+2+O+O2 2 nCO nCO2 2+(n+1)H+(n+1)H2 2O O 1 1 20 mL20 mL 100 mL100 mL有有1 =20 mL100 mL,n=31 =20 mL100 mL,n=3。故分子式为故分子式为C C3 3H H8 8。答案答案:(1)C(1)C5 5H H1212(2)C(2)C3 3H H8 8 3n12点燃 3n123n12【母题
22、追问母题追问】(1)(1)若将题干若将题干(1)(1)中烷烃中烷烃A A改为烃改为烃A,A,是否还是否还能求出能求出A A的分子式的分子式?提示提示:能。能。M Mr r(A)=36(A)=362=72,2=72,则有则有C Cx xH Hy y中中x x的最大值为的最大值为 =6,=6,没有余数没有余数,因此减少因此减少1 1个碳原子个碳原子,则氢原子数为则氢原子数为12,12,故分子式故分子式C C5 5H H1212。7212(2)(2)写出题写出题(1)(1)中烷烃的结构简式和对应的名称。中烷烃的结构简式和对应的名称。提示提示:题题(1)(1)中的烷烃为中的烷烃为C C5 5H H12
23、12,分别为正戊烷分别为正戊烷CHCH3 3(CH(CH2 2)3 3CHCH3 3、异戊烷、异戊烷 、新戊烷新戊烷 。【迁移迁移应用应用】1.(20191.(2019兰州高一检测兰州高一检测)1 L)1 L烷烃烷烃A A的蒸气完全燃烧的蒸气完全燃烧时时,生成同温同压下生成同温同压下15 L15 L水蒸气水蒸气,则该烷烃的分子式则该烷烃的分子式为为()A.CA.C1414H H3030B.CB.C1515H H3232C.CC.C1616H H3434D.CD.C1717H H3636【解析解析】选选A A。1 L1 L烷烃烷烃A A的蒸气完全燃烧时的蒸气完全燃烧时,生成同温生成同温同压下同压
24、下15 L15 L水蒸气水蒸气,则烷烃与水的物质的量之比为则烷烃与水的物质的量之比为115,115,根据氢原子守恒根据氢原子守恒,可知可知A A分子中氢原子数目为分子中氢原子数目为15152=30,2=30,烷烃的组成通式为烷烃的组成通式为C Cn nH H2n+22n+2,则则2n+2=30,2n+2=30,解得解得n=14,n=14,故烷烃故烷烃A A的分子式为的分子式为C C1414H H3030。2.(20192.(2019信阳高一检测信阳高一检测)将将0.1 mol0.1 mol两种气态烃组成的两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得混合气体完全燃烧后得3.36 L(3.36 L(标准状
25、况标准状况)CO)CO2 2和和3.6 g 3.6 g H H2 2O O。下列说法正确的是。下列说法正确的是世纪金榜导学号世纪金榜导学号()A.A.一定有甲烷一定有甲烷B.B.一定有乙烷一定有乙烷C.C.一定没有甲烷一定没有甲烷D.D.可能有乙烷可能有乙烷【解析解析】选选A A。0.1 mol0.1 mol两种气态烃中含有两种气态烃中含有:n(C)=:n(C)=n(COn(CO2 2)=0.15 mol,n(H)=2n(H)=0.15 mol,n(H)=2n(H2 2O)=0.4 mol,O)=0.4 mol,其平均其平均分子式为分子式为C C1.51.5H H4 4。故一定有甲烷。故一定有
26、甲烷,没有乙烷。没有乙烷。【补偿训练补偿训练】(2019(2019潍坊高一检测潍坊高一检测)某某10 mL10 mL气态烃在气态烃在50 mL 50 mL O O2 2中恰好充分燃烧中恰好充分燃烧,生成气态水生成气态水,得到同状况下的气体得到同状况下的气体70 mL,70 mL,求该烃的化学式。求该烃的化学式。【解析解析】C Cx xH Hy y(g)+(x+)O(g)+(x+)O2 2(g)x CO(g)x CO2 2(g)+H(g)+H2 2O(g)O(g)V V前前-V-V后后 1 1 x+x+1-1-10 mL10 mL 50 mL 50 mL -10 mL -10 mLy4点燃 y2y4y4根据体积差根据体积差,得得y=8y=8又气态烃恰好充分燃烧又气态烃恰好充分燃烧,得得x+=,x+=,则则x=3x=3因此因此,该烃的化学式为该烃的化学式为C C3 3H H8 8。答案答案:C C3 3H H8 8y45010【课堂回眸课堂回眸】
