資源簡介

(共26張PPT)
第三章 簡單的有機化合物
第二節(jié) 從化石燃料中獲取有機物
3.2.1 從天然氣、石油和煤中獲取燃料　
核心素養(yǎng)目標
宏觀辨識與微觀探析：
能從宏觀角度認識化石燃料的組成、用途及環(huán)境問題，從微觀層面分析乙烯的分子結(jié)構(gòu)（平面結(jié)構(gòu)、碳碳雙鍵）與其化學性質(zhì)的關系。
證據(jù)推理與模型認知：
通過實驗探究（如乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色、加成反應），基于證據(jù)推理得出乙烯的性質(zhì)，構(gòu)建 “有機化合物結(jié)構(gòu) - 性質(zhì) - 用途” 的模型。
科學探究與創(chuàng)新意識：
通過設計實驗驗證乙烯的不飽和性（如通入溴水或酸性高錳酸鉀溶液），培養(yǎng)實驗設計與分析能力，提升科學探究素養(yǎng)
重點
化石燃料（天然氣、石油、煤）的組成、用途及綜合利用（分餾、裂化、裂解）。
石油煉制方法的區(qū)別與聯(lián)系（分餾、裂化、裂解的原理、目的及產(chǎn)物）。
難點
石油裂化與裂解的區(qū)別及產(chǎn)物分析。
結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系模型構(gòu)建。
實驗操作（如分餾裝置的組裝、防暴沸措施）及現(xiàn)象分析
課前導入
課前導入
天然氣和煤為什么可直接用作燃料？將大量煤直接用作燃料可能產(chǎn)生什么問題？如何從石油中提煉汽油、柴油等燃料？怎樣利用石油和煤獲取有機化工原料，進而合成用途各異的有機化合物？
　天然氣客車
加油機
工業(yè)燃煤氣化爐
01
從天然氣和煤直接用作燃料
化石燃料
化石燃料
化石燃料又叫作礦石燃料、礦物燃料，是指埋藏在地下不同地質(zhì)年代的動植物遺體經(jīng)歷漫長地質(zhì)條件的變化，在溫度、壓力和微生物等條件的作用下形成的一類可燃性礦物，屬于不可再生能源。
化石燃料的利用使工業(yè)大規(guī)模發(fā)展，推動了人類社會的進步。
化石燃料存在著逐漸枯竭的危機
化石燃料燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳加劇了溫室效應，所排放的一些有毒氣體和粉塵污染了環(huán)境
成因
作用
面臨的社會問題
甲烷
→甲烷在自然界的存在
天然氣的主要成分是甲烷（含量為 80% ～ 97%），天然氣水合物——可燃冰的主要成分也是甲烷。沼氣、煤礦坑道氣中都含有一定量的甲烷
→甲烷的物理性質(zhì)
甲烷是一種無色無味的氣體，密度為 0.717 g·L-1，難溶于水。
因此實驗室可以用向下排空氣法或排水法收集甲烷
甲烷
→甲烷的化學性質(zhì)——可燃性
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
以甲烷為主要成分的天然氣是一種優(yōu)良的氣體燃料。通常狀況下，1 mol 甲烷充分燃燒可放出 890.3 kJ 的熱量，與相同狀況下的一氧化碳和氫氣相比，甲烷燃燒時放出的熱量更多。
甲烷的驗純
→甲烷具有可燃性，在實驗室中，點燃甲烷等可燃性氣體前一定要檢驗純度
→甲烷的驗純方法：
用排水法收集一試管甲烷氣體，集滿后用拇指堵住試管口，從水中取出倒置在桌面上。移開拇指，用燃著的木條靠近試管口。如果聽到尖銳的爆鳴聲，說明甲烷不純；如果聲音很小，則表明甲烷較純。
煤的組成
煤
所含物質(zhì)
組成元素
作用
負面影響
煤是由有機化合物和無機物組成的復雜混合物。
有機化合物除了含有碳、氫元素外，還含有少量的氧、氮、硫等元素；無機物主要含有硅、鋁、鈣、鐵等元素。
直接燒煤可得到人們所需要的能量
會產(chǎn)生一些大氣污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、煙塵
可燃冰的開采
可燃冰是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結(jié)晶物質(zhì)。可燃冰分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，因其外觀像冰且遇火即可燃燒而得名。可燃冰儲量巨大，被國際公認為石油、天然氣的接替能源。
因可燃冰絕大部分埋藏于海底，故開采難度巨大。目前，許多國家都在加緊對這種未來能源進行試開采，但都未能實現(xiàn)或未達到連續(xù)產(chǎn)氣的預定目標。2017 年 5 月，我國科學家利用自主研發(fā)的一套水、沙、氣分離核心技術將可燃冰從深海中取出，成功實現(xiàn)了海域可燃冰開采，使我國在世界可燃冰的開發(fā)上處于領跑地位。可燃冰的開采利用將會推動整個世界能源利用格局的改變。
02
從石油中獲取燃料
從石油中獲取燃料
石油是由分子含有不同數(shù)目碳原子的烷烴、環(huán)烷烴等組成的復雜混合物。
石油的組成
通常，碳元素、氫元素在石油中的質(zhì)量分數(shù)之和高達 98%。
石油的組成元素
石油的分餾
→原理：
從礦井里開采出來的石油經(jīng)過脫水、脫鹽處理后，得到的烴類混合物的各種成分的沸點不同，因此可以利用這一特點將其分離出來。加熱液態(tài)烴類混合物時，沸點較低的烴（分子中碳原子數(shù)較少）先汽化，其蒸氣經(jīng)冷凝后變?yōu)橐后w，首先從混合物里分離出來；隨著溫度的升高，沸點較高的烴（分子中碳原子數(shù)較多）再汽化，經(jīng)過冷凝也被分離出來。
→概念：
通過加熱和冷凝，可以把石油分離成沸點范圍不同的產(chǎn)物，這種方法叫作石油的分餾
石油的分餾
在工業(yè)上，石油的分餾是在分餾塔里進行的。分餾塔的基本構(gòu)造、不同部位的產(chǎn)物及其主要用途如圖所示
石油經(jīng)過分餾以后得到的主要產(chǎn)物有石油氣、汽油、煤油、柴油及重油等，它們既可用作燃料，又可應用于材料、醫(yī)藥、環(huán)境等諸多領域。
石油的分餾
在實驗中，石油的分餾通常采用蒸餾裝置
牛角管
氣化
冷凝
接收
測量蒸汽的溫度，溫度計水銀球的位置在蒸餾燒瓶支管口處
冷凝管中水的流向：下口流入，上口流出
蒸餾燒瓶中液體量不得超過容積的2/3
投放沸石或瓷片防暴沸
燒瓶底
墊石棉網(wǎng)
石油的裂化
石油分餾獲得輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量不夠高。為了提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量，工業(yè)上在一定條件（加熱、使用催化劑）下，把相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴分解為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴，這種方法稱為裂化。例如，十六烷的一種裂化方式為：
液化石油氣、汽油、煤油等石油分餾產(chǎn)物用作燃料時，其中的烴燃燒放出大量的熱，充分燃燒時的產(chǎn)物是二氧化碳和水。以辛烷為例，燃燒時所發(fā)生反應的化學方程式為：
2C8H18 + 25O2 16CO2 + 18H2O
汽油的標號和辛烷值
加油站里的汽油有不同的標號，如 92 號、95 號等。汽油的標號與其辛烷值相同。辛烷值是衡量汽油在氣缸內(nèi)抗爆震能力的一種數(shù)字指標，其值越高表示抗爆性越好。與辛烷分子式相同的異辛烷，其抗爆震能力很強，人們便將其辛烷值規(guī)定為 100 ；同時，將抗爆震能力較弱的正庚烷的辛烷值規(guī)定為 0。將上述兩種烴按不同的體積比混合，可配制成辛烷值為 0 ～ 100 的標準燃料。
03
課堂小結(jié)
04
課堂練習
C
1.石油分餾塔的示意圖如下。下列說法正確的是(　　)

A.a的沸點最高
B.b的熔點最低
C.c的平均相對分子質(zhì)量最大
D.每一種餾分都是純凈物
A
2.《漢書》記載“高奴(縣)有洧水,可燃”;《夢溪筆談》描述“洧水”:“予疑其煙可用,試掃其煤以為墨,黑光如漆,松墨不及也……此物后必大行于世。”上述“洧水”和“煤”的主要成分分別是(　　)
A.石油和炭黑 　　B.石油和焦炭　　C.油脂和木炭　　 D.油脂和石墨
3.石油在國民經(jīng)濟中的地位和作用十分重要,被譽為“黑色的金子”“工業(yè)的血液”等。下列關于石油及其應用的說法正確的是
(　　)
A.液化石油氣的主要成分是甲烷
B.石油主要含有碳、氫兩種元素
C.石油的裂化是物理變化
D.石油分餾的各餾分均是純凈物
B
C
4.石油裂解的主要目的是(　　)
A.提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量
B.便于分餾
C.獲得短鏈不飽和氣態(tài)烴
D.提高汽油的質(zhì)量
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