鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 从化石燃料中获取有机化合物备课课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 从化石燃料中获取有机化合物备课课件ppt，共47页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，有机化合物，无机物，环烷烃，混合物，石油的分馏与裂化，关键能力·合作学习，课堂小结，课堂检测·素养达标等内容，欢迎下载使用。

一、天然气和煤直接用作燃料1.化石燃料(1)含义:化石燃料又叫作矿石燃料、矿物燃料,包括天然气、煤和石油,属于不可再生能源。(2)现存问题:①化石燃料存在逐渐枯竭的危机;②引起的环境问题:如温室效应、有毒气体和粉尘污染等。
2.天然气(1)主要成分:甲烷。另外沼气、坑道气(瓦斯)、天然气水合物(可燃冰)的主要成分也是甲烷。 (2)甲烷的物理性质
(3)甲烷的燃烧化学方程式为CH4+2O2 CO2+2H2O。通常状况下,1 ml CH4完全燃烧可放出802 kJ的热量,是一种优良的气体燃料。
3.煤(1)煤的组成煤是由___________和_______组成的复杂混合物。其中,有机物除了含有___、___元素外,还含有少量的___、___、___等元素。(2)燃煤面临的问题:直接燃煤会产生一些大气污染物,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①如何降低燃煤污染、提高燃煤的热效率;②煤的综合利用。
【自主探索】(情境思考)我国在南海北部神狐海域进行的“可燃冰”试开采获得成功,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,为可燃冰的开采迈出了重要的一步。可燃冰是一种由天然气与水在低温高压条件下形成的类冰状结晶物质,又名天然气水合物。 有人认为“可燃冰的开采和利用实现了由水变成油的梦想”,这种说法对吗?
提示:不对。因为可燃冰中含有CH4和H2O,可燃冰中并不是只有H2O,可燃冰能燃烧是其中的可燃性成分CH4起作用。
二、从石油中获取燃料1.石油的组成石油是由分子含有不同数目碳原子的_____________等组成的复杂_______;组成石油的主要元素是_____,在石油中的质量分数之和高达98%。
3.按要求写出相应的化学方程式(1)十六烷的一种裂化方式:
(2)辛烷的燃烧:2C8H18+25O2 16CO2+18H2O
【自主探索】1.石油通过分馏、裂化和裂解后得到的产物是纯净物吗? 提示:不是。石油通过分馏、裂化、裂解得到的产物是沸点相近的多种烃的混合物,而不是单一的纯净物。2.石油是不同碳原子数的烃组成的复杂混合物,其中含有乙烯和丙烯吗?提示:没有。裂解是为了得到短链不饱和烃,裂解气主要是甲烷及碳二至碳五的烯烃和烷烃。需经净化及分离,才能获得所需纯度的乙烯和丙烯。
知识点　石油的炼制 1.石油炼制的工艺流程简图
2.直馏汽油和裂化汽油的比较
【易错提醒】认识石油的炼制(1)外界压强越小,物质的沸点就越低,而使本应要很高温度才能沸腾的馏分,在较低温度下就可以沸腾,从而得到高沸点馏分。一方面降低生产成本,另一方面可降低常压分馏中发生碳化的可能性。(2)石油的裂化和裂解均属于烷烃的分解反应,且裂解就是深度裂化,采用的温度比裂化的温度更高。(3)烷烃的分解反应中生成烯烃,因此裂化汽油的成分中含有烯烃,能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
3.蒸馏和分馏的区别和联系
【合作探究】(情境应用)汽油是用量最大的轻质石油产品之一,是引擎的一种重要燃料。极易燃烧,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。根据制造过程,汽油组分粗略可分为直馏汽油和裂化汽油。
(1)石油通过分馏、裂化后得到的产物是纯净物吗?(宏观辨识与微观探析)提示:不是。石油通过分馏、裂化得到的产物是多种烃的混合物,而不是单一的纯净物。 (2)直馏汽油(石油分馏产品)和裂化汽油都适合做溴的萃取实验吗?(科学探究与创新意识)提示:裂化汽油中含有烯烃,能与溴发生加成反应,不适合做溴的萃取实验。直馏汽油主要成分是烷烃,不含烯烃,适合做溴的萃取实验。
【典例示范】【典例】(双选)下列关于石油加工的叙述中,不正确的是(　　)A.石油分馏所得的产物是具有恒定沸点的纯净物B.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃油的产量和质量C.石油裂解的原料是石油分馏产物,包括石油气D.石油的分馏是石油发生分解反应的过程【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)注意区分石油炼制方法原理上的不同点;(2)石油和石油的分馏产品均是混合物。
【解析】选A、D。石油分馏得到的馏分是不同沸点范围的产物,仍为混合物,A项错误,B、C两项正确;在石油常见的炼制方法中,分馏是一种分离方法,是物理变化,并没有发生化学变化,而裂化和裂解是化学变化,D项错误。
【素养训练】石油是一种黏稠的、深褐色液体,被称为“工业的血液”。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、环烷烃和芳香烃所组成的混合物C.石油有固定的熔点D.石油分馏得到的汽油是混合物【解析】选C。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物;混合物没有固定的熔、沸点;石油分馏所得的馏分为混合物。
【备选要点】　烃分子式的确定方法只要计算求得1 ml烃分子中碳原子、氢原子的物质的量,即可写出烃的分子式。(1)化学方程式法:写出烃(CxHy)燃烧生成CO2和H2O的化学方程式:CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O,根据化学方程式,结合已知条件可计算烃的分子式。
(2)原子守恒法:根据烃(CxHy)燃烧的化学方程式可直接找到烃(CxHy)、CO2、H2O之间的定量关系,若1 ml烃完全燃烧生成CO2和H2O的物质的量为n(CO2)、n(H2O),则数值上有x=n(CO2),y=2n(H2O)。(3)最简式法:根据分子式为最简式的整数倍,因此利用相对分子质量和最简式可确定分子式。即n(C)∶n(H)= =a∶b(最简整数比)。最简式为CaHb,则分子式为(CaHb)n,n= [M为烃的相对分子质量,(12a+b)为最简式的式量]。
【合作探究】(1)(情境应用)测定有机化合物中碳和氢组成常用燃烧分析法,德国化学家李比希以氧化铜作催化剂,在750 ℃左右使有机物在氧气流中全部氧化为CO2和H2O,用含有固体氢氧化钠和高氯酸镁[Mg(ClO4)2]的吸收管分别吸收CO2和H2O。
若某有机物充分燃烧后只生成CO2和H2O,该有机物一定是烃吗?(证据推理与模型认知)
提示:不一定。燃烧后生成物只是CO2和H2O,说明该有机物含有碳、氢元素,但也可能含有氧元素,因此不能确定是烃。
(2)(思维升华)确定了有机物的分子式就一定能确定其结构吗?为什么?(证据推理与模型认知)提示:不一定。由于同分异构现象的存在,确定有机物的分子式之后,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。
【典例示范】【典例】写出符合条件的下列各烃的分子式。(1)烷烃A的蒸气在同温同压下对H2的相对密度是36,A的分子式为________。 (2)某气态烷烃2.0 mL完全燃烧时,正好消耗同温同压下10.0 mL氧气,该烷烃的分子式________。 【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)注意利用相对密度求相对分子质量的公式;(2)烷烃的分子通式为CnH2n+2。
【解析】(1)Mr(A)=36×2=72设烷烃A的分子式为CnH2n+2,有12n+(2n+2)=72,n=5,故A的分子式为C5H12。(2)设该烷烃分子式为CnH2n+2,由CnH2n+2+ O2→nCO2+(n+1)H2O1 2.0 mL10.0 mL 有1∶ =2.0 mL∶10.0 mL,n=3。故分子式为C3H8。答案:(1)C5H12　(2)C3H8
【母题追问】(1)若将题干(1)中烷烃A改为烃A,是否还能求出A的分子式? 提示:能。Mr(A)=36×2=72,则有CxHy中x的最大值为 =6,没有余数,因此减少1个碳原子,则氢原子数为12,故分子式为C5H12。
(2)写出题(1)中烷烃的结构简式和对应的名称。提示:题(1)中的烷烃为C5H12,分别为正戊烷CH3(CH2)3CH3、异戊烷 、新戊烷 。
【素养训练】1.(改编)0.1 ml烷烃A的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下27 g水蒸气,则该烷烃的分子式为(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　A.C14H30D.C17H36【解析】选A。0.1 ml烷烃A的蒸气完全燃烧时,生成1.5 ml水蒸气,则烷烃与水的物质的量之比为1∶15,根据氢原子守恒,可知A分子中氢原子数目为15×2=30,烷烃的组成通式为CnH2n+2,则2n+2=30,解得n=14,故烷烃A的分子式为C14H30。
2.某1.0 mL气态烃在5.0 mL O2中恰好充分燃烧,生成气态水,得到同状况下的气体7.0 mL,求该烃的化学式为_____________。 
【解析】设该烃的分子式为CxHyCxHy(g)+(x+ )O2(g) xCO2(g)+ H2O(g)　V前-V后1　　　x+ 　　　　　　1- 10 mL50 mL-10 mL根据体积差,得y=8又气态烃恰好充分燃烧,得x+ = ,则x=3因此,该烃的化学式为C3H8。答案:C3H8
【三言两语话重点】 1.化石燃料包括天然气、煤和石油,属于不可再生能源。2.石油的炼制方法有分馏、裂化和裂解。3.烃分子式的确定方法有化学方程式法、原子守恒法和最简式法。
1.天然气蕴藏在地下约3 000～4 000米之多孔隙岩层中,主要成分为甲烷,比空气轻,具有无色、无味、无毒之特性,是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是(　　)A.甲烷燃烧,火焰明亮,冒黑烟B.物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时,生成物只有CH3Cl和HClC.0.5 ml甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 mlD.甲烷分子中所有原子均满足最外层8电子结构
【解析】选C。甲烷中的含碳量不高,燃烧时火焰明亮,不冒黑烟,故A错误;物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时,所得产物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳以及氯化氢的混合物,故B错误;1 ml烷烃CxHy完全燃烧耗氧量为(x+ ) ml,可以确定0.5 ml甲烷完全燃烧时消耗氧气最多为1 ml,故C正确;甲烷分子中含有氢原子,达到2个电子稳定结构,碳原子达到8个电子稳定结构,故D错误。
2.(双选)下列物质在一定条件下,不能与CH4发生化学反应的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.氯气B.溴水C.氧气D.KMnO4溶液【解析】选B、D。CH4与Cl2可发生取代反应,CH4在O2中燃烧生成CO2和H2O,但通常情况下,甲烷比较稳定,与高锰酸钾等强氧化剂不反应,也不能使溴水褪色。
3.石油炼制是指把地下开采的天然原油炼制加工成各类油品的整个工艺过程。下列关于石油炼制的说法不正确的是(　　)A.石油没有固定的沸点,可以通过分馏得到石油产品B.将含有碳原子数较多的烃经过裂化可以得到汽油C.石油经分馏能得到属于纯净物的各馏分D.石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量
【解析】选C。石油是混合物,无固定熔、沸点,而分馏就是利用沸点不同加以分离的方法,A正确;碳原子数较多的烃经裂化可以得到含液态的烷烃和烯烃的裂化汽油,B正确;分馏后的产品为混合物,C错误;裂化的目的就是提高汽油等轻质燃料的产量和质量,D正确。
4.煤是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。下列有关煤的说法不正确的是(　　)A.直接燃煤会产生硫的氧化物、氮的氧化物等污染物,因此煤的综合利用,成为化学家致力研究的问题B.煤中含有碳,可看作是无机化合物C.煤由复杂的有机物和无机物组成D.煤的干馏属于化学变化
【解析】选B。煤主要含有碳元素,同时还含有少量的氢、硫、氧、氮等元素,直接燃烧会产生硫、氮的氧化物等污染物,A正确;煤是由复杂的有机物和无机物组成的,C正确;煤的干馏可获得焦炭、苯、二甲苯、焦炉气等,属于化学变化,D正确。
5.(双选)压缩天然气(Cmpressed Natural Gas,简称CNG),是天然气加压并以气态形式储存在容器中。液化天然气(LNG)是液态的,压缩比例更大。压缩天然气、液化天然气与管道天然气的组成成分相同,主要成分为甲烷(CH4)。LNG、CNG均可作为车辆燃料使用。下列说法正确的是(　　)A.将天然气制成CNG是利用甲烷的物理性质B.LNG 、CNG与传统汽车燃料如汽油、柴油的组成元素相同C.LNG 、CNG成分完全不同D.LNG 、CNG 和汽油的成分相同
【解析】选A、B。天然气压缩制成LNG 、CNG时没有新物质生成,属于物理变化,利用的是甲烷的物理性质。LNG、 CNG与汽油、柴油组成元素相同,均为碳、氢元素,都是有机物。但LNG、 CNG主要成分是甲烷,汽油的主要成分是辛烷。
【素养新思维】6.分子式是用元素符号表示物质(单质、化合物)分子的组成及相对分子质量的化学式,最简式又叫实验式,它是仅能表示化合物组成中各元素原子数目的比例的化学式。比如乙烯的分子式C2H4,最简式CH2。为了测定一种气态烃A的分子式,取一定量的A置于一密闭容器中燃烧,定性实验表明产物是CO、CO2和水蒸气。学生甲、乙设计了两种方案,均认为根据自己的方案能求出A的最简式。他们测得的有关数据如下(箭头表示气流的方向,实验前系统内的空气已排尽):
甲:燃烧产物 质量增加2.52 g 质量增加1.30 g 生成CO2 1.78 g乙:燃烧产物 质量增加5.60 g 减轻0.64 g 质量增加4 g试回答:(1)根据甲、乙两方案,你认为哪种方案能求出A的最简式?(2)请根据你选择的方案,通过计算求出A的最简式。(3)若要确定A的分子式,是否还需要测定其他数据?并说明原因。
【解析】要确定烃的最简式,只需要计算n(C)∶n(H)即可。甲方案中先通过浓硫酸质量增加2.52 g,即n(H2O)= =0.14 ml,n(H)=0.28 ml,再通过碱石灰吸收CO2 1.30 g,点燃又生成CO2 1.78 g,这两步中共有CO2的物质的量为n(CO2)= =0.07 ml,则n(C)=0.07 ml,所以 最简式为CH4;乙方案先通过碱石灰,吸收CO2和H2O,无法计算H2O和CO2的物质的量,也无法计算n(C)∶n(H),无法求A的最简式。本题不需要测定其他数据,因为最简式符合n(C)∶n(H)=1∶4的烃只有甲烷。