化石燃料与有机化合物的总复习

化石燃料与有机化合物仅含有碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称为烃。碳原子之间都以单键相结合，其余的价键均与氢原子结合并被“饱和”,这一系列化合物称为烷烃;其分子组成用CH22（n±l）表示。n2n+2烃的自然界主要来源是化石燃料。天然气的主要成分是甲烷。石油的化学成分主要是各种液态的烃;石油裂解已成为生产乙烯的主要方法,而乙烯的产量是衡量石油化工发展水平的标志。煤主要含碳元素,是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物;煤的综合利用是苯等有机物的主要来源。一、 天然气的利用甲烷日1、 甲烷的分子结构 H分子式：CH4；结构式：CH；分子呈正四面体结构，4个C-H键之间的夹角109°28‘。2、 甲烷的化学性质和用途H（1） 氧化反应:燃烧：CH4+2O2点虬CO2+2H2O可作为高效、较洁净的燃料。催化氧化：CH4+H2O催化剂*CO+3H2生成的混合气体能合成甲醇。（2） 取代反应：有机化合物分子中的某种原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应。如:CH4+Cl2-光CH3Cl+HCl；CH3Cl+Cl2-光"CH?Cl?+HCl；CH2Cl2+Cl/光'CHCl3+HCl光2 3 3 2 2 2 2 2 2 3CHC13+C12壬CC14+HC1反应生成的三氯甲烷和氟化氢反应,可制氟利昂。⑶裂解反应:CH4高汇C+2H2制炭黑和氢气。二、 石油炼制 乙烯1、石油炼制（1） 石油分馏：加热时,碳原子数少的烃,沸点低,先汽化,经冷凝先分离出来,这样继续加热和冷凝,把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。主要产品为汽油、煤油和柴油等轻质油。（2） 催化裂化：在催化剂存在条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小沸点低的烃。其目的是提高汽油的产量和质量。（3） 石油的裂解：是在更高温度下,深度裂化,以获得短链不饱和链烃为主要成分的石油加工过程。裂解气的主要成分有“三烯”:乙烯、丙烯、异丁烯。2、乙烯与乙炔（1）分子结构乙烯分子式：CH；结构简式：CH=CH；所有原子处在同一平面上，各个键之间的夹角120°。422乙炔分子式：C2H2；结构简式：HC三CH；所有原子在同一条直线上，各个键之间的夹角180°。（2）化学性质加成反应：有机物分子中双键（或三键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。如:CH2=CH2+HCl催化剂CH3CH2Cl；CHVH+HCI催化剂CH2=CHC1氧化反应：都可在氧气中燃烧生成二氧化碳和水；都可被KMnO酸性溶液氧化，使其褪色。4三、煤的综合利用1、煤的综合利用（1）煤的气化和液化煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。如：C（s）+H2O（g）■高^CO（g）+H2（g）煤的液化是把煤转化成燃料油、含氧有机物等液态燃料的过程。

（2）煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。主要产品为固体（焦炭）、液体（煤焦油、粗氨水）和气体（焦炉气）。2、苯（1）苯的分子结构 ”分子式：C6H6；结构简式：O或©;分子呈平面正六边形结构，各个键之间的夹角120。。苯分子中并无碳碳双键，而是一个介于单、双键之间的特殊的键。（2）苯的化学性质：易取代，可加成，难氧化（不包括燃烧。苯完全燃烧时生成水和二氧化碳。）取代反应： +Br2」^O—Br+HBr；0>+HNO3-浓硫』NO2+电0TOC\o"1-5"\h\z加成反应： +3H2朋化剂 60C- 2例题解析 △例1在光照下，将等物质的量的CH和Cl充分反应，得到产物的物质的量最多的是（ ）42A.CHCl B.CHCl C.CCl D.HCl224解析由甲烷和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道，每生成1mol卤代烃，可生成ImolHCl；由于甲烷和氯气发生的是“连锁”反应，反应一旦发生会有四种卤代烃产生，而每一步取代反应中都有HCl生成）答案为（D）。例2某烃中碳和氢的质量比是24:5,该烃在标准状况下的密度是2.59g/L,写出该烃的分子式。解析（1）先求实验式（表示构成物质的元素的原子个数最简比的式子）：C和H的原子个数比=24/12:5/1=2:5,所以实验式为qH5）（2）再求相对分子质量：摩尔质量=22.4X2.59=58g/mol，相对分子质量为583）最后求分子式：（C2H5）n=58，解得n=2，分子式为C4H10。10例3室温时20mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓硫酸，再恢复到室温气体体积减少了50mL，剩余气体通过苛性钠溶液，体积又减少了40mL。求气态烃的分子式）解析燃烧产物通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，再通过苛性钠时,co2气体被吸收，故co2的体积为40mL。根据体积减少可考虑用体积差量法计算。设烃的分子式为CxHy，其燃烧的化学方程式为：例4丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成四种物质例4丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成四种物质CH4、C2H6、C2H4和C3H6。若4 26 24 36CxHy+(x+y/4)O2点^xCO2+y/2H2O△V1 x+y/4 x气体减少1+y/420mL 40mL50mL1:x=20:40解得x=21:(1+y/4)=20:50解得y=6所以该气态烃的分子式为CH。26丁烷的裂解率为90%,且裂解后C2H4和C3H6的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气24 3 6态烃，在棍合气体中的体积分数为（ ）。A.11%B.19%C.40%D.50%解析丁烷裂解后相对分子质量最小的烃是ch4。解题的关键是c2h4和c3h6质量相等，由于4 2 4 3 6质量未给定具体数值，所求结果又为比值，故可设c2h4和C3H6质量为一适当数值进行求算。2 4 3 6假设C2H4和C3H6的质量均为42goCH催化剂•CH+CH4 10A4 3 61mo1△1mo142g42/42=1mo1CH-催化剂YH+CH4 10△24 2 61.5mo11.5mo142g42/28=1.5mo1未裂解的丁烷的物质的量：（1十1.5）三90%—（1十