2020版新教材高中化学第3章简单的有机化合物第2节第1课时石油裂解与乙烯课件鲁科版必修第二册.pptx

1、第1课时石油裂解与乙烯,知识铺垫,新知预习,自主测试,1.乙烯分子中存在碳碳双键,碳碳双键是乙烯的官能团,乙烯属于不饱和烃。 2.乙烯分子中所有原子共平面。任意两个键之间的夹角为120。 3.甲烷是正四面体结构属于饱和烃,故甲烷与乙烯性质不同。,知识铺垫,新知预习,自主测试,一、从天然气、石油和煤中获取燃料 1.化石燃料 化石燃料又叫矿石燃料、矿物燃料,属于不可再生能源。常见的有煤、石油、天然气三大化石燃料。 2.天然气和煤直接用作燃料 (1)天然气。 天然气的主要成分是甲烷(CH4)。 甲烷的物理性质。 甲烷是无色、无味的气体,在标准状况下的密度为0.717 gL-1,比空气的小,难溶于水。

2、,知识铺垫,新知预习,自主测试,甲烷的燃烧。 甲烷在空气中燃烧生成CO2和H2O,反应的化学方程式为,1 mol CH4完全燃烧可放出802 kJ的热量。与相同状况下的CO、H2相比较,CH4完全燃烧放出热量更多,所以天然气是一种优良的燃料。 (2)煤。 煤的组成。 从组成物质方面来说,煤是由有机化合物和无机化合物组成的复杂混合物。从组成元素方面来说,煤中除主要含碳、氢元素以外,还含有少量的氮、硫、氧、硅、铝、钙、铁等元素。 煤燃烧可以放出热量,但同时也会污染环境。,知识铺垫,新知预习,自主测试,3.从石油中获取燃料 (1)石油的组成。 物质组成:石油是由分子含有不同数目碳原子的烷烃、环烷烃组

3、成的复杂混合物。 元素组成:组成石油的基本元素是C、H,这些基本元素在石油中的质量分数之和可达98%以上。 (2)石油的分馏。 定义:通过加热和冷凝,把石油分成沸点范围不同的产物的方法,叫做石油的分馏。石油分馏的目的是将石油进行一定程度的分离,让它们各尽所用。石油分馏是石油炼制的主要方法之一。 石油分馏的原理:分子中碳原子数不同,烃的沸点就不同。通常情况下,随着烃分子中碳原子数的增多,烃的沸点也相应升高。加热石油,沸点低(分子中碳原子数较少)的烃先汽化,经冷凝后分离出来,随着温度的升高,沸点较高(分子中碳原子数较多)的烃再汽化,经冷凝液化后也分离出来。,知识铺垫,新知预习,自主测试,(3)石油

4、的裂化。 定义:工业上在一定条件(加热、使用催化剂)下,把相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的方法,称为石油的裂化。,目的:提高轻质液体燃料的产量和质量。 (4)石油分馏产物燃烧用作燃料,知识铺垫,新知预习,自主测试,二、石油裂解与乙烯 1.石油裂解 (1)定义:在石油化工生成中,常以石油分馏产物为原料,采用比裂化更高的温度(700800 ,有时甚至高达1 000 以上),使石油分馏产品中相对分子质量较大的烃分解成乙烯、丙烯等小分子烃的加工过程。 (2)目的:获得乙烯、丙烯等有机化工原料。,知识铺垫,新知预习,自主测试,2.石蜡的分解,知识铺垫,新知预习,自主测

5、试,3.乙烯 (1)乙烯的组成和结构。,(2)物理性质。,知识铺垫,新知预习,自主测试,(3)乙烯的化学性质。 乙烯分子中碳碳双键中两个键不同,其中一个键容易断裂,因此乙烯化学性质活泼。 乙烯的氧化反应。 a.燃烧氧化。,燃烧的现象:乙烯在空气中燃烧火焰明亮并伴有黑烟,同时放出大量的热。,b.被强氧化剂氧化。 现象:酸性KMnO4溶液褪色。 结论:乙烯能被酸性KMnO4溶液氧化, 乙烯性质很活泼。,知识铺垫,新知预习,自主测试,乙烯与溴的四氯化碳溶液的反应。 实验操作:把乙烯通入溴的四氯化碳溶液或溴水中。,实验现象:溴的四氯化碳溶液或溴水很快褪色。 实验原理:,知识铺垫,新知预习,自主测试,加

6、成反应:有机物分子中双键上的碳原子与其他原子(或原子团)直接结合生成新的化合物分子的反应叫作加成反应。 乙烯还能彼此之间发生加成反应形成聚合物聚乙烯。,(4)乙烯的用途。 乙烯是一种重要的基本化工原料,用以生产塑料等化工产品,乙烯的产量被用作衡量一个国家石油化工发展水平的标志。 乙烯是一种植物生长调节剂。,知识铺垫,新知预习,自主测试,【微思考1】石油通过分馏、裂化、裂解所得到的产品是纯净物吗? 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。 【微思考2】为什么不能用裂化汽油从碘水中萃取单质碘? 提示:石油裂化得到的汽油叫裂化汽油,其中含有不饱和烃,能与卤素单质发生

7、加成反应,故不能用裂化汽油从碘水中萃取单质碘。,知识铺垫,新知预习,自主测试,1.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。 (1)在石油的炼制方法中,石油的分馏、石油的裂化、石油的裂解都是化学变化,蒸馏、裂化、裂解所得的物质都是纯净物。 () (2)乙烯的结构简式为CH2CH2。 () (3)甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应。 () (4)乙烯分子中双键中的一个键可以断裂,容易发生加成反应和取代反应。 () (5)乙烯使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的原理相同。 () (6)无论乙烯的加成,还是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,都与乙烯分子内含有碳碳双键有关。 (),知识铺垫,

8、新知预习,自主测试,(7)相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同。 () (8)断裂乙烯分子中碳碳双键所需能量是断裂乙烷分子中碳碳单键所需能量的两倍,因此乙烯比乙烷稳定。 () 答案: (1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8),知识铺垫,新知预习,自主测试,2.如图是石油分馏塔的示意图。下列关于a、b、c三种馏分说法正确的是() A.a的沸点最高 B.b的熔点最低 C.c的平均相对分子质量最大 D.每一种馏分都是纯净物,答案:C 解析:由题图可知,a先分馏出来,c较a、b最后分馏出来,故熔、沸点高低顺序为abc,熔、沸点越高,烃中含碳原子数越多,其相对分子质量越大。,知识铺垫

9、,新知预习,自主测试,3.下列关于乙烯的叙述中,不正确的是() A.乙烯的化学性质比乙烷活泼 B.乙烯燃烧时,火焰明亮,同时伴有黑烟 C.乙烯分子中所有原子均在同一平面上 D.乙烯分子的碳碳双键中的一个键易断裂,易发生加成反应和取代反应 答案:D 解析:由于乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色而乙烷不能,故A项正确;由乙烯的结构与乙烯的燃烧现象可知B、C两项均正确;乙烯分子的碳碳双键中的一个键易断裂,所以乙烯易发生加成反应,而不易发生取代反应,故D项错误。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,乙烯的分子结构与性质特点 问题探究 下图是乙烷和乙烯的球棍模型。,1.利用乙烷和乙烯能否制备氯乙烷?如果能的话

10、写出化学方程式并说明反应类型,不能的话解释原因。 2.以上两种方法哪种比较合理?,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,提示:1.能利用乙烷和乙烯制备氯乙烷。,2.用乙烯制备氯乙烷合理。乙烷的取代反应得到的是混合物,副产物太多,生成物不纯。而乙烯的加成反应可制得较纯净的氯乙烷,产物纯净,该方法更合理。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,知识归纳 1.乙烯和乙烷分子结构和性质特点比较,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,乙同学发现在甲同学的实验中,产生的气体有刺激性气味,推测在制得的乙烯中还可能含有少量还原性的杂质气体,由此

11、提出必须先除去杂质,再与溴水反应。 请回答下列问题:,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,(1)甲同学设计的实验(填“能”或“不能”)验证乙烯与溴水发生了加成反应,其理由是。 A.使溴水褪色的反应,未必是加成反应 B.使溴水褪色的反应,就是加成反应 C.使溴水褪色的物质,未必是乙烯 D.使溴水褪色的物质,就是乙烯 (2)乙同学推测此乙烯中必定含有一种杂质气体是,它与溴水反应的化学方程式是,在验证过程中必须全部除去。为此,乙同学设计了如图所示的实验装置:,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,、装置中可盛放的试剂是、。(填字母) A.品红溶液B.NaOH溶液 C.溴水D.酸性高锰酸钾溶液 (3)为

12、验证这一反应是加成反应而不是取代反应,丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性,理由是。 答案:(1)不能AC (2)SO2SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBrBAC (3)如果发生取代反应,必定生成HBr,溶液酸性将会明显增强,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,解析:在实验室制备乙烯的过程中,由于浓硫酸具有强氧化性,可以将一部分乙醇氧化,本身被还原成SO2,SO2具有较强的还原性,可以将溴水中的溴还原,所以,要证明乙烯能与溴水反应,必须除去SO2。一般来说,除SO2用NaOH溶液,验证SO2有没有被彻底除去,应在装置后加一个盛有品红溶液的洗气瓶,因此中盛放的是品红溶液。在确认

13、完全除去SO2后,将气体通入盛有溴水的试管中,溴水褪色,则一定是乙烯与溴水反应的结果。但不能认为,乙烯与溴水发生的一定是加成反应。为证明二者发生的不是取代反应,根据两种反应的特点,加成反应只有一种产物,而取代反应除了有机产物外,还应有HBr生成,HBr是强酸,通过测试反应后溶液的酸性,可知二者发生的反应是加成反应而不是取代反应。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,1.乙烯、乙烷的鉴别 方法一:将两种气体分别通入溴水(或溴的四氯化碳溶液)中,能使溶液褪色的是乙烯,不能使溶液褪色的是乙烷。 方法二:将两种气体分别通入酸性高锰酸钾的溶液中,能使溶液褪色的是乙烯,不能使溶液褪色的是乙烷。 2.除去乙

14、烷中的乙烯 (1)除杂原则:要求将杂质除干净(加入除杂试剂足量),又不能引入新的杂质,还不能对主要成分产生不利影响(更不能直接去除主要成分)。 (2)操作:将混合气体通入盛有溴水的洗气瓶中,乙烯与溴水发生加成反应生成液态产物而被除去,乙烷因不反应而逸出。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,变式训练1-1(双选)下列关于乙烯和乙烷相比较的各说法,不正确的是() A.乙烯和乙烷都是饱和烃 B.乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,乙烷则不能 C.乙烯分子为平面形结构,乙烷分子为立体结构 D.乙烯分子中碳碳双键的键能是乙烷分子中碳碳单键键能的两倍,因此它比乙烷稳定,任务一,任务二,素养脉

15、络,随堂检测,答案:AD 解析:乙烯分子中含有碳碳双键,属于不饱和烃,乙烷属于饱和烃,A错误;乙烯含有不饱和键,容易被高锰酸钾溶液氧化,而乙烷性质稳定,不能够被高锰酸钾溶液氧化,B正确;甲烷是正四面体结构,所以乙烷中所有原子不可能在同一平面上;乙烯为平面结构,所有原子都处在同一平面上,C正确;乙烯分子中碳碳双键键能小于乙烷分子中碳碳单键键能的两倍,双键中有一个键键能较小容易断裂,所以乙烯结构不稳定,导致乙烯能和溴水发生加成反应,D错误。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,变式训练1-2丙烯(CH2=CHCH3)是重要的化工原料。下列有关丙烯的说法错误的是() A.与溴水混合后可发生加成反应

16、B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C.与氯化氢混合发生取代反应 D.在催化剂存在下可以制得聚丙烯 答案:C 解析:丙烯与溴水混合后可发生加成反应生成1,2-二溴丙烷,选项A正确;丙烯中含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色,选项B正确;丙烯与氯化氢混合发生加成反应生成1-溴丙烷或2-溴丙烷,选项C错误;丙烯在催化剂存在下可以发生加聚反应制得聚丙烯,选项D正确。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,乙烯加成与烷烃取代反应的数量关系 问题探究 使1 mol乙烯与氯气发生完全加成反应,然后使该加成反应的产物与氯气在光照的条件下发生完全取代反应,则两个过程中消耗氯气的总物质的量是多少? 提示:1

17、 mol乙烯与1 mol氯气发生完全加成反应生成1 mol CH2ClCH2Cl,1 mol CH2ClCH2Cl中含有4 mol氢原子,与足量氯气在光照的条件下发生取代反应,要消耗4 mol氯气,即两个过程中消耗氯气的总物质的量是5 mol。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,知识归纳 取代反应与加成反应的比较,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,典例剖析 例2下列变化不属于取代反应的是(),答案:B 解析:A项中的反应属于取代反应;B项乙烯分子中含有碳碳双键,乙烯与氢气发生加成反应,不属于取代反应;C项中反应属于取代反应;D项中甲烷与Cl2的反应属于取

18、代反应,故D项不选。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,取代反应、加成反应的特点 (1)取代反应的特点是“上一下一,有进有出”,类似无机反应中的置换反应或复分解反应,注意在书写化学方程式时,不要漏写次要产物。 (2)加成反应的特点是“断一加二”。“断一”是指双键中的一个不稳定的化学键断裂;“加二”是指加两个其他原子或原子团,每一个不饱和碳原子上各加上一个,此反应类似无机反应中的化合反应,理论上原子利用率为100%。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,变式训练2下列变化中,由加成反应引起的是() A.乙烯通入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色 B.乙烷在一定条件下生成一氯乙烷 C.石油分馏得到汽油和

19、溴水混合,静置后分层且下层呈无色 D.在催化剂作用下,乙烯与水生成乙醇 答案:D 解析:乙烯通入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色,是由于乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化,发生氧化反应,A错误;乙烷在一定条件下与氯气反应生成一氯乙烷,属于取代反应,B错误;石油分馏得到汽油和溴水混合,静置后分层且下层呈无色,是由于汽油萃取了溴水中的溴单质,此过程为物理过程,C错误;在催化剂作用下,乙烯与水生成乙醇,发生的是加成反应,D正确。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,1.下列关于有机化合物的说法正确的是(),A.分馏产品是纯净物B.主要发生化学变化 C.是石油的裂化D.属于加成反

20、应 答案:D 解析:石油的分馏产品仍然是混合物,故A错误;分馏是物理变化,故B错误;石油裂解可得到乙烯等烯烃,故C错误;乙烯与溴单质发生加成反应生成1,2-二溴乙烷,故D正确。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,2.下列物质中,不可以通过乙烯加成反应得到的是() A.CH3CH2OHB.CH3CH2F C.CH3CHBr2D.CH3CH2SH 答案:C 解析:乙烯和H2O发生加成反应生成CH3CH2OH,故A正确;乙烯和HF发生加成反应生成CH3CH2F,故B正确;乙烯和Br2发生加成反应生成BrCH2CH2Br,故C错误;乙烯和H2S发生加成反应生成CH3CH2SH,故D正确。,任务一,任务二,素养脉络,随堂检测,3.既能用来鉴别乙烯和乙烷,又能用来除去乙烷中混有的乙烯的方法是() A.通入足量溴水中 B.在空气中燃烧 C.通入酸性高锰酸钾溶液中D.在一定条件下通入氢气 答案:A 解