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第二节　化石燃料　生物资源　功能高分子
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1．了解煤、石油和天然气等综合利用的意义。]
2．了解高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。
3．了解精细化工产品的生产特点，精细化工在社会发展中的作用。
4．了解我国现代材料研究和材料工业的发展情况。了解新材料的发展方向。
一、煤、石油、天然气的综合利用
1．石油的炼制
炼制方法 原理 变化 主要原料 主要产品
分馏 常压 利用烃的不同______，将其分离成沸点不同的产物 ____变化 原油 石油气、汽油、煤油、柴油等
减压 重油 润滑油、凡士林、石蜡、沥青等
裂化 在一定条件下，使______烃断裂为____烃 ____变化 重油、石蜡等 汽油、煤油、柴油等轻质油
裂解 ________裂化(更高温度下的裂化) ____变化 石油分馏产物(包括石油气) 主要是乙烯、丙烯、丁烯、甲烷等
2．煤的综合利用
原理 产品
干馏 将煤________加强热使其分解 焦炭、______、______、粗氨水
气化 把煤中的有机物转化为______气体CO＋3H2―→CH4＋H2O 低热值气CO、H2、相当量的N2中热值气CO、H2、少量CH4高热值气主要成分CH4
液化 直接液化 高温、高压和有催化剂条件下，与溶剂混合，使煤与H2作用生成液体燃料 优质汽油、柴油、芳香烃和副产物燃料气、液化石油气等
间接液化 把煤气化成CO和H2，经催化合成液体燃料、醇类燃料(如CH3OH)等 合成汽油、甲醇等
3．天然气的综合利用
除了直接用作燃料外，还可以制造合成氨原料气(H2)，合成甲醇及其他化工原料。例如：天然气重整的方程式：CH4＋H2OCO＋3H2。
即时训练1下列说法正确的是______。
①汽油、柴油和植物油都是碳氢化合物
②煤的干馏属于化学变化
③石油裂化的目的是提高汽油等轻质燃料的产量和质量
④煤是工业上获得芳香烃(含苯环的烃)的一种重要来源，芳香烃主要存在于煤高温干馏所得的煤焦油中
⑤石油分馏的各馏分均是纯净物
二、农产品的化学加工
1．大豆的深加工
(1)大豆的营养
(2)大豆通过______法和______法，可生产豆油。
(3)大豆通过豆浆加______剂，可生产豆腐，其实质是大豆中的蛋白质在某些________(酸、碱、盐等)影响下发生性质上的改变而引起聚沉的过程。
2．玉米的化学加工
玉米的深加工产品
即时训练2植物如花生、大豆等的果实能提取油脂。下列关于油脂的叙述错误的是(　　)。
A．植物油可使溴水退色
B．皂化反应是指油脂在碱性条件下的水解反应
C．由大豆制豆油主要涉及物理变化
D．甘油也是植物油脂
三、功能高分子材料和复合材料
1．
2．复合材料
(1)组成—
(2)常见的复合材料：玻璃钢、碳纤维增强复合材料等。
3．塑料制品结构和性能
(1)线型高分子：分子呈长链状，可溶于________溶剂，受热软化，熔融，有________。
(2)体型高分子：高分子链之间形成化学键产生交联，形成立体网状结构。不易溶于有机溶剂，受热__________，有____________性。
4．新材料的发展方向
具有复合化、设计化、智能化、仿生化、轻量化、高性能化、高功能化等特点。
即时训练3下列材料中属于功能高分子材料的是(　　)。
①高分子膜
②生物高分子材料
③隐身材料
④液晶高分子材料
⑤光敏高分子材料
⑥智能高分子材料
A．只有①②③
B．只有③④⑤
C．全部是
D．只有②④⑤⑥
一、石油的综合利用
1．石油的综合利用
石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。工业上通过减压分馏和常压分馏的方法，把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物而分离出来。分馏出来的各种成分叫做馏分，每一种馏分仍然是多种烃的混合物。
为了获得更多的轻质油，特别是提高汽油的产量，采用催化裂化的方法，在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃。
2．直馏汽油和裂化汽油
直馏汽油是由石油分馏所得馏分，一般是C5～C11的烷烃，性质稳定。裂化汽油是由石油裂化所产生的，含有较多的C5～C11的烯烃，性质活泼，它能与溴单质发生加成反应，使酸性KMnO4溶液退色。实验室用于萃取的溶剂应是直馏汽油。
3．石油分馏实验的有关问题
装置：蒸馏装置。注意所用温度计水银球的位置应当在蒸馏烧瓶支管口处，因为它所测定的是所取馏分的沸点范围。
操作注意事项：①被加热的是易燃易爆物质，故装置气密性要好，注意加入药品前检验整套装置的气密性；②为防止暴沸，应在加热之前放入几片碎瓷片；③注意加热之前先接通冷却水，而停止加热后，仍要继续通冷却水一段时间；④若所用药品为原油，应在收集器上接一导管，将残余尾气导出室外，以防发生事故。
说明：①石油分馏中的物质变化类型为物理变化。
②对石油进行分馏，是石油炼制的主要方法之一。
③由于石油中有些物质的沸点很接近，所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。
④石油分馏获得的汽油、煤油、柴油等轻质油的产量比较低，为了提高轻质油的产量，特别是提高汽油的产量，还可采用裂化方法从重油中获取轻质油。
⑤实验室分馏石油的实验装置检验气密性的方法：
从冷凝管的尾端取下牛角管，换上带玻璃尖嘴的导气管，把导气管插入水中，微热蒸馏烧瓶，观察现象，作出判断。
【例1】如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题，将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油。
资料一：石蜡是含有20～30个碳原子的烷烃的混合物，常温下呈固态。
资料二：石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂。
某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化，装置如图：实验过程中可观察到烧瓶Ⅰ中固体石蜡先熔化，试管Ⅱ中有少量液体凝结，试管Ⅲ中酸性高锰酸钾溶液退色，实验后闻试管Ⅱ中液体气味，具有汽油的气味。
(1)为保证实验成功，实验前必须进行的操作是______。装置中较长导管的作用是_________________________________________________________。
(2)试管Ⅱ中少量液体凝结说明了____________________________________________。
(3)试管Ⅲ中溶液退色说明了_________________________________________________。
(4)能否用试管Ⅱ中的液体萃取溴水中的溴，理由是___________________________。
(5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式：____________________________。
(6)石油裂化的重要意义是______________________。
二、煤的综合利用
1．煤及其综合利用
煤的元素组成：C及少量的H、N、S、O等
煤的物质组成：多种有机化合物和无机物组成的复杂的混合物
煤的种类：无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤
洁净煤技术
煤化工
2．蒸馏、分馏和干馏
蒸馏、分馏和干馏是用于不同目的的实验操作。蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化)，并使其冷凝(液化)的连续操作过程。蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种)纯液态物质。它要求溶液中的其他成分是难于挥发的，或沸点与馏出物相差较大的物质。如用天然水制取蒸馏水，从烧酒中提取酒精等。
分离沸点比较接近的液态混合物，用蒸馏的方法则难以达到分离的目的，这就需要借助另一种操作——分馏。分馏的原理跟蒸馏基本相同，也是加热使混合液体汽化冷凝的连续操作过程，只是在实验装置中添加了一个分馏柱(工业上称为分馏塔盘)，被加热的混合蒸气进入分馏柱，与内壁上已冷凝(空气冷却)的回流液体发生对流而交换热量，其中沸点较高的成分被液化，回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化。这种反复液化与汽化的过程使沸点较低的蒸气成分上升进入冷凝器(水冷却)液化而分离出来。
干馏则是在密闭装置内(隔绝空气)将有机化合物(如煤、木柴等)加强热使之分解的过程。煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，目的是防止煤在空气中燃烧；二是要加强热。其装置和原理都与蒸馏及分馏有很大区别。干馏属于化学变化，蒸馏和分馏属于物理变化。
【例2】下图为实验室干馏煤的装置图，请回答下列问题：
(1)指出图中各仪器的名称：a：________；b：________；c：__________；d：__________。
(2)装置c的作用是________________，d中的液体有________和________。其中的无机物里溶有________，可用______检验出来；有机化合物可以通过________的方法使其中的重要成分分离出来。在170～230 ℃时可得到______，加热到230 ℃以上可以得到________。
(3)e处点燃的气体主要是__________，火焰的颜色是________色。
三、功能高分子材料
功能高分子材料可分为结构型和复合型两大类。
结构型功能高分子材料要进行“分子设计”，即在合成高分子的主链或支链上接上带有显示某种功能的官能团，使高分子具有特殊的功能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功能要求。复合型是以普通高分子材料为基体或载体，与具有某些特定功能(如导电、导磁等)的材料进行复合而制得的一类功能高分子材料。
【例3】下列有关新型高分子材料的说法中，不正确的是(　　)。
A．高分子分离膜在食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等
B．复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强体
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度
1．(2012山东理综)下列与化学概念有关的说法正确的是(　　)。
A．化合反应均为氧化还原反应
B．金属氧化物均为碱性氧化物
C．催化剂能改变可逆反应达到平衡的时间
D．石油是混合物，其分馏产品汽油为纯净物
2．(双选)下列叙述正确的是(　　)。
A．“接触法”制H2SO4时，催化氧化阶段的反应原理为
2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0
B．海水提镁的主要步骤为
　CaCO3(s)　　　盐酸
　 　↓　　　　　 ↓
海水―→Mg(OH)2(s)―→MgCl2(aq)Mg(l)＋Cl2(g)
C．普通水泥的主要成分是硅酸钙
D．黏土的主要成分是三氧化二铝
3．工业上获得大量的乙烯、丙烯、丁二烯的方法是(　　)。
A．石油分馏 B．高温干馏
C．石油裂化 D．石油裂解
4．由玉米制酒精，不会涉及的化学方程式是(　　)。
A．2(C6H10O5)n＋nH2OnC12H22O11
B．C12H22O11＋H2O―→2C6H12O6
C．C6H12O62C2H5OH＋2CO2↑
D．CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH
5．下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是(　　)。
A．氯碱工业中，电解槽的阳极区产生NaOH
B．氯气和氢气混合在光照条件下反应生成氯化氢，用水吸收得到盐酸
C．合成氨工业中，由于氨易液化，N2、H2循环使用，所以总体上氨的产率很高
D．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸
6．(2012山东理综)石油和煤炭加工过程涉及多种技术和设备。
(1)石油分馏时，在不断向________________(填工业设备名称)内投放原料的同时获得产品，该过程为______操作过程。
(2)石油裂化分为热裂化、________________和加氢裂化，裂化的目的是提高________________的产量。
(3)煤的洗选是为了降低原煤中灰分和________________的含量。煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒________________进行燃烧的过程。
(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和________________存在下与________________作用生成液体燃料的过程。
参考答案
基础梳理整合
一、1．沸点　物理　长链　短链　化学　深度　化学
2．隔绝空气　煤焦油　焦炉煤气　可燃性
即时训练1　答案：②③④
二、1．(1)蛋白质　油脂　碳水化合物　8　接近　饱和脂肪酸　不饱和脂肪酸　多不饱和脂肪酸　(2)压榨　浸出　(3)凝固　化学因素
2．淀粉　酒精　淀粉、酒精　糖类　维生素C　味精　山梨醇　直接消费品
即时训练2　D
三、1．感光　光致变色　光导电　超强吸水剂　结构　复合
2．基　增强　骨架
3．(1)有机　热塑性　(2)不熔化　热固
即时训练3　C
核心归纳突破
【例1】答案：(1)检验装置的气密性　冷凝气体，导出气体　(2)裂化生成了5个碳原子以上的烃　(3)裂化生成了碳原子数小于5的不饱和烃　(4)不能，因为裂化产物中有不饱和烃，易与溴发生加成反应，不能萃取溴　(5)C20H42C10H22＋C10H20　(6)可提高石油产品中轻质燃油特别是汽油的产量和质量
解析：实验前的必要操作是检验装置的气密性。实验中使用长导管的作用是冷凝气体、导出气体。试管Ⅱ的现象说明，石蜡发生反应生成了5个碳原子以上的烃，试管Ⅲ溶液退色则说明生成了含碳原子数小于5个的不饱和烃。
【例2】答案：(1)酒精喷灯　硬质玻璃管　烧杯　U形管
(2)冷水浴　煤焦油　粗氨水　氨　酚酞　分馏　酚类和萘　更复杂的芳香族化合物(如蒽)
(3)CH4、H2　淡蓝
解析：此题是对干馏原理的考查，是一道综合性较强、涉及面较广的实验题，要求对干馏实验涉及的仪器设备、反应原理、实验操作、各产品成分都有一定的了解才能准确作答。
【例3】D　解析：并不是所有人工合成的高分子材料植入人体都会出现排斥反应，有不少的新型高分子材料具有优异的生物兼容性，在人体中排异很小，可以满足人体对人工器官材料的苛刻要求。
演练巩固提升
1．C　解析：有单质参加的化合反应才是氧化还原反应，A项错；Mn2O7为酸性氧化物，Al2O3为两性氧化物，B项错；催化剂能影响反应速率，改变可逆反应达到平衡的时间，C项正确；石油的分馏产物汽油为混合物， D项错。
2．AC　解析：A正确；海水提镁是在海水中加入Ca(OH)2而非CaCO3，B错；普通水泥主要成分为硅酸钙，还有少量铝酸钙，C正确；黏土主要成分是硅酸盐，D错。
3．D　解析：此题是对石油化工工业中裂解的考查。石油裂解是以获取化工原料(主要是烯烃)为目的的工业生产，与石油裂化有区别(主要目的是获得轻质燃料油)，而石油分馏是对石油的初级加工，将石油分离成沸点不同的产物。高温干馏则是煤综合利用的主要方式。
4．D　解析：由玉米制酒精的简单过程为：
淀粉二糖葡萄糖酒精。
因此不会涉及D中化学反应，D为由乙烯制酒精的方法。
5．C　解析：NaOH在阴极区生成；光照H2与Cl2混合物会引起爆炸；SO3是用98.3%的浓硫酸吸收的。
6．答案：(1)分馏塔　连续　(2)催化裂化　轻质燃料油(或汽油)　(3)硫(S)　浮动　(4)催化剂　氢气(H2)
解析：(1)石油分馏在分馏塔中进行。(2)石油裂化分为热裂化、催化裂化、加氢裂化，裂化的目的是提高汽油的产量。(3)煤的流化床燃烧是指空气从底部吹向煤炭颗粒，并使全部煤炭颗粒浮动进行燃烧的过程。(4)煤的直接液化是煤与适当溶剂混合后在高温和催化剂存在下与H2作用生成液体燃料的过程。
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