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(共26张PPT)
第三章 简单的有机化合物
第二节 从化石燃料中获取有机物
3.2.1 从天然气、石油和煤中获取燃料　
核心素养目标
宏观辨识与微观探析：
能从宏观角度认识化石燃料的组成、用途及环境问题，从微观层面分析乙烯的分子结构（平面结构、碳碳双键）与其化学性质的关系。
证据推理与模型认知：
通过实验探究（如乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色、加成反应），基于证据推理得出乙烯的性质，构建 “有机化合物结构 - 性质 - 用途” 的模型。
科学探究与创新意识：
通过设计实验验证乙烯的不饱和性（如通入溴水或酸性高锰酸钾溶液），培养实验设计与分析能力，提升科学探究素养
重点
化石燃料（天然气、石油、煤）的组成、用途及综合利用（分馏、裂化、裂解）。
石油炼制方法的区别与联系（分馏、裂化、裂解的原理、目的及产物）。
难点
石油裂化与裂解的区别及产物分析。
结构与性质的关系模型构建。
实验操作（如分馏装置的组装、防暴沸措施）及现象分析
课前导入
课前导入
天然气和煤为什么可直接用作燃料？将大量煤直接用作燃料可能产生什么问题？如何从石油中提炼汽油、柴油等燃料？怎样利用石油和煤获取有机化工原料，进而合成用途各异的有机化合物？
　天然气客车
加油机
工业燃煤气化炉
01
从天然气和煤直接用作燃料
化石燃料
化石燃料
化石燃料又叫作矿石燃料、矿物燃料，是指埋藏在地下不同地质年代的动植物遗体经历漫长地质条件的变化，在温度、压力和微生物等条件的作用下形成的一类可燃性矿物，属于不可再生能源。
化石燃料的利用使工业大规模发展，推动了人类社会的进步。
化石燃料存在着逐渐枯竭的危机
化石燃料燃烧所产生的二氧化碳加剧了温室效应，所排放的一些有毒气体和粉尘污染了环境
成因
作用
面临的社会问题
甲烷
→甲烷在自然界的存在
天然气的主要成分是甲烷（含量为 80% ～ 97%），天然气水合物——可燃冰的主要成分也是甲烷。沼气、煤矿坑道气中都含有一定量的甲烷
→甲烷的物理性质
甲烷是一种无色无味的气体，密度为 0.717 g·L-1，难溶于水。
因此实验室可以用向下排空气法或排水法收集甲烷
甲烷
→甲烷的化学性质——可燃性
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
以甲烷为主要成分的天然气是一种优良的气体燃料。通常状况下，1 mol 甲烷充分燃烧可放出 890.3 kJ 的热量，与相同状况下的一氧化碳和氢气相比，甲烷燃烧时放出的热量更多。
甲烷的验纯
→甲烷具有可燃性，在实验室中，点燃甲烷等可燃性气体前一定要检验纯度
→甲烷的验纯方法：
用排水法收集一试管甲烷气体，集满后用拇指堵住试管口，从水中取出倒置在桌面上。移开拇指，用燃着的木条靠近试管口。如果听到尖锐的爆鸣声，说明甲烷不纯；如果声音很小，则表明甲烷较纯。
煤的组成
煤
所含物质
组成元素
作用
负面影响
煤是由有机化合物和无机物组成的复杂混合物。
有机化合物除了含有碳、氢元素外，还含有少量的氧、氮、硫等元素；无机物主要含有硅、铝、钙、铁等元素。
直接烧煤可得到人们所需要的能量
会产生一些大气污染物，如硫的氧化物、氮的氧化物、烟尘
可燃冰的开采
可燃冰是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。可燃冰分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，因其外观像冰且遇火即可燃烧而得名。可燃冰储量巨大，被国际公认为石油、天然气的接替能源。
因可燃冰绝大部分埋藏于海底，故开采难度巨大。目前，许多国家都在加紧对这种未来能源进行试开采，但都未能实现或未达到连续产气的预定目标。2017 年 5 月，我国科学家利用自主研发的一套水、沙、气分离核心技术将可燃冰从深海中取出，成功实现了海域可燃冰开采，使我国在世界可燃冰的开发上处于领跑地位。可燃冰的开采利用将会推动整个世界能源利用格局的改变。
02
从石油中获取燃料
从石油中获取燃料
石油是由分子含有不同数目碳原子的烷烃、环烷烃等组成的复杂混合物。
石油的组成
通常，碳元素、氢元素在石油中的质量分数之和高达 98%。
石油的组成元素
石油的分馏
→原理：
从矿井里开采出来的石油经过脱水、脱盐处理后，得到的烃类混合物的各种成分的沸点不同，因此可以利用这一特点将其分离出来。加热液态烃类混合物时，沸点较低的烃（分子中碳原子数较少）先汽化，其蒸气经冷凝后变为液体，首先从混合物里分离出来；随着温度的升高，沸点较高的烃（分子中碳原子数较多）再汽化，经过冷凝也被分离出来。
→概念：
通过加热和冷凝，可以把石油分离成沸点范围不同的产物，这种方法叫作石油的分馏
石油的分馏
在工业上，石油的分馏是在分馏塔里进行的。分馏塔的基本构造、不同部位的产物及其主要用途如图所示
石油经过分馏以后得到的主要产物有石油气、汽油、煤油、柴油及重油等，它们既可用作燃料，又可应用于材料、医药、环境等诸多领域。
石油的分馏
在实验中，石油的分馏通常采用蒸馏装置
牛角管
气化
冷凝
接收
测量蒸汽的温度，温度计水银球的位置在蒸馏烧瓶支管口处
冷凝管中水的流向：下口流入，上口流出
蒸馏烧瓶中液体量不得超过容积的2/3
投放沸石或瓷片防暴沸
烧瓶底
垫石棉网
石油的裂化
石油分馏获得轻质液体燃料的产量不够高。为了提高轻质液体燃料的产量和质量，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、沸点较高的烃分解为相对分子质量较小、沸点较低的烃，这种方法称为裂化。例如，十六烷的一种裂化方式为：
液化石油气、汽油、煤油等石油分馏产物用作燃料时，其中的烃燃烧放出大量的热，充分燃烧时的产物是二氧化碳和水。以辛烷为例，燃烧时所发生反应的化学方程式为：
2C8H18 + 25O2 16CO2 + 18H2O
汽油的标号和辛烷值
加油站里的汽油有不同的标号，如 92 号、95 号等。汽油的标号与其辛烷值相同。辛烷值是衡量汽油在气缸内抗爆震能力的一种数字指标，其值越高表示抗爆性越好。与辛烷分子式相同的异辛烷，其抗爆震能力很强，人们便将其辛烷值规定为 100 ；同时，将抗爆震能力较弱的正庚烷的辛烷值规定为 0。将上述两种烃按不同的体积比混合，可配制成辛烷值为 0 ～ 100 的标准燃料。
03
课堂小结
04
课堂练习
C
1.石油分馏塔的示意图如下。下列说法正确的是(　　)

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
A
2.《汉书》记载“高奴(县)有洧水,可燃”;《梦溪笔谈》描述“洧水”:“予疑其烟可用,试扫其煤以为墨,黑光如漆,松墨不及也……此物后必大行于世。”上述“洧水”和“煤”的主要成分分别是(　　)
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.石油在国民经济中的地位和作用十分重要,被誉为“黑色的金子”“工业的血液”等。下列关于石油及其应用的说法正确的是
(　　)
A.液化石油气的主要成分是甲烷
B.石油主要含有碳、氢两种元素
C.石油的裂化是物理变化
D.石油分馏的各馏分均是纯净物
B
C
4.石油裂解的主要目的是(　　)
A.提高轻质液体燃料的产量
B.便于分馏
C.获得短链不饱和气态烃
D.提高汽油的质量
Thanks
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