化石燃料與有機化合物的總復習

1、學習必備歡迎下載化石燃料與有機化合物的總復習學習目標1、認識化石燃料和有機物的關系。2、認識綜合利用化石燃料對于充分利用自然資源、防止污染、保障國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展等方面的意義。3、了解甲烷、乙烯、乙炔、苯等的主要性質和應用。并了解取代反應和加成反應。重點難點1、理解甲烷、乙烯、乙炔、苯的結構和性質，建立基本的結構決定性質，性質體現(xiàn)結構的化學思維。2、了解石油煉制的基本原理，知道煤深加工的常用方法。學習內容僅含有碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，又稱為烴。碳原子之間都以單鍵相結合，其余的價鍵均與氫原子結合并被“飽和 ”，這一系列化合物稱為烷烴； 其分子組成用 CnH2n+2 (n 1)表示。

2、烴的自然界主要來源是化石燃料。天然氣的主要成分是甲烷。石油的化學成分主要是各種液態(tài)的烴；石油裂解已成為生產(chǎn)乙烯的主要方法，而乙烯的產(chǎn)量是衡量石油化工發(fā)展水平的標志。煤主要含碳元素， 是由有機物和無機物所組成的復雜的混合物；煤的綜合利用是苯等有機物的主要來源。一、天然氣的利用甲烷H1、甲烷的分子結構CH分子式： CH 4H；分子呈正四面體結構， 4個 C-H 鍵之間的夾角 109°28。；結構式：2、甲烷的化學性質和用途H(1) 氧化反應 :點燃CO2 2H2O燃燒： CH 42O 2可作為高效、較潔凈的燃料。催化氧化： CH 4 H2 O催化劑CO 3H2生成的混合氣體能合成甲醇。(

3、2) 取代反應：有機化合物分子中的某種原子（或原子團）被另一種原子（或原子團）所取代的反應。如： CH 4 +Cl 2光； C H 3 Cl+Cl光CH 2 Cl 2 +HCl ； CH 2 Cl 2 +Cl 2光CH 3 Cl +HCl2CHCl 3 +HClCHCl 3 +Cl 2光CCl 4 +HCl反應生成的三氯甲烷和氟化氫反應，可制氟利昂。(3) 裂解反應 : CH 4高溫 C+2H 2制炭黑和氫氣。二、石油煉制乙烯1、石油煉制（ 1）石油分餾：加熱時，碳原子數(shù)少的烴，沸點低，先汽化，經(jīng)冷凝先分離出來，這樣繼續(xù)加熱和冷凝，把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產(chǎn)物。主要產(chǎn)品為汽油、煤油和柴油等

4、輕質油。（ 2）催化裂化：在催化劑存在條件下，把相對分子質量大、沸點高的烴斷裂成相對分子質量小、沸點低的烴。其目的是提高汽油的產(chǎn)量和質量。（ 3）石油的裂解：是在更高溫度下，深度裂化，以獲得短鏈不飽和鏈烴為主要成分的石油加工過程。裂解氣的主要成分有“三烯”: 乙烯、丙烯、異丁烯。2、乙烯與乙炔（ 1）分子結構乙烯分子式： C2H4；結構簡式： CH2 CH2；所有原子處在同一平面上，各個鍵之間的夾角120°。乙炔分子式： C2H2；結構簡式： HC CH；所有原子在同一條直線上，各個鍵之間的夾角180°。（ 2）化學性質加成反應：有機物分子中雙鍵（或三鍵）兩端的碳原子與其他

5、原子或原子團直接結合生成催化劑催化劑學習必備歡迎下載新的化合物的反應。如： CH 2 CH 2 HClCH 3CH 2Cl ； CH CH HClCH 2 CHCl氧化反應： 都可在氧氣中燃燒生成二氧化碳和水；都可被 KMnO4酸性溶液氧化， 使其褪色。三、煤的綜合利用1、煤的綜合利用（ 1）煤的氣化和液化高溫煤的氣化是將煤轉化為可燃性氣體的過程。如CO(g) H 2 (g): C(s) H 2 O(g)煤的液化是把煤轉化成燃料油、含氧有機物等液態(tài)燃料的過程。（ 2）煤的干餾：把煤隔絕空氣加強熱使它分解的過程。主要產(chǎn)品為固體( 焦炭 ) 、液體 ( 煤焦油、粗氨水 ) 和氣體 (焦爐氣 )。2

6、、苯（ 1）苯的分子結構分子式： C6H6；結構簡式：或；分子呈平面正六邊形結構，各個鍵之間的夾角120°。苯分子中并無碳碳雙鍵，而是一個介于單、雙鍵之間的特殊的鍵。（ 2）苯的化學性質： 易取代， 可加成， 難氧化（不包括燃燒。 苯完全燃燒時生成水和二氧化碳。）取代反應：+Br 2FeBr +HBr ；+HNO 3濃硫酸NO 2+H2O催化劑60加成反應 :+3H 2例題解析例 1在光照下，將等物質的量的CH和 Cl充分反應，得到產(chǎn)物的物質的量最多的是（）42A.CH3ClB.CH2Cl 2C.CCl4D.HCl解析由甲烷和氯氣發(fā)生取代反應的化學方程式可以知道，每生成1mol 鹵代

7、烴，可生成1molHCl；由于甲烷和氯氣發(fā)生的是“連鎖”反應，反應一旦發(fā)生會有四種鹵代烴產(chǎn)生，而每一步取代反應中都有HCl 生成。答案為（ D）。例 2某烴中碳和氫的質量比是24 5，該烴在標準狀況下的密度是2.59g/L ，寫出該烴的分子式。解析（ 1）先求實驗式（表示構成物質的元素的原子個數(shù)最簡比的式子）：C 和 H 的原子個數(shù)比 24/12 5/1 2 5，所以實驗式為C H 。25（ 2）再求相對分子質量：摩爾質量 22.4 ×2.59=58g/mol ，相對分子質量為 58（ 3）最后求分子式：(C2H5)n 58，解得 n2，分子式為C4H10。例 3室溫時 20mL某氣

8、態(tài)烴與過量氧氣混合，完全燃燒后的產(chǎn)物通過濃硫酸，再恢復到室溫，氣體體積減少了 50mL，剩余氣體通過苛性鈉溶液，體積又減少了40mL。求氣態(tài)烴的分子式。解析燃燒產(chǎn)物通過濃硫酸時，水蒸氣被吸收，再通過苛性鈉時，CO2 氣體被吸收，故 CO2的體積為 40mL。根據(jù)體積減少可考慮用體積差量法計算。設烴的分子式為 CxHy，其燃燒的化學方程式為:點燃xCO 2 y/2H 2 O VCxHy (x+y/4)O 21x+y/4x氣體減少 1+y/420mL40mL50mL1 x=20 40解得x=21 (1+y/4)=20 50解得y=6所以該氣態(tài)烴的分子式為 C2H6。由例 2、例 3 可總結出確定烴

9、的分子式的基本途徑有： C、H 元素的質量M=22.4d C、H 元素的質量比實驗式相對分子質量M=DMr （M 為氣體相對密度， C、H 元素的質量分數(shù)Mr 為氣體相對分子質量）燃燒產(chǎn)物的物質的量M M 1a1%+M 2a2%+ 學習必備歡迎下載例 4 丁烷催化裂解，其碳鏈按兩種方式斷裂，生成四種物質CH4 、C2H6、C2H 4 和 C3H6。若丁烷的裂解率為90%，且裂解后 C2H4 和 C3H6 的質量相等， 則裂解后得到的相對分子質量最小的氣態(tài)烴，在棍合氣體中的體積分數(shù)為()。A.11%B.19%C.40%D.50%解析 丁烷裂解后相對分子質量最小的烴是CH4。解題的關鍵是 C2H4

10、 和 C3H 6 質量相等， 由于質量未給定具體數(shù)值，所求結果又為比值，故可設C2H 4 和 C3H6 質量為一適當數(shù)值進行求算。假設 C2H4 和 C3H 6 的質量均為 42g。C4H 10催化劑CH4 + C3H61mol1mol42g42/42=1mol催化劑C4H10C2H 4 + C2H61.5mol1.5mol42g42/28=1.5mol未裂解的丁烷的物質的量：(1 十 1.5)÷ 90% (1 十 1.5)=0.28mol ；裂解后混合氣體總物質的量： 0.28十 (1 十 1 十 l.5 十 1.5)=5.28mol 。因為在相同狀況下，氣體的體積之比等于物質的量

11、之比，故甲烷占有的體積分數(shù)為： 1/5.28× 100% 19% ，故選 (B) 。這道題如設生成的C2H 4 和 C3H6 質量為 ag，或設裂解前丁烷為1mol 等，盡管同樣可解，但計算比較繁瑣，因而，設未知數(shù)也要講究技巧。同步練習一、選擇題1.關于氟里昂 -12：CF2Cl 2 的敘述正確的是（）A. 有兩種同分異構體B.是平面型分子C.只有一種結構D.有四種同分異構體2.下列石油分餾產(chǎn)品中，汽油沸點范圍最低的是（）A. 汽油B.柴油C.潤滑油D.煤油3.制取一氯乙烷最好采用的方法是（）A. 乙烷和氯氣反應B. 乙烯和氯氣反應C.乙烯和氯化氫反應D. 乙烯和氫氣、氯氣反應4.在

12、相同條件下，對環(huán)境污染程度最小的燃料是（）A. 液化氣B.煤油C.煤餅D. 木柴5.下列關于苯的性質的敘述中，不正確的是（）A. 是無色帶有特殊氣味的液體B.可以燃燒C.能發(fā)生加成反應使溴水褪色D.可發(fā)生取代反應6.若要使 0.5mol 甲烷完全和氯氣發(fā)生取代反應，并生成相同物質的量的四種取代物，則需要氯氣的物質的量為（）A.2.5molB.2.0molC.1.25molD.0.5mol7.石油氣中主要含有含碳數(shù)目較少的烷烴。某石油氣充分燃燒后，在相同條件下測得生成的二氧化碳的體積是該石油氣體積的1.2 倍，則石油氣中一定含（）A. 甲烷B.丁烷C.戊烷D. 己烷8.分子中所有原子不可能共平面

13、的是（）A. 甲烷B.乙烯C.乙炔D.苯9.將苯分子中一個碳原子換成一個氮原子，得到一種類似苯環(huán)結構的穩(wěn)定有機物，此有機物的相對分子質量為（）A.78B.79C.80D.81學習必備歡迎下載10.已知二氯代苯的同分異構有3 種，可以推知四氯代苯同分異構體的數(shù)目是（）A.2 種B.3 種C.4 種D.5 種11.將 0.2mol丁烷完全燃燒后生成的氣體全部緩慢通入0.5L2mol/LNaOH溶液中，生成的Na 2CO3和 NaHCO3 的物質的量之比為（）A.32B.23C.2 1D.1 312.把 1L 含乙烯和氫氣的混合氣體通過Ni 催化劑，使乙烯和氫氣發(fā)生加成反應，完全反應后，氣體體積變?yōu)?/p>

14、 yL（氣體體積均在同溫、同壓下測定）。若乙烯在 1L混合氣體中的體積分數(shù)為x% ，則x 和 y 的關系一定不正確的是（）A.y=1 · x%B.y=1 1· x%C.y=1 · x%=0.5D.y=1 1· x% 0.5二、填空題13.標準狀況下， 5.6L 某氣態(tài)烴的質量為4g，又知該烴中碳與氫的質量比為3 1。則該烴的相對分子質量是，分子式為，電子式為，結構式為。14.作為國家實施的“西氣東輸”工程終點站，上海將逐步改變以煤、石油為主的能源結構，這對解決城市環(huán)境污染意義重大。目前上海大部分城市居民使用的燃料主要是管道煤氣，浦東新區(qū)居民開始使用東海天

15、然氣作為民用燃料。管道煤氣的主要成分是CO、H2 和少量烴類。天然氣的主要成分是 CH4 。燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣，消耗空氣體積較大的是。因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燒天然氣，灶具的改進方法是進風口（填增大或減小） ，如不做改進可能產(chǎn)生的不良結果是。15.A 、B 是兩種比空氣密度略小的氣態(tài)烴， 它們分別與等物質的量的氯化氫反應得到有機物甲和乙，甲能與氯化氫繼續(xù)反應而乙不能； 在一定條件下 A 能轉變?yōu)?B。則推出 A 和 B 的名稱：A 是，B 是。寫出 A 轉變?yōu)?B 的化學方程式，屬于反應16.人們對苯的認識有一個不斷深化的過程。（ 1）1843 年德國科學家米希爾里希，通過蒸餾

16、安息香酸 （COOH）和石灰的混合物得到液體，命名為苯負。由于苯的含量與乙炔相同，人們認為它是一種不飽和烴，寫出C6H6 的一種含叁鍵且無支鏈鏈烴的結構簡式；苯不能使溴水褪色，性質類似烷烴，任寫一個苯發(fā)生取代反應的化學方程式。（ 2）烷烴中脫去 2mol 氫原子形成 1mol 雙鍵要吸熱，但1,3環(huán)已二烯（）脫去 2mol 氫原子形成苯卻放熱，可推斷苯比1,3環(huán)已二烯（填穩(wěn)定或不穩(wěn)定） 。（ 3）1866 年凱庫勒提出了苯的單、雙鍵交替的正六邊形平面結構，解釋了苯的部分性質，但還有一些問題尚未解決，它不能解釋下列事實（填入編號）A. 苯不能使溴水褪色B.苯能與氫氣發(fā)生加成反應C.苯的一氯取代物

17、沒有同分異構體D.苯的鄰位二元取代物只有一種；E.苯不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色F. 苯的對位二元取代物只有一種（ 4）現(xiàn)代化學認為苯分子碳碳之間的鍵是。三、計算題17.乙烯和乙炔的混合物50mL ，加入 150mL 過量氧氣，完全燃燒后冷卻到原來的溫度且除去水分后，剩余氣體的體積為112.5mL 。求混合物中乙烯和乙炔的體積。18. 煤的氣化是將煤中的有機物轉化為可燃性氣體的過程。如:高溫CO(g) H 2 (g)C(s) H 2 O(g)用一氧化碳和氫氣在443K 473K溫度下， 并用鈷作催化劑時， 可以反應生成n=5 8 的烷烴，這是人工合成汽油的方法之一。（ 1）寫出用 CnH2n+2表示的人工合成汽油的配平的化學方程式：（ 2）如果向密閉的合成塔里通入恰好能完全反應的CO 和 H 2，當完全反應后，合成塔內溫度不變，而塔內氣體壓強降低到原來的2/5。通過計算說明這時有無汽油生成。學習必備歡迎下載（ 3）要達到上述合成汽油的要求，CO 和 H 2 的體積比的取值范圍多少？參考答案一、選擇題1.C2.A3.C4.A5.C6.C7.A8.A9.B10.B11.D12.D二、填空題HH13.16； CH 4；·