高一化學(xué)教案：專題第一單元第二課時(shí)石油煉制

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第二課時(shí)石油煉制整體設(shè)計(jì)三維目標(biāo)1.知識(shí)與技能通過(guò)本節(jié)教學(xué)讓學(xué)生了解石油的分餾原理及其產(chǎn)品的用途。了解石油的催化裂化和裂解。2.過(guò)程與方法本課時(shí)主要采用多媒體輔助教學(xué)和實(shí)驗(yàn)探究法。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生知道石油在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，培養(yǎng)學(xué)生利用資源、愛惜資源的社會(huì)責(zé)任感.教學(xué)重點(diǎn)石油的分餾。教學(xué)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室蒸餾石油的實(shí)驗(yàn).課前準(zhǔn)備藥品:石油樣品、碎瓷片。儀器：鐵架臺(tái)（帶鐵夾、鐵圈）、酒精燈、蒸餾燒瓶、水銀溫度計(jì)、冷凝管、牛角管、錐形瓶、單孔塞、導(dǎo)管。教具：常壓分餾塔模型。教學(xué)過(guò)程知識(shí)回顧前面我們學(xué)習(xí)了以甲烷為代表的烷烴的性質(zhì)，它們互為同系物，在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上相似，都能燃燒，發(fā)生取代反應(yīng),受熱能分解。導(dǎo)入新課2007年5月7日，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司(簡(jiǎn)稱中國(guó)石油集團(tuán))召開新聞發(fā)布會(huì)宣布，中國(guó)石油集團(tuán)在渤海灣灘海地區(qū)新發(fā)現(xiàn)一個(gè)儲(chǔ)量規(guī)模超過(guò)10億噸的油田——冀東南堡油田.它的發(fā)現(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)騰飛的中國(guó)無(wú)疑是一項(xiàng)新的強(qiáng)勁動(dòng)力，使中國(guó)的能源安全又多了一道屏障。推進(jìn)新課[板書]一、石油的組成[展示]原油樣品，觀察顏色、狀態(tài)?！咎釂?wèn)】石油是一種棕黑色黏稠液體，它的主要成分是什么呢？[投影]1。石油的成分：(1)組成元素：主要為碳和氫。(2)組成物質(zhì)：各種烷烴和芳香烴?！咎釂?wèn)】石油中有許多有機(jī)物，但直接使用價(jià)值不大，怎樣對(duì)石油中各種成分進(jìn)行分離？我們學(xué)習(xí)過(guò)哪些分離方法?這些分離的方法適用于哪些方面？［結(jié)論]學(xué)習(xí)過(guò)的分離方法包括：過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶、萃取、蒸餾等。1。過(guò)濾法應(yīng)用于固體、液體的分離.2.蒸發(fā)結(jié)晶適用于分離無(wú)機(jī)物的水溶液。3.萃取是用一種溶劑把溶質(zhì)從它和另一種溶劑所組成的溶液里提取出來(lái)的方法。4.蒸餾是利用液體混合物中各物質(zhì)沸點(diǎn)的不同，通過(guò)蒸發(fā)、冷凝的方法使它們分離。［分析］加熱石油時(shí)，沸點(diǎn)低的成分先汽化，經(jīng)冷凝后收集,沸點(diǎn)較高的成分隨后汽化，冷凝收集。.。。.。.這樣不斷加熱和汽化、冷凝，能使沸點(diǎn)不同的成分分離出來(lái)。這一過(guò)程在石油工業(yè)中是在分餾塔內(nèi)進(jìn)行的，稱為石油分餾。［板書]2。石油的分餾分餾：通過(guò)給石油加熱，使低沸點(diǎn)的烴首先汽化，再經(jīng)過(guò)冷凝,使石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物的方法。餾分：分餾出來(lái)的各種成分。［活動(dòng)與探究］課本P61—62觀察與思考?！居懻摗?。說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中為什么要使用溫度計(jì)?2。實(shí)驗(yàn)中溫度計(jì)的位置在哪里？3.觀察實(shí)驗(yàn)中冷凝管內(nèi)冷凝水的流向,并說(shuō)明這樣做的好處。4.各餾分是純凈物還是混合物？5。餾分的沸點(diǎn)范圍和餾分中化合物分子所含的碳原子數(shù)有什么關(guān)系？[回答］1。由于要將石油分離成不同沸點(diǎn)范圍的產(chǎn)物，所以需要用溫度計(jì)控制反應(yīng)溫度。2.溫度計(jì)水銀球位于蒸餾燒瓶的支管口處，因?yàn)闇囟扔?jì)測(cè)定的是混合物蒸氣的溫度.3.冷凝管中水流是下進(jìn)上出，利用逆流交換原理使產(chǎn)物充分冷卻。4。分餾石油得到的各個(gè)餾分都是混合物.5.各餾分含有沸點(diǎn)相近的若干種烴，各種烴分子中含有的碳、氫原子數(shù)各不相同.隨著餾分中含有碳原子數(shù)的增加，碳鏈長(zhǎng)度增加，相對(duì)分子質(zhì)量增大,它們的沸點(diǎn)也逐漸升高。所以餾分中化合物分子所含的碳原子數(shù)越多，餾分的沸點(diǎn)范圍越高.［小結(jié)]蒸餾石油的實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：①燒瓶要干燥，裝入原油體積不能超過(guò)燒瓶容積的2/3。②燒瓶?jī)?nèi)要加入碎瓷片以防止溶液暴沸。③溫度計(jì)的水銀球應(yīng)在蒸餾燒瓶的支管口略靠下的位置.④應(yīng)該從冷凝管的下端進(jìn)水口流入冷水,從上端出水口流出，這樣冷凝水與蒸氣逆向流動(dòng)，冷凝效率高。⑤分餾得到的60—150℃的餾分稱為汽油，150—300℃時(shí)的餾分稱為煤油.[展示模型］常壓分餾塔模型（注意塔中出口高低和餾分沸點(diǎn)高低的關(guān)系）[分析］將某些餾分進(jìn)一步加工精致，就可以得到一系列石油分餾的產(chǎn)品。［多媒體投影］石油分餾的主要產(chǎn)品及用途一覽表分餾產(chǎn)品分子中所含碳原子數(shù)用途石油氣＜4常用來(lái)制造塑料或作為燃料汽油5—12常用作機(jī)動(dòng)車油、工業(yè)溶劑煤油12-16飛機(jī)、煤油爐等燃料柴油15—18飛機(jī)、拖拉機(jī)等燃料潤(rùn)滑油16—20各種部件潤(rùn)滑重油≥20［探究]在用鈷（Co）作催化劑時(shí),用一氧化碳和氫氣在443—473K溫度下，可以反應(yīng)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(xué)方程式：__________________________。（2）如果向密閉的合成塔里通入恰好能完全反應(yīng)的CO和H2，當(dāng)完全反應(yīng)后，合成塔內(nèi)溫度不變，而塔內(nèi)氣體壓強(qiáng)降低到原來(lái)的2/5。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這時(shí)有無(wú)汽油生成。（3）要達(dá)到上述合成汽油的要求,CO和H2的體積比的取值范圍是多少？[解析］（1）此問(wèn)實(shí)際上是后面思考的根本。nCO＋(2n＋1）H2CnH2n+2＋nH2O即為合成汽油的化學(xué)方程式。（2）壓強(qiáng)降為原來(lái)的2/5即為氣體的物質(zhì)的量在相應(yīng)的條件下變?yōu)樵瓉?lái)的2/5。nCO＋(2n＋1)H2CnH2n+2＋nH2O3n+11+n（1+n）/（3n+1）=2/5，所以n=3即生成物為丙烷,無(wú)汽油生成.（3）因?yàn)?≤n≤8，所以V（CO)∶V（H2)=n∶（2n+1）所以5∶11≤V(CO)∶V（H2）≤8∶17[分析］為了提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量，特別是汽油的產(chǎn)量，還要采用裂化的方法從重油中獲得輕質(zhì)油.［板書]3.石油的催化裂化和裂解（1）裂化裂化目的：提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量。裂化原理：在一定條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。［分析]在催化作用下的裂化稱為催化裂化。通過(guò)裂化可以使重油中含20個(gè)碳以上的烴斷裂成分子中含5—11個(gè)碳原子的烴從而得到汽油。例如：C16H34C8H18+C8H16與裂化相似的另一種煉制石油的方法叫裂解。是以比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)品中的長(zhǎng)鏈烴斷裂成為乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴。[板書]（2）裂解裂解目的：獲得更多乙烯、丙烯等基本有機(jī)化工原料。裂解原理：比裂化更高的溫度，使長(zhǎng)鏈烴斷裂成為乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴。例如:C8H18C4H10+C4H8C4H10C2H6+C2H4C4H10CH4+C3H6C4H82C2H4[分析]目前石油裂解已經(jīng)成為生產(chǎn)乙烯的主要方法.[探究]丁烷催化裂化時(shí)，碳鏈按兩種方式斷裂生成兩種烷烴和烯烴。如果丁烷的裂化率為90%，且裂化生成的兩種烯烴的質(zhì)量相等,則裂化后得到的相對(duì)分子質(zhì)量最小的氣體在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)是(）A。11％B.19%C。40％D.50％［解析]丁烷催化裂化時(shí),有如下兩個(gè)方程式C4H10C2H6+C2H4①C4H10CH4+C3H6②由生成的兩種烯烴的質(zhì)量相等即m(C2H4）=m（C3H6），得n(C3H6)=2/3n(C2H4）,即①、②反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為2∶3.設(shè)有1體積C4H10參加反應(yīng),則①反應(yīng)有1×90%×2/5=0.36，即CH4生成了0。36體積。所以φ(CH4）=×100％≈19％。［答案］B課堂小結(jié)這節(jié)課我們了解了石油的組成元素和組成物質(zhì)，主要學(xué)習(xí)了石油的煉制方法：蒸餾、分餾、裂化、裂解。并了解了煉制的目的和原理.石油是重要的能源，但只有經(jīng)過(guò)分離才有利用價(jià)值。但石油資源是有限的，我們應(yīng)充分利用好石油資源，為國(guó)家富強(qiáng)和人民生活水平的提高發(fā)揮重要作用。布置作業(yè)1。下列關(guān)于石油的說(shuō)法不正確的是（)A。石油主要含C、H兩種元素B.石油主要是由各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴所組成的混合物C.石油有固定的熔、沸點(diǎn)D.石油分餾得到的汽油是混合物2.通常用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家石油化工發(fā)展水平的標(biāo)志是(）A.石油的產(chǎn)量B。乙烯的產(chǎn)量C。汽油的產(chǎn)量D.硫酸的產(chǎn)量3。近年來(lái),我國(guó)許多城市禁止汽車使用含鉛汽油，其主要原因是（）A.提高汽油燃燒效率B.降低汽油成本C.避免鉛污染大氣D。鉛資源短缺4。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，科威特大批油井著火，在滅火工作中，下列各項(xiàng)措施不能考慮用于滅火的是（）A.設(shè)法阻止石油噴射B。設(shè)法降低火焰溫度C。設(shè)法降低石油著火點(diǎn)D.設(shè)法使火焰隔絕空氣[參考答案］1。C2.B3。C4。C板書設(shè)計(jì)石油煉制一、石油的煉制1。石油的成分：(1）組成元素:主要為碳和氫。(2）組成物質(zhì)：各種烷烴和芳香烴。2。石油的分餾分餾:通過(guò)給石油加熱，使低沸點(diǎn)的烴首先汽化，再經(jīng)過(guò)冷凝，使石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物的方法。餾分：分餾出來(lái)的各種成分。3.石油的催化裂化和裂解(1）裂化裂化目的：提高輕質(zhì)油的產(chǎn)量。裂化原理：在一定條件下，將相對(duì)分子質(zhì)量較大、沸點(diǎn)較高的烴斷裂為相對(duì)分子質(zhì)量較小、沸點(diǎn)較低的烴的過(guò)程。C16H34C8H18+C8H16（2）裂解裂解目的：獲得更多乙烯、丙烯等基本有機(jī)化工原料.裂解原理:比裂化更高的溫度，使長(zhǎng)鏈烴斷裂成為乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴.C8H18C4H10+C4H8C4H10C2H6+C2H4C4H10CH4+C3H6C4H82C2H4教學(xué)反思石油煉制的學(xué)習(xí)內(nèi)容比較枯燥，看起來(lái)容易，學(xué)起來(lái)往往難以獲得正確而清晰的概念.本節(jié)課的教學(xué)中，石油的分餾是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。蒸餾這種分離方法雖然學(xué)生在必修1中已經(jīng)學(xué)過(guò)，但間隔時(shí)間較長(zhǎng)，所以學(xué)生很容易遺忘.在教學(xué)時(shí)應(yīng)采用討論引導(dǎo)的方法,帶領(lǐng)學(xué)生一起思考，一起回憶所學(xué)過(guò)的知識(shí)，逐步深入。同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中,有條件的話可以采用多媒體教學(xué)，結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)物的展示增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生合理利用資源、節(jié)約資源的意識(shí)。從石油分餾獲得的輕質(zhì)液體燃料產(chǎn)量不高的（占石油總質(zhì)量的25%左右）事實(shí)，提出怎樣提高輕質(zhì)液體燃料的產(chǎn)量和質(zhì)量的問(wèn)題，轉(zhuǎn)入裂化裂解的教學(xué)，讓學(xué)生體驗(yàn)工業(yè)上對(duì)石油的加工煉制——裂化和裂解的基本原理.備課資料1.石油化學(xué)工業(yè)介紹石油和化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，石油和化工產(chǎn)品廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、人民生活等各個(gè)領(lǐng)域。它為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供化肥、農(nóng)藥和塑料薄膜等農(nóng)用化學(xué)品;為能源工業(yè)(電力、交通、冶金和居民生活)提供石油、天然氣、液化氣等燃料；為機(jī)械工業(yè)(航天、汽車、船舶、機(jī)械等)提供合成材料、輪胎、涂料和膠黏劑等配套產(chǎn)品；為紡織工業(yè)提供合纖單體、合纖聚合物、染料及紡織助劑；為輕工家電業(yè)提供各種塑料材料、功能材料；為電子工業(yè)提供印刷電路板基材、塑封料、光刻膠、高純?cè)噭┖吞胤N氣體等電子化學(xué)品;為建筑業(yè)提供塑料建材、保溫材料、建筑涂料、防火材料等建筑原材料；為醫(yī)藥工業(yè)提供基本化工原材料；為軍事工業(yè)提供軍用化工產(chǎn)品；為人民生活提供各種相關(guān)的日用化學(xué)品。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面都離不開石油和化工產(chǎn)品，石油和化工產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中占有舉足輕重的地位.2。石油加工石油、天然氣是不同烴化合物的混合物，簡(jiǎn)單作為燃料是極大的浪費(fèi)，只有通過(guò)加工處理，煉制出不同的產(chǎn)品，才能充分發(fā)揮其巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.石油加工，主要是指對(duì)原油的加工。世界各國(guó)基本上都是通過(guò)一次加工、二次加工以生產(chǎn)燃料油品，三次加工主要生產(chǎn)化工產(chǎn)品。原油在煉廠加工前，還需經(jīng)過(guò)脫鹽、脫水的預(yù)處理,使之進(jìn)入蒸餾裝置時(shí)，其各種鹽類的總含鹽量低于5mg·L—1，主要控制其對(duì)加工設(shè)備、管線的腐蝕和堵塞。原油一次加工，主要采用常壓、減壓蒸餾的簡(jiǎn)單物理方法將原油切割為沸點(diǎn)范圍不同、密度大小不同的多種石油餾分。各種餾分的分離順序主要取決于分子大小和沸點(diǎn)高低。在常壓蒸餾過(guò)程中,汽油的分子小、沸點(diǎn)低(50—200℃），首先餾出，隨之是煤油(130—250℃）、柴油(250—300℃)、殘余重油。重油經(jīng)減壓蒸餾又可獲得一定數(shù)量的潤(rùn)滑油的基礎(chǔ)油或半成品（蠟油），最后剩下渣油（重油)。一次加工獲得的輕質(zhì)油品（汽油、煤油、柴油）還需進(jìn)一步精制、調(diào)配，才可作為合格油品投入市場(chǎng).我國(guó)一次加工原油，只獲得25％-40%（大慶原油為30％）的直餾輕質(zhì)油品和20%左右的蠟油。原油二次加工，主要用化學(xué)方法或化學(xué)-物理方法,將原油餾分進(jìn)一步加工轉(zhuǎn)化,以提高某種產(chǎn)品收率,增加產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量。進(jìn)行二次加工的工藝很多，要根據(jù)油品性質(zhì)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選擇。主要有催化裂化、催化重整、焦化、減粘、加氫裂化、溶劑脫瀝青等。如對(duì)一次加工獲得的重質(zhì)半成品(蠟油)進(jìn)行催化裂化,又可將蠟油的40％左右