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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第二冊(cè) 第五章 烴 第六節(jié)石油的分餾(第一課時(shí)) ●教學(xué)目標(biāo) 1.常識(shí)性介紹石油的分餾及其產(chǎn)品和用途； 2.使學(xué)生了解石油的裂化和裂解； 3.使學(xué)生了解我國(guó)石油化工發(fā)展的概況，對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。 ●教學(xué)重點(diǎn) 石油的分餾原理 ●教學(xué)難點(diǎn) 石油的分餾和蒸餾的區(qū)別與聯(lián)系。 ●課時(shí)安排 一課時(shí) ●教學(xué)方法 1.實(shí)驗(yàn)演示石油的分餾原理； 2.通過(guò)相關(guān)資料介紹激發(fā)學(xué)生的興趣和增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心和責(zé)任感； 3.通過(guò)啟發(fā)、誘導(dǎo)、設(shè)疑、自學(xué)討論等方法使學(xué)生了解石油的煉制措施和原理。 ●教學(xué)用具 投影儀、石油分餾塔模型、鐵架臺(tái)、蒸餾燒瓶、冷凝器、酒精燈、石棉網(wǎng)、錐形瓶、原油等。 ●教學(xué)過(guò)程 ［引言］在二十世紀(jì)九十年代，在中東地區(qū)爆發(fā)了名為“沙漠風(fēng)暴”的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)，以美國(guó)為首的盟國(guó)部隊(duì)對(duì)伊拉克進(jìn)行了嚴(yán)厲的軍事打擊；另一方面美國(guó)和沙特兩國(guó)保持特殊的“友好”關(guān)系；直到現(xiàn)在美國(guó)在中東地區(qū)仍駐扎著大量的軍隊(duì)，牢牢地控制著海灣的局勢(shì)。為什么美國(guó)會(huì)投入大量的兵力把持中東的局勢(shì)呢？其中一個(gè)最主要的原因就是即將學(xué)習(xí)的主題之一——石油。 ［板書(shū)］第六節(jié) 石油的分餾 ［師］在日常生活中我們常見(jiàn)的一些交通工具如汽車、摩托車、飛機(jī)、拖拉機(jī)等，它們的發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料常用的有哪些？ ［生］有汽油、柴油、煤油等。 ［問(wèn)］這些燃料來(lái)自于哪里？ ［生］石油的煉制產(chǎn)品。 ［實(shí)物展示］原油 ［師］從棕黑粘稠的原油到各種燃料產(chǎn)品汽油、柴油等涉及的是石油的煉制。 ［板書(shū)］一、石油的煉制 ［設(shè)疑］請(qǐng)同學(xué)們回憶在生物課和地理課的學(xué)習(xí)中石油是如何形成的？石油中主要含有哪些元素？ ［板書(shū)］1.石油的組成和成分 ［學(xué)生活動(dòng)］回憶、討論并回答石油的形成過(guò)程：各種有機(jī)物特別是低等動(dòng)植物如藻類、細(xì)菌、蚌殼、魚(yú)類等死后埋藏在不斷下沉的缺氧的海灣、瀉湖、三角洲、湖泊等地下， 經(jīng)過(guò)許多物理化學(xué)作用，最后逐漸形成為石油。石油中含有碳、氫、氧、氮、磷、硫等元素。 ［師］石油中的這些元素主要以烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等形式存在。所以石油應(yīng)該是純凈物還是混合物？ ［生］混合物。 ［師］由混合物組成的原油可直接利用的價(jià)值不高，為了提高其利用率，必須將石油中的各成分進(jìn)行一定程度的分離，使它們各盡其用。那么請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以前所學(xué)的知識(shí)思考，烴的沸點(diǎn)的高低主要取決于什么？石油是否有固定的熔沸點(diǎn)？ ［生］烴分子沸點(diǎn)的高低主要取決于烴分子內(nèi)碳原子的多少，碳原子數(shù)越多沸點(diǎn)將越高，反之越低。當(dāng)然石油是混合物，因此沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)。 ［師］那么對(duì)于沸點(diǎn)不同的互溶液體混合物應(yīng)當(dāng)如何分離呢？ ［學(xué)生活動(dòng)］分組討論、分析應(yīng)利用各成分的不同沸點(diǎn)，將混合物加熱蒸餾而將其分離。 ［師］工業(yè)上就是利用蒸餾原理將石油中的各成分加以分離，稱之為石油的分餾，分餾所得的各種產(chǎn)品稱為餾分。 ［板書(shū)］2.石油的分餾 ［演示實(shí)驗(yàn)5—11］(由兩名學(xué)生協(xié)作操作)依照教材圖5—23組裝儀器，在蒸餾燒瓶中加入100 mL 石油，再加入幾片碎瓷片，點(diǎn)燃酒精燈加熱，分別收集60℃～150℃和150℃～300℃時(shí)的餾分，前者有一股汽油味，為汽油，后者有一股煤油味，為煤油。 ［設(shè)疑］實(shí)驗(yàn)室制備乙烯時(shí)的加熱裝置與蒸餾石油的裝置有何異同？ ［生］制乙烯和蒸餾石油都用到了碎瓷片，目的都是為了防止液體暴沸的，也都用到了溫度計(jì)，但溫度計(jì)水銀球的位置不同，制乙烯時(shí)溫度計(jì)放在了反應(yīng)液中，而蒸餾石油時(shí)，水銀球位于蒸餾燒瓶的支管口處。 ［問(wèn)］冷凝管中的水流方向?yàn)槭裁匆逻M(jìn)上出？ ［生］不清楚。 ［師］這主要是利用了逆流熱交換原理，從而使餾分充分得到冷卻，那么，石油經(jīng)過(guò)分餾后得到的產(chǎn)品是純凈物嗎？ ［生］思考：純凈物應(yīng)該有固定的沸點(diǎn)，而實(shí)驗(yàn)中所得餾分的沸點(diǎn)是在60℃～150℃和150℃～300℃的范圍內(nèi)的，故應(yīng)該是混合物。 ［師］所以說(shuō)汽油、煤油等產(chǎn)品也是混合物。 ［模型展示］石油分餾塔模型 ［問(wèn)］實(shí)驗(yàn)室中的蒸餾和工業(yè)上的分餾有何異同？ ［生］觀察模型、分析，回答：實(shí)驗(yàn)室蒸餾和工業(yè)分餾的原理相同，目的也是相同的。裝置精度不同，蒸餾只有一個(gè)出口，而分餾有多個(gè)出口。 ［問(wèn)］從石油分餾塔的各個(gè)出口出來(lái)的餾分，隨出口的高低不同有何不同？ ［生］根據(jù)蒸餾原理和教材圖5—24回答：易揮發(fā)的沸點(diǎn)較低、較輕的餾分先出來(lái)，一定在最高處，也就是說(shuō)分餾塔中出口越低，分餾出的餾分的沸點(diǎn)越高，越重。 ［師］通過(guò)常壓下的分餾，即常壓分餾，只能得到一些沸點(diǎn)較低的餾分，降低了石油的利用率，工業(yè)上常采用減壓分餾將重油分離成各種沸點(diǎn)的餾分如瀝青、燃料油、柴油等。 ［生］參照?qǐng)D5—24理解常壓分餾和減壓分餾的區(qū)別。 ［板書(shū)］(1)常壓分餾 (2)減壓分餾 ［過(guò)渡］通過(guò)分餾而獲得的各種輕質(zhì)油如：汽油、煤油、柴油等的產(chǎn)量是較低的，只占到石油總量的四分之一左右，而社會(huì)需求量大的正是這些輕質(zhì)油，那么如何得到更多的輕質(zhì)油，又如何實(shí)現(xiàn)提高石油利用率的目標(biāo)呢？工業(yè)上主要通過(guò)石油的裂化和裂解來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ［板書(shū)］3.石油的裂化和裂解 ［設(shè)疑］什么叫石油的裂化？什么叫裂解？二者有何區(qū)別？ ［學(xué)生活動(dòng)］自學(xué)、分組討論，回答：裂化就是在一定條件下，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。裂解是石油生產(chǎn)過(guò)程中，以比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)物(包括石油氣)中的長(zhǎng)鏈烴斷裂成乙炔、丙烯等短鏈烴的加工過(guò)程，可見(jiàn)裂解比裂化更徹底。 ［投影顯示］石油煉制、加工過(guò)程及主要產(chǎn)品的比較 煉制和加工方法 分餾 裂化 裂解 常壓分餾 減壓分餾 熱裂化 催化裂化 原理 用蒸發(fā)和冷凝的方法把石油分成不同沸點(diǎn)范圍的蒸餾產(chǎn)物 在一定條件下，將式量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂成小分子的過(guò)程 在高于裂化的溫度下，將長(zhǎng)鏈分子斷裂成短鏈的氣態(tài)和少量液態(tài)烴的過(guò)程 原料 脫水、脫鹽的原油 重油 重油 石油的分餾產(chǎn)品 條件 常壓加熱 減壓加熱 加熱 催化劑、加熱 高溫 目的 將原油分離成輕質(zhì)油 將重油充分分離，并防碳化 提高輕質(zhì)汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量 獲取短鏈氣態(tài)不飽和烴 主要產(chǎn)品 溶劑油(C5～C8)汽油(C5～C11)煤油柴油重油 潤(rùn)滑油凡士林等 汽油等輕油 乙烯、丙烯、丁二烯等 ［問(wèn)］在石油的煉制過(guò)程中，哪些過(guò)程是物理變化，哪些過(guò)程是化學(xué)變化？ ［生］石油的常壓分餾和減壓分餾是物理變化，而石油的裂化和裂解是化學(xué)變化。 ［問(wèn)］經(jīng)石油直接分餾而得的汽油稱為直餾汽油，那么如何鑒別直餾汽油和裂化汽油？ ［生］石油分餾得到的汽油其主要成分為短鏈烴，是飽和烴，而經(jīng)重油裂化得到的汽油是飽和和不飽和的短鏈烴的混合物，所以可以用溴水或酸性KMnO4溶液區(qū)別之，若褪色為裂化汽油，若不褪色為直餾汽油。 ［過(guò)渡］在建國(guó)初期，西方國(guó)家曾斷言中國(guó)是一個(gè)貧油國(guó)，那么我國(guó)究竟貧油還是富油？我國(guó)的地質(zhì)學(xué)家李四光經(jīng)過(guò)科學(xué)探測(cè)回答了這個(gè)問(wèn)題，我國(guó)不僅不貧油，而且石油儲(chǔ)量豐富?！拌F人”王進(jìn)喜就是石油戰(zhàn)線上的一面旗幟。那么，我國(guó)石油工業(yè)的狀況究竟如何呢？下面就來(lái)看看我國(guó)石油化工發(fā)展的概況。 ［板書(shū)］二、我國(guó)石油化工發(fā)展的概況 ［投影顯示］百年石化：踏破荊棘與強(qiáng)爭(zhēng)鋒(內(nèi)容詳見(jiàn)備課資料) ［生］觀看資料，了解我國(guó)石油的發(fā)展概況。 ［投影練習(xí)］丁烷催化裂化時(shí)，碳碳鍵按兩種方式斷裂生成兩種烷烴和兩種烯烴。如果丁烷的裂化率為90%，又知裂化生成的兩種烯烴質(zhì)量相等，試求裂化后得到的混合氣體中相對(duì)分子質(zhì)量最小的氣體的體積分?jǐn)?shù)。 ［思路分析］據(jù)題意，丁烷按下列兩種方式裂化：C4H10→CH4+C3H6 C4H10→C2H6+C2H4 令生成兩烯烴各42 g ，則n(C3H6)=n(CH4)=1 mol n(C2H4)=n(C2H6)==1.5 mol ，則未裂化的丁烷為： －2.5=0.28 mol， 所以CH4%=100%=19%。 答案：19% ［本節(jié)小結(jié)］本節(jié)課給大家介紹了石油煉制過(guò)程中的幾個(gè)重要過(guò)程：分餾、裂化和裂解。了解了我國(guó)石油化工的概況，在學(xué)習(xí)中重點(diǎn)了解石油分餾和石油裂化的基本原理。當(dāng)然應(yīng)該注意在大力發(fā)展石油工業(yè)的過(guò)程中，我們還必須高度重視石油煉制、石油化工工業(yè)里的“廢水”“廢氣”和“廢渣”以及海底采油、油船運(yùn)輸?shù)葘?duì)大氣、地面和江河湖海的污染，這對(duì)于合理利用“三廢”、水產(chǎn)資源的保護(hù)，特別是對(duì)于保護(hù)人民的健康和改善人民的生活等方面都是十分重要的。 ［作業(yè)］P141一、二 ●板書(shū)設(shè)計(jì) 第六節(jié) 石油的分餾 一、石油的煉制 1.石油的組成和成分 2.石油的分餾 (1)常壓分餾 (2)減壓分餾 3.石油的裂化和裂解 二、我國(guó)石油化工發(fā)展的概況 ●教學(xué)說(shuō)明 石油是國(guó)民生產(chǎn)中重要的能源物質(zhì)，教學(xué)中以海灣戰(zhàn)爭(zhēng)相關(guān)事件作為引言，一則提醒同學(xué)們要自強(qiáng)不息，二則增強(qiáng)學(xué)生對(duì)石油知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)中聯(lián)系同學(xué)們的已有知識(shí)，通過(guò)設(shè)疑、實(shí)驗(yàn)演示等手段，使同學(xué)們了解了石油的分餾、裂化的基本原理，這也正是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)所在。在后邊的教學(xué)中引用資料介紹我國(guó)石油化工發(fā)展概況旨在對(duì)學(xué)生進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育，并培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。 ●參考練習(xí) 1.下列物質(zhì)中，有固定沸點(diǎn)的是 A.石油 B.汽油 C.聚乙烯 D.甲苯 答案：D 2.石油催化裂化的目的是 A.把相對(duì)分子質(zhì)量大、沸點(diǎn)高的烴斷裂成相對(duì)分子質(zhì)量小、沸點(diǎn)低的烴 B.使直鏈烴轉(zhuǎn)化為芳香烴 C.除去石油中的硫和其他雜質(zhì) D.提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量 答案：D 3.石油在常壓下分餾，得到的主要產(chǎn)品是 A.汽油、煤油、柴油、重油 B.煤油、柴油、重油、渣油 C.柴油、重油、石蠟、潤(rùn)滑油 D.凡士林、石蠟、瀝青、石油焦 答案：A 4.某人坐在空調(diào)車內(nèi)跟在一輛卡車后面，觀察到這輛卡車在起動(dòng)、剎車時(shí)排出黑煙，由此可推斷這輛卡車所用的燃料是 A.酒精 B.汽油 C.柴油 D.液化石油氣 答案：C