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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第二冊 第五章 烴 第六節(jié)石油的分餾(第一課時) ●教學(xué)目標(biāo) 1.常識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)生了解我國石油化工發(fā)展的概況，對學(xué)生進行愛國主義教育。 ●教學(xué)重點 石油的分餾原理 ●教學(xué)難點 石油的分餾和蒸餾的區(qū)別與聯(lián)系。 ●課時安排 一課時 ●教學(xué)方法 1.實驗演示石油的分餾原理； 2.通過相關(guān)資料介紹激發(fā)學(xué)生的興趣和增強學(xué)習(xí)的自信心和責(zé)任感； 3.通過啟發(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、蒸餾燒瓶、冷凝器、酒精燈、石棉網(wǎng)、錐形瓶、原油等。 ●教學(xué)過程 ［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，以美國為首的盟國部隊對伊拉克進行了嚴厲的軍事打擊；另一方面美國和沙特兩國保持特殊的“友好”關(guān)系；直到現(xiàn)在美國在中東地區(qū)仍駐扎著大量的軍隊，牢牢地控制著海灣的局勢。為什么美國會投入大量的兵力把持中東的局勢呢？其中一個最主要的原因就是即將學(xué)習(xí)的主題之一——石油。 ［板書］第六節(jié) 石油的分餾 ［師］在日常生活中我們常見的一些交通工具如汽車、摩托車、飛機、拖拉機等，它們的發(fā)動機中的燃料常用的有哪些？ ［生］有汽油、柴油、煤油等。 ［問］這些燃料來自于哪里？ ［生］石油的煉制產(chǎn)品。 ［實物展示］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］一、石油的煉制 ［設(shè)疑］請同學(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］1.石油的組成和成分 ［學(xué)生活動］回憶、討論并回答石油的形成過程：各種有機物特別是低等動植物如藻類、細菌、蚌殼、魚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值不高，為了提高其利用率，必須將石油中的各成分進行一定程度的分離，使它們各盡其用。那么請同學(xué)們根據(jù)以前所學(xué)的知識思考，烴的沸點的高低主要取決于什么？石油是否有固定的熔沸點？ ［生］烴分子沸點的高低主要取決于烴分子內(nèi)碳原子的多少，碳原子數(shù)越多沸點將越高，反之越低。當(dāng)然石油是混合物，因此沒有固定的熔、沸點。 ［師］那么對于沸點不同的互溶液體混合物應(yīng)當(dāng)如何分離呢？ ［學(xué)生活動］分組討論、分析應(yīng)利用各成分的不同沸點，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］2.石油的分餾 ［演示實驗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，點燃酒精燈加熱，分別收集60℃～150℃和150℃～300℃時的餾分，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］實驗室制備乙烯時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，但溫度計水銀球的位置不同，制乙烯時溫度計放在了反應(yīng)液中，而蒸餾石油時，水銀球位于蒸餾燒瓶的支管口處。 ［問］冷凝管中的水流方向為什么要下進上出？ ［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，而實驗中所得餾分的沸點是在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］實驗室中的蒸餾和工業(yè)上的分餾有何異同？ ［生］觀察模型、分析，回答：實驗室蒸餾和工業(yè)分餾的原理相同，目的也是相同的。裝置精度不同，蒸餾只有一個出口，而分餾有多個出口。 ［問］從石油分餾塔的各個出口出來的餾分，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)的沸點較低、較輕的餾分先出來，一定在最高處，也就是說分餾塔中出口越低，分餾出的餾分的沸點越高，越重。 ［師］通過常壓下的分餾，即常壓分餾，只能得到一些沸點較低的餾分，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的餾分如瀝青、燃料油、柴油等。 ［生］參照圖5—24理解常壓分餾和減壓分餾的區(qū)別。 ［板書］(1)常壓分餾 (2)減壓分餾 ［過渡］通過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，又如何實現(xiàn)提高石油利用率的目標(biāo)呢？工業(yè)上主要通過石油的裂化和裂解來實現(xiàn)。 ［板書］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］自學(xué)、分組討論，回答：裂化就是在一定條件下，將相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較小、沸點較低的烴的過程。裂解是石油生產(chǎn)過程中，以比裂化更高的溫度，使石油分餾產(chǎn)物(包括石油氣)中的長鏈烴斷裂成乙炔、丙烯等短鏈烴的加工過程，可見裂解比裂化更徹底。 ［投影顯示］石油煉制、加工過程及主要產(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范圍的蒸餾產(chǎn)物 在一定條件下，將式量大、沸點高的烴斷裂成小分子的過程 在高于裂化的溫度下，將長鏈分子斷裂成短鏈的氣態(tài)和少量液態(tài)烴的過程 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 潤滑油凡士林等 汽油等輕油 乙烯、丙烯、丁二烯等 ［問］在石油的煉制過程中，哪些過程是物理變化，哪些過程是化學(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］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。 ［過渡］在建國初期，西方國家曾斷言中國是一個貧油國，那么我國究竟貧油還是富油？我國的地質(zhì)學(xué)家李四光經(jīng)過科學(xué)探測回答了這個問題，我國不僅不貧油，而且石油儲量豐富。“鐵人”王進喜就是石油戰(zhàn)線上的一面旗幟。那么，我國石油工業(yè)的狀況究竟如何呢？下面就來看看我國石油化工發(fā)展的概況。 ［板書］二、我國石油化工發(fā)展的概況 ［投影顯示］百年石化：踏破荊棘與強爭鋒(內(nèi)容詳見備課資料) ［生］觀看資料，了解我國石油的發(fā)展概況。 ［投影練習(xí)］丁烷催化裂化時，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分子質(zhì)量最小的氣體的體積分數(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程中的幾個重要過程：分餾、裂化和裂解。了解了我國石油化工的概況，在學(xué)習(xí)中重點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、油船運輸?shù)葘Υ髿狻⒌孛婧徒雍５奈廴?，這對于合理利用“三廢”、水產(chǎn)資源的保護，特別是對于保護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 ●板書設(shè)計 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、我國石油化工發(fā)展的概況 ●教學(xué)說明 石油是國民生產(chǎn)中重要的能源物質(zhì)，教學(xué)中以海灣戰(zhàn)爭相關(guān)事件作為引言，一則提醒同學(xué)們要自強不息，二則增強學(xué)生對石油知識的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)中聯(lián)系同學(xué)們的已有知識，通過設(shè)疑、實驗演示等手段，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)的重點所在。在后邊的教學(xué)中引用資料介紹我國石油化工發(fā)展概況旨在對學(xué)生進行愛國主義教育，并培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。 ●參考練習(xí) 1.下列物質(zhì)中，有固定沸點的是 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.把相對分子質(zhì)量大、沸點高的烴斷裂成相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴 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、剎車時排出黑煙，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