碳氢化合物的宝库石油课件

11.认识碳氢化合物的多样性,2018/10/17,2,奇妙的碳元素按质量百分比计，碳元素仅占地壳质量的 0.087 %,但含碳的化合物却占已发现和合成的化合物的90%以上。这些含碳元素的化合物中绝大部分是有机化合物。,2018/10/17,3,问题 什么叫有机化合物？含碳元素的化合物(除CO2、CO、H2CO3、碳酸盐、碳的金属化合物等) 有机化合物有哪些特征？（1）有机物种类繁多,2018/10/17,4,（2）多数容易燃烧，容易分解。（3）绝大多数有机物是非电解 质，不易导电，熔点低。（4）多数难溶于水，易溶于有机溶剂。（5）有机反应复杂，副反应多，速度慢。,2018/10/17,5,课堂练习,1、下列物质中属于有机物的是：（ ） A、二氧化碳 B、尿素 C、蔗糖 D、碳酸氢铵 2、下列说法中不正确 的是：（ ） A、大多数有机物 难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂。 B、有机物的熔点低，受热易分解，都能燃烧。 C、绝大多数有机物是非电解质，不易导电。 D、有机物的化学反应比较复杂，一般较慢，且常伴有副反应发生。,B 、C,B,2018/10/17,6,11.1 碳氢化合物的宝库 石油,2018/10/17,7,一. 工业的血液和炼油1.工业的血液石油(1) 石油的形成：石油是由远古时代的海洋或湖泊中的动植物遗体在地下经过漫长复杂的变化而形成的粘稠状液体。,2018/10/17,8,(2) 石油主要含有碳、氢两种元素。碳元素占 83%-87%，氢元素占10%-14%，其他还含有少量的氮、氧、硫及微量的磷、钾、硅、铁、镁等元素。(3) 石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物,2018/10/17,9,(4) 物理性质：石油呈黑色或深棕色，有特殊气味，不溶于水，比水稍轻。没有固定的熔点和沸点。( 这是混和物的特征 ),2018/10/17,10,2. 石油的炼制(1)原油: 开采出来未经处理的 石油(2)原油的预处理：脱水、脱盐。(3)石油的炼制主要有分馏、裂化、重整、精制。,2018/10/17,11,(4)石油的分馏：将石油加热沸腾，把石油分成不同沸点范围的分馏产物。( 分馏设备：分馏塔；分馏出来的各种成分叫馏分。),物理变化,2018/10/17,12,实验与观察 (P4),实验前，分馏装置 中 3 个塔间的温度分 别为a._，b._，c._。,2018/10/17,13,加热分馏装置容器底部，当第一个塔间a温度升至160oC左右，停止加热，此时，其他两个塔间温度分别为：b._ c._。观察3个塔间和顶部双球U形验气管中的现象： _。,三个塔间中有无色液体，双球U型管中的 高锰酸钾溶液褪色,2018/10/17,14,2018/10/17,15,2018/10/17,16, 温度计水银球的位置位于什么地方？ 蒸馏烧瓶中为什么要放几片碎瓷片？ 馏出物和冷却水的流动方向怎样？ 为什么接受容器使用锥形瓶？换成烧杯行不行？为什么？,支管口附近,防止暴沸,馏出物自左至右，冷却水自右至左,防止馏分溅出及减少挥发，故换成烧杯不行,思考与讨论,2018/10/17,17,阅读： 石油分馏产品及其用途思考： 1.馏分是纯净物还是混合物？ 2.有机物分子中含碳原子数的多少与熔、沸点有何关系？,2018/10/17,18,馏分：分馏出来的各种成分。每一种馏分仍然是多种碳氢化合物的混合物。 碳氢化合物中，含碳原子数少的沸点低，含碳原子数多的沸点高。,2018/10/17,19,石油的裂化,目的：提高汽油的产量和质量；,原理：在一定条件下，将相对分子质量较大的烃断裂为相对分子质量较小的烃的过程；,故裂化汽油中含有不饱和烃。,石油的裂化和裂解,2018/10/17,20,目的：为了获得更多的短链的不饱和气态烃(主要是乙烯,其次是丙烯和异丁烯等),原理：采用比裂化更高的温度(700-1000)，把 具有长链的分子烃断裂成各种短链的气态烃。,石油的裂解,C2H4 + C2H6,2018/10/17,21,介绍：家用的液化石油气主要成分为丙烷、丁烷等。 介绍：三大合成材料塑料、合成橡胶、合成纤维,2018/10/17,22,塑料、合成橡胶、合成纤维,塑料：聚氯乙烯 CH2 CH 合成橡胶：合成纤维：,耐高温、耐严寒的硅橡胶,人造羊毛,2018/10/17,23,二、甲烷：,仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称烃。,（根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃。）,是烃类里最简单的一种烃,烃：,2018/10/17,24,1.甲烷的物理性质无色、无臭的气体，极难溶于水 有天气（密度求算公式 = M /22.4 ）俗名：沼气、坑气，是天然气、油田气的主要成分，瓦斯的主要成分也是甲烷,2018/10/17,25,问题：（1）将甲烷分别通入溴水和酸性高锰酸钾溶液，观察到的现象。（2）点燃甲烷，观察到的现象。,甲烷不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色,产生淡蓝色的火焰,2018/10/17,26,2.甲烷的化学性质（1）氧化反应（可燃性/还原性）CH4+2O2 CO2+2H2O在进行甲烷的燃烧实验时，必须先检 查甲烷的纯度。 （2）高温分解CH4 C+2H2,2018/10/17,27,2018/10/17,28,（3）取代反应有机物分子里的某些原子或原子团被其 他原子或原子团所代替的反应。,一氯甲烷,是烷烃的特征反应,2018/10/17,29,二氯甲烷,问题：本反应的进行是否在甲烷全部转化为 一氯甲烷以后才开始？,2018/10/17,30,四氯甲烷 四氯化碳,三氯甲烷(氯仿),2018/10/17,31,思考,取代反应与置换反应的区别：,取代反应,置换反应,无电子转移,有电子转移,反应物可以有单质，也 可无单质，生成物一定 无单质,反应物、生成物中 一定有单质,2018/10/17,32,练习,1.下列各组物质，在光照下不发生反应的是A氢气和氯气 B甲烷和氯气C甲烷和氧气 D次氯酸 2.将甲烷和氯气按1:1的体积比混合后光照，反应产物有_,CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,2018/10/17,33,如何用实验鉴别甲烷、氢气、一氧化碳三种气体？（如何证明甲烷分子中含有碳元素和氢元素？）分别点燃待鉴气体，在火焰上方各罩一个干燥的烧杯；若看见烧杯壁变得模糊 (有水气凝结) ，则待鉴气体为氢气与甲烷，另一气体为一氧化碳； 再把烧杯壁变得模糊的烧杯倒转， 并向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡若石灰水变浑，则待鉴气体为甲烷， 另一气体为氢气。,问题,2018/10/17,34,讨论,如何根据以下装置来测定甲烷的分子 组成？,提示：根据甲烷、完全燃烧后的产物水、 二氧化碳三者物质的量之间的关系，求 出1mol 甲烷中有几mol碳、几mol氢,2018/10/17,35,练习,取4.48 L（S.T.P）甲烷完全燃烧，将燃烧后的产物依次通过浓硫酸和碱石灰，称量得浓硫酸和碱石灰分别增重7.2 g、8.8 g。试求甲烷的分子式。,2018/10/17,36,解答,解：n甲烷 = 4.48 / 22.4 = 0.2(mol)nH2O = 7.2 / 18 = 0.4(mol)nCO2 = 8.8 / 44 = 0.2(mol)n甲烷nCnH = 0.2 0.2 0.4×2= 1 4甲烷的分子式为： CH4,1,2018/10/17,37,写出甲烷的电子式、结构式讨论：甲烷分子中的碳原子和四个氢原子是共平面的吗？,3、甲烷的分子结构,2018/10/17,38,科学思维方法欣赏,讨论：假设二氯甲烷是平面 正方形结构。二氯甲烷有几 种可能的结构？,甲烷分子的空间结构是怎样的？,甲烷分子是一种以碳原子为中心、 四个氢原子为顶点的正四面体的 立体结构,实验测定二氯甲烷的熔、沸点， 发现只可能有一种二氯甲烷， 因此它只有一种结构。,问题,假设,结论,实验 测定,2018/10/17,39,讲解：二氯甲烷只有一种结构是甲烷分 子为正四面体结构的有力证据。,2018/10/17,40,甲烷的空间构型：正四面体结构 （以碳原子为中心以氢原子为顶点）,球棍模型 （侧重于相对位置）,比例模型 （侧重于体积比）,甲烷的分子结构,2018/10/17,41,甲烷分子球棍模型(动画),展示：甲烷分子的模型球棍模 型和比例模型。,2018/10/17,42,甲烷分子比例模型(动画),2018/10/17,43,4.甲烷的实验室制法原料：无水醋酸钠（CH3COONa） 和碱石灰CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4思考：用什么装置制取甲烷？与制氧气装置相同,注意点及收集方法,要求药品无水、氧化钙起吸水作用与减少氢氧化钠的与玻璃的接触。可用排水法或向下排空气法。,2018/10/17,44,1.某碳氢化合物，取一定量完全燃烧后，使其燃烧产物一次通过浓硫酸和石灰水，测得浓硫酸增重0.720克，石灰水中沉淀的质量为4.00克。试计算该化合物中碳氢元素的物质的量之比，若在测出该碳氢化合物的式量为56，求它的分子式。,练习,2018/10/17,45,练习,2.在标准状况下，2.8 L 某气体的质量是3.5 g。已知该气体是由碳和氢两种元素形成的化合物，且化合物中碳元素的质量分数为 85.7%，求该气体的分子式。 3.某气体含碳 82.7%，含氢 17.3%，在标准状况下的密度是 2.59 g/L， 求该气体的分子式。,2018/10/17,46,解答 2,该气体的分子式： C2H4,2018/10/17,47,解答3,M气 = 2.59×22.4 = 58(g/mol),该气体的分子式： C4H10,2018/10/17,48,甲烷,三者结构上的共同点？,2018/10/17,49,其结构上的共同点：1.碳原子与碳原子结合成链状2.碳原子与碳原子都以碳碳单键相连3.碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合,2018/10/17,50,1.定义：碳原子之间以单键结合成链状，剩余的价键全部跟氢原子相结合的链烃叫饱和链烃或称烷烃。,2.常见几个式,化学式：用元素符号来表示物质组成的式子叫做化学式,分子式：用元素符号来表示分子组成的式子叫做分子式,结构式：用“”表示一对共用电子对的式子,结构简式：结构简式就是结构式的简单表达式，只要把碳氢单键省略掉即可，碳碳单键可以省略也可不省略，相同的原子团也可合并用( )n表示。,三.烷烃,最简式：仅表示物质构成元素的原子的最简个数比的式子,2018/10/17,51,阅读 表格 几种烷烃的物理性质 3.烷烃物理性质的递变规律： 回答下列问题：（1）烷烃分子中随着碳原子数的增加，熔点、沸点发生怎样的变化？ (2)常温下，烷烃的状态跟碳原子数有什么关系？ (3)己烷常温下是_态，由上表数据推测其熔点大于_，小于_ _。 (4)观察烷烃的分子式，相邻烷烃分子组成有什么差异，试写出烷烃分子中碳原子和氢原子数的关系式。,液,-130,-90.61,CnH2n+2 (n1),2018/10/17,52,4.同系物(1)结构相似(键型相同)、在分子组成上相差一个或若干个某种原子团（一般指CH2原子团）的化合物互称为同系物(2)互为同系物的各种烷烃的化学性质与甲烷很相似：,2018/10/17,53,化学性质：在通常状况下，烷烃都很稳定 氧化反应CnH2n+2+(3n+1)/2O2 nCO2+(n+1)H2O 高温分解C8H18 C4H10+C4H8 取代反应（烷烃的特征反应）试写出乙烷与氯气在光照条件下发生反应的化学方程式 (产物有多种，只写其中一种),