第六节--石油--煤.doc

第六节 石油 煤
●教学目标
1.常识性介绍石油的分馏及其产品和用途；
2.使学生了解石油的裂化和裂解；
3.常识性介绍煤的干馏和综合利用；
4.使学生了解我国石油化工发展的概况和煤在国民经济中的重要地位，以及节约能源和防止污染环境的重要性。
●教学重点
1.石油的分馏、裂化的基本原理；
2.煤的干馏原理。
●教学难点
石油的裂化和煤的干馏原理。
●课时安排
二课时
●教学方法
1.实验演示石油的分馏原理；
2.通过相关资料介绍激发学生的兴趣和增强学习的自信心和责任感；
3.通过启发、诱导、设疑、自学讨论等方法使学生了解石油炼制和煤的综合利用的措施和原理。
●教学用具
投影仪、石油分馏塔模型、铁架台、蒸馏烧瓶、冷凝器、酒精灯、石棉网、锥形瓶、原油等。
●教学过程
★第一课时
［引言］在二十世纪九十年代，在中东地区爆发了名为“沙漠风暴”的海湾战争，以美国为首的盟国部队对伊拉克进行了严厉的军事打击；另一方面美国和沙特两国保持特殊的“友好”关系；直到现在美国在中东地区仍驻扎着大量的军队，牢牢地控制着海湾的局势。为什么美国会投入大量的兵力把持中东的局势呢？其中一个最主要的原因就是即将学习的主题之一——石油。
［板书］第六节 石油 煤
［师］在日常生活中我们常见的一些交通工具如汽车、摩托车、飞机、拖拉机等，它们的发动机中的燃料常用的有哪些？
［生］有汽油、柴油、煤油等。
［师］现在城市居民做饭和烧水的燃料主要用什么？
［生］煤气。
［实物展示］原油、煤块
［师］从棕黑粘稠的原油到各种燃料产品汽油、柴油等涉及的是石油的炼制；从乌黑的煤到方便简捷的煤气涉及的是煤的综合利用。本节课先学习石油的炼制。
［板书］一、石油的炼制
［设疑］请同学们回忆在生物课和地理课的学习中石油是如何形成的？石油中主要含有哪些元素？
［板书］1.石油的组成和成分
［学生活动］回忆、讨论并回答石油的形成过程：各种有机物特别是低等动植物如藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉的缺氧的海湾、泻湖、三角洲、湖泊等地下， 经过许多物理化学作用，最后逐渐形成为石油。石油中含有碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素。
［师］石油中的这些元素主要以烷烃、环烷烃、芳香烃等形式存在。所以石油应该是纯净物还是混合物？
［生］混合物。
［师］由混合物组成的原油可直接利用的价值不高，为了提高其利用率，必须将石油中的各成分进行一定程度的分离，使它们各尽其用。那么请同学们根据以前所学的知识思考，烃的沸点的高低主要取决于什么？石油是否有固定的熔沸点？
［生］烃分子沸点的高低主要取决于烃分子内碳原子的多少，碳原子数越多沸点将越高，反之越低。当然石油是混合物，因此没有固定的熔、沸点。
［师］那么对于沸点不同的互溶液体混合物应当如何分离呢？
［学生活动］分组讨论、分析应利用各成分的不同沸点，将混合物加热蒸馏而将其分离。
［师］工业上就是利用蒸馏原理将石油中的各成分加以分离，称之为石油的分馏，分馏所得的各种产品称为馏分。
［板书］2.石油的分馏
［演示实验5—11］（由两名学生协作操作）依照教材图5—23组装仪器，在蒸馏烧瓶中加入100 mL 石油，再加入几片碎瓷片，点燃酒精灯加热，分别收集60℃～150℃和150℃～300℃时的馏分，前者有一股汽油味，为汽油，后者有一股煤油味，为煤油。
［设疑］实验室制备乙烯时的加热装置与蒸馏石油的装置有何异同？
［生］制乙烯和蒸馏石油都用到了碎瓷片，目的都是为了防止液体暴沸的，也都用到了温度计，但温度计水银球的位置不同，制乙烯时温度计放在了反应液中，而蒸馏石油时，水银球位于蒸馏烧瓶的支管口处。
［问］冷凝管中的水流方向为什么要下进上出？
［生］不清楚。
［师］这主要是利用了逆流热交换原理，从而使馏分充分得到冷却，那么，石油经过分馏后得到的产品是纯净物吗？
［生］思考：纯净物应该有固定的沸点，而实验中所得馏分的沸点是在60℃～150℃和150℃～300℃的范围内的，故应该是混合物。
［师］所以说汽油、煤油等产品也是混合物。
［模型展示］石油分馏塔模型
［问］实验室中的蒸馏和工业上的分馏有何异同？
［生］观察模型、分析，回答：实验室蒸馏和工业分馏的原理相同，目的也是相同的。装置精度不同，蒸馏只有一个出口，而分馏有多个出口。
［问］从石油分馏塔的各个出口出来的馏分，随出口的高低不同有何不同？
［生］根据蒸馏原理和教材图5—24回答：易挥发的沸点较低、较轻的馏分先出来，一定在最高处，也就是说分馏塔中出口越低，分馏出的馏分的沸点越高，越重。
［师］通过常压下的分馏，即常压分馏，只能得到一些沸点较低的馏分，降低了石油的利用率，工业上常采用减压分馏将重油分离成各种沸点的馏分如沥青、燃料油、柴油等。
［生］参照图5—24理解常压分馏和减压分馏的区别。
［板书］（1）常压分馏
（2）减压分馏
［过渡］通过分馏而获得的各种轻质油如：汽油、煤油、柴油等的产量是较低的，只占到石油总产量的四分之一左右，而社会需求量大的正是这些轻质油，那么如何得到更多的轻质油，又如何实现提高石油利用率的目标呢？工业主要通过石油的裂化和裂解来实现。
［板书］3.石油的裂化和裂解
［设疑］什么叫石油的裂化？什么叫裂解？二者有何区别？
［学生活动］自学、分组讨论，回答：裂化就是在一定条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程。裂解是石油生产过程中，以比裂化更高的温度，使石油分馏产物（包括石油气）中的长链烃断裂成乙炔、丙烯等短链烃的加工过程，可见裂解比裂化更彻底。
［投影显示］石油炼制、加工过程及主要产品的比较
炼制和加工方法
分馏
裂化
裂解
常压分馏
减压分馏
热裂化
催化裂化
原理
用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物
在一定条件下，将式量大、沸点高的烃断裂成小分子的过程
在高于裂化的温度下，将长链分子断裂成短链的气态和少量液态烃的过程
原料
脱水、脱盐的原油
重油
重油
石油的分馏产品
条件
常压加热
减压加热
加热
催化剂、
加热
高温
目的
将原油分离成轻质油
将重油充分分离，并防碳化
提高轻质汽油的产量和质量
获取短链气态不饱和烃
主要产品
溶剂油
（C5～C8）汽油
（C5～C11）煤油
柴油
重油
润滑油
凡士林等
汽油等轻油
乙烯、丙烯、丁二烯等
［问］在石油的炼制过程中。哪些过程是物理变化，哪些过程是化学变化？
［生］石油的常压分馏和减压分馏是物理变化，而石油的裂化和裂解是化学变化。
［问］经石油直接分馏而得的汽油称为直馏汽油，那么如何鉴别直馏汽油和裂化汽油？
［生］石油分馏得到的汽油其主要成分为短链烃，是饱和烃，而经重油裂化得到的汽油是饱和和不饱和的短链烃的混合物，所以可以用溴水或酸性KMnO4溶液区别之，若褪色为裂化汽油，若不褪色为直馏汽油。
［过渡］在建国初期，西方国家曾断言中国是一个贫油国，那么我国究竟贫油还是富油？我国的地质学家李四光经过科学探测回答了这个问题，我国不仅不贫油，而且石油储量丰富。“铁人”王进喜就是石油战线上的一面旗帜。那么，我国石油工业的状况究竟如何呢？下面就来看看我国石油化工发展的概况。
［板书］二、我国石油化工发展的概况
［投影显示］百年石化：踏破荆棘与强争锋（内容详见备课资料）
［生］观看资料，了解我国石油的发展概况。
［投影练习］丁烷催化裂化时，碳碳键按两种方式断裂生成两种烷烃和两种烯烃。如果丁烷的裂化率为90%，又知裂化生成的两种烯烃质量相等。求裂化后得到的混合气体中相对分子质量最小的气体的体积分数。
［思路分析］据题意，丁烷按下列两种方式裂化：C4H10→CH4+C3H6
C4H10→C2H6+C2H4
令生成两烯烃各42 g ，则n（C3H6）=n（CH4）=1 mol n（C2H4）=n（C2H6）==1.5 mol ，则未裂化的丁烷为：
－2.5=0.28 mol，
所以CH4%=×100%=19%。
答案：19%
［本节小结］本节课给大家介绍了石油炼制过程中的几个重要过程：分馏、裂化和裂解。了解了我国石油化工的概况，在学习中重点了解石油分馏和石油裂化的基本原理。当然应该注意在大力发展石油工业的过程中，我们还必须高度重视石油炼制、石油化工工业里的“废水”“废气”和“废渣”以及海底采油、油船运输等对大气、地面和江河湖海的污染，这对于合理利用“三废”、水产资源的保护，特别是对于保护人民的健康和改善人民的生活等方面都是十分重要的。
［作业］P146一；二、1、2、3。
●板书设计
第六节 石油 煤
一、石油的炼制
1.石油的组成和成分
2.石油的分馏
（1）常压分馏
（2）减压分馏
3.石油的裂化和裂解
二、我国石油化工发展的概况
●教学说明
石油是国民生产中重要的能源物质，教学中以海湾战争相关事件作为引言，一则提醒同学们要自强不息，二则增强学生对石油知识的学习兴趣。教学中联系同学们的已有知识，通过设疑、实验演示等手段，使同学们了解了石油的分馏、裂化的基本原理，这也正是本节教学的重点所在。在后边的教学中引用资料介绍我国石油化工发展概况旨在对学生进行爱国主义教育，并培养学生的社会责任感。
［参考练习］
1.下列物质中，有固定沸点的是( )
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.把相对分子质量大、沸点高的烃断裂成相对分子质量小、沸点低的烃
B.使直链烃转化为芳香烃
C.除去石油中的硫和其他杂质
D.提高汽油的产量和质量
答案：D
3.石油在常压下分馏，得到的主要产品是( )
A.汽油、煤油、柴油、重油 B.煤油、柴油、重油、渣油
C.柴油、重油、石蜡、润滑油 D.凡士林、石蜡、沥青、石油焦
答案：A