石油的分馏

石油的分馏

●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．使学生了解我国石油化工发展的概况，对学生进行爱国主义教育．

●教学重点

石油的分馏原理

●教学难点

石油的分馏和蒸馏的区别与联系．

●课时安排

一课时

●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的炼制措施和原理．

●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

［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 石油的分馏

［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．

［问］这些燃料来自于哪里？

［生］石油的炼制产品．

［实物展示］原油

［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．

［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？工业上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

［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KMnO 4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，试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：C 4H 10→CH 4＋C 3H 6

C 4H 10→C 2H 6＋C 2H 4

令生成两烯烃各42 g ，则n (C3H 6) ＝n (CH4) ＝1 mol

的丁烷为： 42 n (C2H 4) ＝n (C2H 6) ＝28＝1.5 mol ，则未裂化

1+1. 590%-2.5＝0.28 mol，

1所以CH 4%＝1+1+1. 5+1. 5+0. 28×100%＝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 答案：19% 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］P 141一、二

●板书设计

第六节 石油的分馏

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

C ．聚乙烯

答案：D

2．石油催化裂化的目的是( ) B ．汽油 D ．甲苯

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

4．某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、刹车时排出黑烟，由此可推断这辆卡车所用的燃料是( )

A ．酒精

C ．柴油

答案：C

●备课资料

一、百年石化：踏破荆棘 与强争锋

站在新世纪的曙光中回望，一个世纪以来，中国石油化工工业从无到有，从小到大，从弱到强，走出了一条独立自主、自力更生的艰苦创业之路，留下了一串改革、创新、发展的足迹，铸就了令人瞩目的辉煌，成为国民经济的坚强支柱．

屈辱的“洋油”时代

年岁稍大的人都有这么一种记忆：在旧中国，煤油叫作“洋油”，用石蜡做成的蜡烛称作“洋蜡”，这种记忆深深地烙进中国人的心灵深处，成为一种永远也抹不去的痛苦．

其实，我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一．

从汉代开始，就有有关石油的文字记载．宋朝以前，人们就把石油用于照明、润滑、防腐、医疗、制墨和制作火箭．清朝末年已经开始了石油提炼．

1907年，新世纪的曙光初现．清政府聘请了10多个日本技师和技工到陕西延安进行钻井和采油，并生产出灯油450公斤．这就是中国的第一批石油产品．

随后，国民党政府、伪政府、日本侵略者先后在玉门、大连、锦西和抚顺建立炼油厂，进行天然石油和人造石油的炼制，生产车用汽油、灯用煤油、柴油、润滑油和石蜡等油品．可惜的是，这些装置大多规模小，生产工业落后，且在新中国成立前遭到日本人的严重破坏．到1949年，我国炼油厂的原油加工能力只有17万吨，原油加工量只有11.6万吨；石油产品品种只有12种，产量仅为8万吨，其中汽油、煤油、柴油、润滑油四大类油品的产量仅3.5万吨，国内消费的石油产品90%以上依赖进口．

那时，“洋油”几乎垄断了整个中国的石油市场．据资料记载，1867年，“洋油”开始进入中国，随后进口量逐年增加，到1907年，年进口量约合57.6万吨，耗白银超过2500万两．积贫积弱的旧中国只能在“洋油”的包围中忍受屈辱．

废墟上自力更生

新中国成立后，共和国的缔造者在构画发展蓝图时，把恢复和发展石油化工工业放在了重要位置，开始在旧中国留下的满目疮痍的废墟上自力更生．

1949年10月1日，天安门广场升起了第一面五星红旗．5个月后，新中国召开了第一次全国石油工业会议，制定出“大力勘探石油资源，同时发展人造石油，长期地积极地努力发展石油工业”的方针． B ．汽油 D ．液化石油气

新中国把第一个人造石油基地建在了抚顺．1949年至1960年，该基地共生产原油478万吨，加工各种油品300万吨，为抗美援朝和社会主义建设提供了重要的物质保证．

天然原油炼制工业的恢复发展也在紧锣密鼓地进行中．1949年9月新疆解放时，独山子炼油厂年加工能力只有几千吨，可到了1955年元月，该厂的原油加工能力已达7万吨，实际加工量达4.8万吨．

据统计，1949年到1959年的10年间，我国先后改建和新建了8个以天然原油为原料的炼油厂，全国原油加工总量提高了33倍．

在恢复的同时，中国石化工业开始踏上现代化的征途．作为国家156重点项目的重要组成部分，1958年新中国第一座大型炼油厂——兰州炼油厂和第一座大型化肥厂——兰州化肥厂相继建成，兰州成了中国石油化工行业的摇篮．

这是一个载入史册的辉煌日子．1959年9月26日，大庆油田松基3井喜喷工业油流．当时正值苏联专家撤走和三年自然灾害的困难时期，“有条件要上，没有条件创造条件也要上”，4万石油大军通过三年的会战，使大庆油田建成了年产600万吨原油的生产能力，一举甩掉了“贫油国”的帽子．

这是一个令人终生难忘的时刻．1963年12月，国务院总理周恩来在全国人大二届四次会议上庄严宣布：中国实现了石油自给．那一年，我国石油产品品种已达400多种，自给率达97.6%，中国人使用“洋油”、“洋蜡”的时代一去不复返了．

随着克拉玛依、大庆、辽河、大港等油田的发现，兰炼、抚顺、大庆、胜利等一批炼油企业相继建成，我国石油化工工业的发展也进入了一个新阶段．

集中力量办大事

石油化工是资金和技术密集型工业，发展石化工业需要投入巨额资金，以提高规模效益，集中力量办大事是我国石化工业建设的重要经验．

乙烯是石油化工工业的龙头，标志着一个国家石油化工工业发展水平．60年代初，美国乙烯产量达247万吨时，我国乙烯生产能力才5000吨．为了加快乙烯工业的发展，1973年，我国引进的第一套大型石油化工装置——30万吨乙烯在北京燕山石化总厂破土动工．与乙烯工程同时动工的还有18万吨高压聚乙烯、8万吨聚丙烯、4.5万吨丁二烯等4套装置，统称“四烯工程”．“四烯工程”的建成，初展了我国乙烯工业的风采．

1976年9月，我国引进的首套以油田气为原料的30万吨合成氨和48万吨尿素落户大庆石化，掀开我国化肥生产史上的新篇章．随后，12套大化肥装置相继在辽河、齐鲁、巴陵、金陵等地破土兴建．这13套具有世界先进水平的大化肥装置投产后，我国的合成氨生产能力提高近1/3，为我国化肥、棉花、粮食产量跃居世界前列做出了重要的贡献．

布票是六七十年代中国人生活中必不可少的东西．为了缓解“穿衣难”的问题，70年代中期，我国引进了4套大型合纤装置，并率先在上海石化建成投产，辽化、川维、天津化纤的合纤装置也相继建成．这4个合纤基地的建成，共增加合成纤维能力39万吨，全国的合纤产量由原来的不足世界产量的万分之一提高到4%以上，为我国结束纺织品凭票供应的历史奠定了重要的物质基础，中国也一举成为世界第三大化纤生产国．

70年代末，我国原油产量超过1亿吨．为了综合利用好宝贵的石油资源，国家本着集中力量办大事的原则，按照“大型、先进、系列、集约、深度”的发展战略，先后对抚顺、锦西、锦州、大连、兰化、兰炼等老企业进行了全面的技术改造，对燕山、镇海等七八十年代建成的一批炼油、化工、化纤、化肥装置也不断跟踪世界先进水平进行了技术改造，特别是燕山乙烯从30万吨到45万吨的改造工程，被誉为“工业技改的一面红旗”．为了扩大规模和技术装备水平，又先后引进建设了大庆、齐鲁、扬子、上海、茂名等大型乙烯工程，扩建了上海辽化等大型化纤基地，建成了镇海、乌鲁木齐、宁夏、九江等大型化肥工程，扩建和改建了一批炼油和深度加工装置．

改革中益壮益强

循着我国石油化工工业发展的脉搏，我们可以深切地感受到改革这个主旋律的跃动，看到我国的石油化工工业在改革中益壮益强．

从石油化工管理体制来看，改革开放后，我国先是撤销石油化学工业部，成立化学工业部；接着又将全国重要的炼油、化工、化纤、化肥企业联合起来，组建跨地区跨行业的经济实体——中国石化总公司；

后又将石油工业部撤消，成立中国石油天然气集团公司，将化学工业部撤消，成立国家石油化学工业局．至此，中国石油化工工业实现了由工业部管理体制向企业管理体制的转变．

与此同时，一系列重大的制度改革也在发生：

——1997年8月，党中央、国务院决定将南京地区的金陵、扬子、仪征、南化等石化企业以及江苏石油公司联合起来，组建中国东联石化集团公司，优化了资源配置，提高了经济效益，防止了重复建设，为下一步改革作出有益的探索．

——1993年7月，上海石化率先在上海、香港、纽约三地上市，成为中国首家在境内外上市成功的企业．随后，仪征、镇海、燕山、齐鲁、扬子等石化企业先后进行了股份制改造，在上海、深圳、香港和纽约等股票市场上市，累计募集资金212亿元，有效地改善了资本结构，初步建立起现代企业制度．镇海炼化发行2亿美元可转换债券，首开企业发行可转换债券的先河，茂名炼化紧随其后，15亿元可转换债券也发行成功．

——1998年，齐鲁石化兼并淄博化纤厂和石化厂成为全国第一例最大的兼并案．随后，广州石化兼并广州乙烯、九江炼油兼并九江化肥等在全国引起震动的兼并案也相继完成，加快了石油化工工业资产重组的步伐，有效地提高了资本运营效率．

——1998年7月，在原中国石油天然气总公司和中国石油化工总分司的基础上，按地域划分，分别组建了中国石油天然气集团公司和中国石油化工集团公司．重组后两大集团实现了政企分开，实现了上下游、内外贸、产销一体化，增强了经济实力和抗风险能力，成为真正意义上的企业．就在这一年，中国石化作为中国传统产业的代表，首次入选《财富》世界500强企业，列第7位．

——今年2月中国石化集团通过重组改制成立了中国石化股份公司，并于今年10月成功地在香港、伦敦、纽约三地上市．

——去年11月，中国石油天然气集团通过重组改制成立了中国石油天然气股份公司，并于今年4月成功地在香港、纽约上市．

——去年8月，中国海洋总公司通过重组改制成立了中国海洋石油股份公司，境外上市工作正在积极的准备之中．

如今，我国的石油化工行业已经今非昔比：预计到今年年底，我国原油一次加工能力达到2.6亿吨，居世界第四位；乙烯生产能力达到450万吨，居世界第六位．

从“洋油”“洋蜡”到世界500强，我们很清楚地看到中国石化工业踏破荆棘，坚韧不拔、不屈不挠的身影．回顾新中国成立特别是改革开放以来石油化工工业所走过的历程，我们深切地感受到，改革为石油石化工业的发展注入了活力．每次改革都是对旧体制的扬弃，都极大地解放了生产力，加快了发展步伐，每一次改革都将石油化工工业和企业朝着更优更强的方向推进了一步．

(摘自：《经济日报》 何振红)

二、蒸馏、分馏和干馏

蒸馏、分馏和干馏(有人称之为化学实验的“三馏”) 是用于不同目的的实验操作．

蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化) ，并使其冷凝(液化) 的连续操作过程．蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种) 纯液态物质．它要求溶液中的其他成分是难于挥发的或沸点与馏出物相差很大的物质．如用天然水制取蒸馏水，从烧酒中提取酒精等．

分离沸点比较接近的液态混合物，用蒸馏的方法则难以达到分离目的，这就需要借助另一种操作——分馏．分馏的原理跟蒸馏基本相同，也是加热使混合液体汽化冷凝的连续操作过程，只在实验装置中添加一个分馏柱(工业上称为分馏塔盘) ，被加热的混合蒸气进入分馏柱，与内壁上已冷凝(空气冷却) 回流液体发生对流而交换热量，使其中沸点较高的成分放热被液化，回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化．在这种反复液化与汽化过程，沸点较低的蒸气成分上升进入冷凝器(水冷却) 液化而分离出来．

干馏是将有机物(如煤、木柴等) 在密闭装置内(隔绝空气) 加强热使之分解的过程，其装置和原理都与蒸馏及分馏有很大区别．干馏属化学变化，蒸馏和分馏属物理变化．

三、水煤气、天然气、焦炉气、出炉煤气、炼厂气、裂解气、发生炉煤气的区别

四、煤与煤的综合利用 煤是蕴藏在地下的可燃固体矿物，是地球上能得到的最丰富的化石燃料，它是由古代生长的繁茂植物及其残体，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而生成的．在地球的各地质时期中，以石炭纪、二迭纪、侏罗纪和第三纪产煤最多，是重要的成煤时代．

(1)煤的形成

煤的形成有两个阶段，第一阶段是植物残体在化学和生物化学的作用下转变成泥炭，这一阶段是在地面上的泥炭沼泽中进行；第二阶段是煤化作用阶段，生成的泥炭由于地壳的运动下沉被粘土、泥沙埋藏，在温度和压力等物理化学作用下转化为褐煤、烟煤、无烟煤．

根据成煤植物和生成条件的不同，可将煤分为腐植煤、残植煤和腐泥煤三大类．腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广．残植煤是由高等植物中稳定组分(树皮、孢子、角质、树脂) 富集而形成的．残植煤分布甚少，腐泥煤是由湖沼、海湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐解形成，腐泥煤储量不多，属于腐泥煤类的还有藻煤、胶煤和油页岩等．

(2)煤的元素组成与结构组成

煤既然是由成煤植物经地质转化而来的，有机质就构成了煤的重要成分，它决定着煤的性质，其他组分为矿物质，在煤的利用过程中变为灰渣，煤的元素组成分为有机质的元素组成和无机质的元素组成．煤中的有机质主要由五种元素组成，以碳、氢、氧为主，三种元素的总和占煤中有机质的95%以上，其次是氮和硫．

碳是煤中最主要的提供能量的物质．碳元素的含量随煤化程度的提高而增加，老年无烟煤的含量最高可达95%～98%．氢、氧两种元素的含量随煤化程度的提高而减少，氢含量大的煤有较大的挥发组分．在炼焦时，氧含量高会使煤的粘结性和结焦性大大降低，但含氧量高对以煤为原料制取腐植酸和芳香酸却是有利的．煤中的氮和硫与煤化程度无关，只和成煤条件有关．氮是由成煤植物中的蛋白质转化而来的，煤中的氮一般认为以有机氮的形式存在，其中有一些是杂环型．氮的含量在1%～2%．硫是煤中的有害元素，含量从0.1%～10%，含硫高的煤在贮存堆放时易自燃，焦炭中的硫使生铁发脆，造成炼铁质量下降． 煤中的无机成分以矿物形式存在或以有机金属化合物或螯合物形式存在，都归入矿物质．在煤中浓度大于0.5%的元素有铝、钙、铁、硅，其他元素为少量元素和微量元素．

与煤的元素组成相比，其结构组成要复杂得多，煤化学家们研究煤的物理性质时发现，煤是具有一定孔隙结构的固体，可用表面积、孔隙率和孔径分布来表征．煤的有机质具有抗磁性，磁化产生的附加磁场与外磁场方向相反．煤还有独特的电性质、热性质、机械性质和光学性质．煤和一般有机化合物一样可以进行许多化学反应，如卤代、氧化、氢化、磺化、水解、烷基化和酰基化等．

由此，人们根据已经掌握的煤的物理、化学性质和煤结构参数，煤化学家们提出了煤的结构的近代概念，其基本观点为：(1)煤的主体是三维空间的高分子化合物，不是由均一的单体聚合而成的，是由许多结构相似但又不完全相同的结构单元通过桥键联结而成的，结构单元的核心为缩合芳香环；(2)结构单元的外围为烷基侧链和官能团，烷基主要是—CH 3和—CH 2—CH 2—，官能团主要是酚羟基和羰基等；(3)在煤的高分子结构中还分散着一定量的低分子化合物．

研究煤的组成、结构和性质可以为煤的综合利用开拓新的途径．

(3)煤的综合利用

煤炭的综合利用包括将煤作为一次能源、用煤制造二次能源和化工原料等方面．煤的最主要的应用是作为一次能源直接燃烧利用，目前全世界总发电量的47%来自于以煤作为燃料的发电厂．据预测，到2000年，我国一次能源总消费为14.4亿吨标准煤，石油和天然气分别占19.9%和2.8%，水电占6.9%，核能占0.97%，煤占69.4%，仍占有最大比重．

煤的综合利用是通过煤化工而实现的，现在按照加工方式的不同进行讨论．

①煤的低温干馏

煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏(或称炼焦、焦化) ．按照加热终温的不同，分为中温干馏、高温干馏和低温干馏，低温干馏的加热终温为500℃～600℃．

低温干馏的产品包括半焦、煤焦油和煤气．半焦加热时不形成焦油，燃烧时无烟，可作民用及动力用燃料及铁合金生产的炭料．低温干馏煤焦油是黑褐色液体，含有较多脂肪烃、环烷烃、多烷基酚、二元酚和三元酚等化合物，平均相对分子质量较低，由低温干馏煤焦油可生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃，其中包括苯、萘的同系物等．酚可用于生产塑料、合成纤维、医药等，蜡类是生产表面活性剂的原料，低温干馏煤气中含有较多甲烷及其他烃类，既可作加热燃料，也可作化学合成原料气．

②炼焦

煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，可得焦炭、化学产品和煤气，称为高温干馏或高温炼焦，简称炼焦．炼焦所用的煤一般是烟煤．烟煤是复杂的高分子有机化合物的混合物．它的基本单元结构是聚合的芳核，在芳核的周边带有侧链，在炼焦过程中，随温度升高，侧链不断脱落分解，芳环本身则缔合并稠环化，反应最终形成煤气、化学产品和焦炭．

炼焦的主要产品焦炭是炼铁原料，煤气可以用来合成氨，生产化肥或用作燃料，化学产品主要有硫铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等．

③煤的气化

煤的气化是以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程，完成气化转化的实质是一系列的相互影响的高温反应过程，可用反应式表示：

a ．燃烧反应：C ＋O 2→CO 2

b ．发生炉煤气的反应：C ＋CO 2→2CO

c ．碳—水蒸气反应：C ＋H 2O →CO ＋H 2

d ．变换反应：CO ＋H 2O →CO 2＋H 2

e ．碳加氢反应：C ＋2H 2→CH 4

n (m ) 4C f ．热解或脱炭反应：C m H n →n /4CH4＋

这一系列反应如果用一个综合的简式，可表示成：

煤→C ＋CH 4＋CO ＋CO 2＋H 2＋H 2O

气化时，所得可燃气体称为气化煤气，其有效成分包括CO 、H 2、CH 4等，可作为二次能源用于城市煤气、工业燃气及化工原料气(称为一碳化学) ．

④煤的间接液化

煤气化产生合成气(CO＋H 2) ，再用合成气为原料合成液体燃料或化学产品，称为煤的间接液化．属于这种工艺的有费托(FisherTropsch)合成，莫比尔(Mobil)—甲醇转化制汽油；伊斯特曼煤制醋酐工艺等． F —T 合成的基本化学反应是在铁、钴、镍、钌的催化下，由一氧化碳加氢生成饱和烃和不饱和烃．此外还有一些平行反应及生成含氧化合物的副反应．F —T 合成除了获得主要产品汽油外，还能合成一些重要的基本有机化学原料如乙烯、丙烯、丁烯、乙醇及其他醇类等．

合成甲醇是以合成气为原料，在催化剂存在下进行合成反应，工业上采用高压法生产：

25 kPa～35 kPa，320℃～400℃．七十年代以后使用高活性铜催化剂，出现了低压合成法：5 kPa～10 kPa，230℃～280℃，其基本反应为：

CO ＋2H 2CH 3OH ，ΔH ＝-90.84 kJ·mol -1(25℃)

1983年，美国田纳西州伊斯特曼公司在金斯堡建成由煤制取醋酐的工厂．工艺路线是经合成气、净化、回收硫，然后合成甲醇、醋酸甲酯和醋酐，并采用醋酐乙酰化方法产生醋酸纤维，这些产品是生产照相底片、纤维素塑料、香烟滤咀、人造丝及涂料的原料．

直接液化是将煤在较高温度和压力下与氢反应使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺，故又称加氢液化，在煤的加氢液化中，不是氢分子攻击煤分子使其裂解，而是煤先发生热解反应生成自由“碎片”，后者在有氢供应的条件下与氢结合而得以稳定．

经直接液化后所得液化油可加工成液体燃料及化学品．

⑥碳素制品

碳素制品一般又称碳素材料．它具有优良的热性能，耐热性强、热传导性好、热膨胀率小；具有出色的化学稳定性．石墨还有良好的自润滑性和耐磨性，对中子有减速性和反射性．正是由于这些优点，在冶金、汽车、造船、电子、医疗、航空、航天、原子能等领域均得到广泛的应用，产品有：电极、电刷、碳素纤维、碳分子筛、生物炭制品、石墨构件等．

⑦煤与环境

煤给人类带来了物质文明和温暖，但煤在燃烧过程中产生大量有害于环境的气体和悬浮粒子．因此，治理和防止煤的利用和加工过程所造成的环境污染，是煤的综合利用的一个重要方面，应着力于开发新的加工技术和开拓新的利用途径，使煤炭资源得到更合理有效的利用．

由于自然界的煤资源远比石油丰富，所以世界范围内的石油短缺迟早总要发生，煤在世界能源构成中的比例将不断回升．我国已加快了煤的综合利用的步伐，引进的第一套德士古水煤浆加压气化装置已于1994年3月在山东鲁南化肥厂建成投产，日产450吨尿素，250吨合成氨，第一套具有世界先进水平的气、化、热三联供煤气装置于1994年12月在上海建成投产．煤的综合利用将为未来世界的能源和化工原料开辟一个新领域．

(选自1995．6《化学教学》《煤和煤的综合利用》山东 徐宝峰)

五、衣箱中的卫生球

毛线织的衣服，毛皮衣服以及丝绸类衣服，它们的主要成分都是蛋白质，蛋白质是昆虫和许多微生物

的营养物质．为了防止毛或蚕丝制的衣服被虫蛀，常在衣箱中放些卫生球．时间长了，卫生球逐渐变小甚

至一点不剩．

卫生球的主要成分是萘，它是从煤焦油中分离出来的一种白色晶体．萘有一种性质，在常温下，固体

不经熔化直接变成气体，这种现象叫做升华．由于萘的升华，使整个衣箱中都分布有萘，有利于防止虫蛀．

萘的升华现象告诉我们两个事实，萘丸是由许多萘分子构成的．萘分子在不停地运动着．

经研究发现，萘虽然可防虫蛀，但对人体有危害，已禁止在市场上出售萘制卫生球，现提倡用从樟树

上提炼的樟脑代替萘做衣物的防蛀剂，樟脑还有提神醒脑的作用．

●综合能力训练题

1．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是( )

A ．提高汽油的燃烧效率

C ．铅资源短缺

答案：D

2．下列实验中不需要使用温度计的是( )

A ．制乙烯

答案：D

3．在海湾战争期间，科威特大批油井被炸着火．在灭火工作中，下列措施不能考虑用于灭火的是( )

A ．设法阻止石油喷射

C ．设法降低石油着火点

答案：C

4．下列说法错误的是( )

A ．石油含有C 5～C 11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B ．含C 18以上的烷烃的重油经催化裂化可以得到汽油

C ．煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物

D ．煤含有苯和甲苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来

答案：D

5．含有5个C 原子的烷烃，催化裂化可生成的烯烃最多有( )

A ．2种

答案：C

6．天然气、液化石油气燃烧的化学方程式分别为：CH 4＋2O 2 B ．4种 C ．5种 D ．6种 B ．设法降低石油温度 B ．石油蒸馏 C ．制硝基苯 D ．制取溴苯 B ．降低汽油成本 D ．避免铅污染大气 D ．设法使火焰隔绝空气 点燃−−−→CO 2＋2H 2O C 3H 8＋

−→3CO 2＋4H 2O 。一套以天然气为燃料的灶具，今改烧液化石油气，应采取的正确措施是( ) 5O 2−−

A ．减小空气进入量，增大石油气进入量

B ．增大空气进入量，减小石油气进入量

C ．增大空气进入量或减小石油气进入量

D ．减小空气进入量或增大石油气进入量

答案：B

7．1 mol 某链烃A 在一定条件下裂化为1 mol 烷烃B 和1 mol 烯烃C ，B 、C 混合气体密度是相同条

件下H 2密度的14.5倍，计算回答：

(1)A的可能结构简式和名称．

(2)B、C 烃可能是什么？ 点燃

(3)若1 mol B完全燃烧需O 2的物质的量是整数时，C 只能是什么物质？

答案：(1)A可能的结构简式和名称为：

CH 3CH 2CH 2CH 3 丁烷

(CH3) 2CHCH 3 2—甲基丙烷

(2)设B 分子中有n 个碳原子，C 分子中有m 个碳原子则n ＋m ＝4①n ＝1时m ＝3②B 是甲烷，C 是丙

烯；n ＝2时m ＝2，C 是乙烯，B 是乙烷．

(3) C n H 2n ＋3n +1−→n CO 2＋(n ＋1)H 2O 2O 2−2＋

3n +1

2mol 1 mol

3n +1当n ＝1时，2＝2，m ＝3．故C 为丙烯．

3n +17

当n ＝2时，2＝2

●高考真题 ，此不合题意，舍去． 当n ≥3时，m ≤1，不合题意，舍去。

(2003·春·全国) 从石油分馏得到的固体石蜡，用氯气漂白后，燃烧时会产生含氯元素的气体，这是

由于石蜡在漂白时与氯气发生过( )

A ．加成反应

答案：B B ．取代反应 C ．聚合反应 D ．催化裂化反应

蒸馏、分馏和沸点的测定

一、实验目的和基本要求

蒸馏和分馏的基本原理是一样的，都是利用有机物质的沸点不同，在蒸馏过程中低沸点的组

分先蒸出，高沸点的组分后蒸出，从而达到分离提纯的目的。不同的是，分馏是借助于分馏

柱使一系列的蒸馏不需多次重复，一次得以完成的蒸馏（分馏就是多次蒸馏），应用范围也

不同，蒸馏时混合液体中各组分的沸点要相差30℃以上，才可以进行分离，而要彻底分离

沸点要相差110℃以上。分馏可使沸点相近的互溶液体混合物（甚至沸点仅相差1－2℃）

得到分离和纯化。

通过实验使学生：

（1）理解蒸馏和分馏的基本原理，应用范围，什么情况下用蒸馏，什么情况下用分馏。

（2）熟练掌握蒸馏装置的安装和使用方法。

（3）掌握分馏柱的工作原理和常压下的简单分馏操作方法。

二、基本原理

当液态物质受热时蒸气压增大，待蒸气压大到与大气压或所给压力相等时液体沸腾，即达到

沸点。所谓蒸馏就是将液态物质加热到沸腾变为蒸气，又将蒸气冷却为液体这两个过程的联

合操作。

分馏：如果将两种挥发性液体混合物进行蒸馏，在沸腾温度下，其气相与液相达成平衡，出

来的蒸气中含有较多量易挥发物质的组分，将此蒸气冷凝成液体，其组成与气相组成等同（即

含有较多的易挥发组分），而残 留物中却含有较多量的高沸点组分（难挥发组分），这就

是进行了一次简单的蒸馏。

如果将蒸气凝成的液体重新蒸馏，即又进行一次气液平衡，再度产生的蒸气中，所含的易挥

发物质组分又有增高，同样，将此蒸气再经冷凝而得到的液体中，易挥发物质的组成当然更

高，这样我们可以利用一连串的有系统的重复蒸馏，最后能得到接近纯组分的两种液体。

应用这样反复多次的简单蒸馏，虽然可以得到接近纯组分的两种液体，但是这样做既浪费时

间，且在重复多次蒸馏操作中的损失又很大，设备复杂，所以，通常是利用分馏柱进行多次

气化和冷凝，这就是分馏。

在分馏柱内，当上升的蒸气与下降的冷凝液互凝相接触时，上升的蒸气部分冷凝放出热量使

下降的冷凝液部分气化，两者之间发生了热量交换，其结果，上升蒸气中易挥发组分增加，而下降的冷凝液中高沸点组分（难挥发组分）增加，如果继续多次，就等于进行了多次的气

液平衡，即达到了多次蒸馏的效果。这样*近分馏柱顶部易挥发物质的组分比率高，而在烧

瓶里高沸点组分（难挥发组分）的比率高。这样只要分馏柱足够高，就可将这种组分完全彻

底分开。工业上的精馏塔就相当于分馏柱。

三、操作要点和说明

1、进行蒸馏操作时，有时发现馏出物的沸点往往低于（或高于）该化合物的沸点，有时馏

出物的温度一直在上升，这可能是因为混合液体组成比较复杂，沸点又比较接近的缘故，简

单蒸馏难以将它们分开，可考虑用分馏。

2、沸石的加入 为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态，常加沸石，或

一端封口的毛细管，因为它们都能防止加热时的暴沸现象，，把它们称做止暴剂又叫助沸剂，值得注意的是，不能在液体沸腾时，加入止暴剂，不能用已使用过的止暴剂。

3、蒸馏及分馏效果好坏与操作条件有直接关系，其中最主要的是控制馏出液流出速度，以

1－2滴／s 为宜（lml ／min ），不能太快，否则达不到分离要求。

4、当蒸馏沸点高于140℃的物质时，应该使用空气冷凝管。

5、如果维持原来加热程度，不再有馏出液蒸出，温度突然下降时，就应停止蒸馏，即使杂

质量很少也不能蒸干，特别是蒸馏低沸点液体时更要注意不能蒸干，否则易发生意外事故。蒸馏完毕，先停止加热，后停止通冷却水，拆卸仪器，其程序和安装时相反。

6、蒸馏低沸点易燃吸潮的液体时，在接液管的支管处，连一于燥管，再从后者出口处接胶

管通入水槽或室外，并将接受瓶在冰浴中冷却。

7、简单分馏操作和蒸馏大致相同，要很好地进行分馏，必须注意下列几点：

（1）分馏一定要缓慢进行，控制好恒定的蒸馏速度（1－2/s），这样，可以得到比较好的

分馏效果。

（2）要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中，即要选择合适的回流比，使上升的气流和下降

液体充分进行热交换，使易挥发组分量上升，难挥发组分尽量下降，分馏效果更好。

（3）必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动。柱的外围可用石棉绳包住，这样可以减少柱

内热量的散发，减少风和室温的影响也减少了热量的损失和波动，使加热均匀，分馏操作平

稳地进行。

四、思考题

1、什么叫沸点？液体的沸点和大气压有什么关系？文献里记载的某物质的沸点是否即为你

们那里的沸点温度？

答：将液体加热，其蒸气压增大到和外界施于液面的总压力（通常是大气压力）相等时，液

体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。

文献上记载的某物质的沸点不一定即为我们那里的沸点度，通常文献上记载的某物质的沸

点，如不加说明，一般是一个大气压时的沸点，如果我们那里的大气压不是一个大气压的话，该液体的沸点会有变化。

2、蒸馏时加入沸石的作用是什么？如果蒸馏前忘记加沸石，能否立即将沸石加至将近沸腾

的液体中？当重新蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？

答：加入沸石的作用是起助沸作用，防止暴沸，因为沸石表面均有微孔，内有空气，所以可

起助沸作用。不能将沸石加至将近沸腾的液体中，那样溶液猛烈暴沸，液体易冲出瓶口，若

是易燃液体，还会引起火灾，要等沸腾的液体冷下来再加。

用过的沸石一般不能再继续使用，因为它的微孔中已充满或留有杂质，孔经变小或堵塞，不

能再起助沸作用。

3、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1－2滴／s 为宜？

答：在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴，让水银球上液滴和蒸气温

度达到平衡。所以要控制加热温度，调节蒸馏速度，通常以1－2滴／s 为宜，否则不成平

衡。蒸馏时加热的火焰不能太大，否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象，使一部分液体的蒸

气直接受到火焰的热量，这样由温度计读得的沸点会偏高；另一方面，蒸馏也不能进行的太

慢，否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸润而使温度计上所读得的沸点偏低或

不规则。

4、如果液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质？

答：纯粹的液体有机化合物，在一定的压力下具有一定的沸点，但是具有固定沸点的液体不

一定都是纯粹的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物，它

们也有一定的沸点。

5、分馏和蒸馏在原理及装置上有哪些异同？如果是两种沸点很接近的液体组成的混合物能

否用分馏来提纯呢？

答：利用蒸馏和分馏来分离混合物的原理是一样的，实际上分馏就是多次的蒸馏。分馏是借

助于分馏往使一系列的蒸馏不需多次重复。一次得以完成的蒸馏。

现在，最精密的分馏设备已能将沸点相差仅1－2℃混合物分开，所以两种沸点很接近的液

体组成的混合物能用分馏来提纯。

6、若加热太快，馏出液＞1－2滴／s （每秒种的滴数超过要求量），用分馏分离两种液体

的能力会显著下降，为什么？

答：因为加热太快，馏出速度太快，热量来不及交换（易挥发组分和难挥发组分），致使水

银球周围液滴和蒸气未达平衡，一部分难挥发组分也被气化上升而冷凝，来不及分离就一道

被蒸出，所以分离两种液体的能力会显著下降。

7、用分馏柱提纯液体时，为了取得较好的分离效果，为什么分馏柱必须保持回流液？

答：保持回流液的目的在于让上升的蒸气和回流液体，充分进行热交换，促使易挥发组分上

升，难挥发组分下降，从而达到彻底分离它们的目的。

8、在分离两种沸点相近的液体时，为什么装有填料的分馏柱比不装填料的效率高？

答：装有填料的分馏柱上升蒸气和下降液体（回流）之间的接触面加大，更有利于它们充分

进行热交换，使易挥发的组分和难挥发组分更好地分开，所以效率比不装填料的要高。

9、什么叫共沸物？为什么不能用分馏法分离共沸混合物？

答：当某两种或三种液体以一定比例混合，可组成具有固定沸点的混合物，将这种混合物加

热至沸腾时，在气液平衡体系中，气相组成和液相组成一样，故不能使用分馏法将其分离出

来，只能得到按一定比例组成的混合物，这种混合物称为共沸混合物或恒沸混合物。

10、在分馏时通常用水浴或油浴加热，它比直接火加热有什么优点？

答：在分馏时通常用水浴或油浴，使液体受热均匀，不易产生局部过热，这比直接火加热要

好得多。

石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。含碳原子数越少的烃，沸点越低。因此，在给

石油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝后分离出来。随着温度的升高，较高沸点的烃再

汽化，经过冷凝后又分离出来。这样不断地加热和冷凝，就可以把石油分成不同沸点范围的

蒸馏产物。这种方法就是石油的分馏。分馏出来的各种成分叫做馏分。每一种馏分仍然是多

种烃的混合物。

石油的分馏

●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．使学生了解我国石油化工发展的概况，对学生进行爱国主义教育．

●教学重点

石油的分馏原理

●教学难点

石油的分馏和蒸馏的区别与联系．

●课时安排

一课时

●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的炼制措施和原理．

●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

［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 石油的分馏

［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．

［问］这些燃料来自于哪里？

［生］石油的炼制产品．

［实物展示］原油

［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．

［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？工业上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

［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KMnO 4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，试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：C 4H 10→CH 4＋C 3H 6

C 4H 10→C 2H 6＋C 2H 4

令生成两烯烃各42 g ，则n (C3H 6) ＝n (CH4) ＝1 mol

的丁烷为： 42 n (C2H 4) ＝n (C2H 6) ＝28＝1.5 mol ，则未裂化

1+1. 590%-2.5＝0.28 mol，

1所以CH 4%＝1+1+1. 5+1. 5+0. 28×100%＝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 答案：19% 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］P 141一、二

●板书设计

第六节 石油的分馏

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

C ．聚乙烯

答案：D

2．石油催化裂化的目的是( ) B ．汽油 D ．甲苯

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

4．某人坐在空调车内跟在一辆卡车后面，观察到这辆卡车在起动、刹车时排出黑烟，由此可推断这辆卡车所用的燃料是( )

A ．酒精

C ．柴油

答案：C

●备课资料

一、百年石化：踏破荆棘 与强争锋

站在新世纪的曙光中回望，一个世纪以来，中国石油化工工业从无到有，从小到大，从弱到强，走出了一条独立自主、自力更生的艰苦创业之路，留下了一串改革、创新、发展的足迹，铸就了令人瞩目的辉煌，成为国民经济的坚强支柱．

屈辱的“洋油”时代

年岁稍大的人都有这么一种记忆：在旧中国，煤油叫作“洋油”，用石蜡做成的蜡烛称作“洋蜡”，这种记忆深深地烙进中国人的心灵深处，成为一种永远也抹不去的痛苦．

其实，我国是世界上最早发现和利用石油的国家之一．

从汉代开始，就有有关石油的文字记载．宋朝以前，人们就把石油用于照明、润滑、防腐、医疗、制墨和制作火箭．清朝末年已经开始了石油提炼．

1907年，新世纪的曙光初现．清政府聘请了10多个日本技师和技工到陕西延安进行钻井和采油，并生产出灯油450公斤．这就是中国的第一批石油产品．

随后，国民党政府、伪政府、日本侵略者先后在玉门、大连、锦西和抚顺建立炼油厂，进行天然石油和人造石油的炼制，生产车用汽油、灯用煤油、柴油、润滑油和石蜡等油品．可惜的是，这些装置大多规模小，生产工业落后，且在新中国成立前遭到日本人的严重破坏．到1949年，我国炼油厂的原油加工能力只有17万吨，原油加工量只有11.6万吨；石油产品品种只有12种，产量仅为8万吨，其中汽油、煤油、柴油、润滑油四大类油品的产量仅3.5万吨，国内消费的石油产品90%以上依赖进口．

那时，“洋油”几乎垄断了整个中国的石油市场．据资料记载，1867年，“洋油”开始进入中国，随后进口量逐年增加，到1907年，年进口量约合57.6万吨，耗白银超过2500万两．积贫积弱的旧中国只能在“洋油”的包围中忍受屈辱．

废墟上自力更生

新中国成立后，共和国的缔造者在构画发展蓝图时，把恢复和发展石油化工工业放在了重要位置，开始在旧中国留下的满目疮痍的废墟上自力更生．

1949年10月1日，天安门广场升起了第一面五星红旗．5个月后，新中国召开了第一次全国石油工业会议，制定出“大力勘探石油资源，同时发展人造石油，长期地积极地努力发展石油工业”的方针． B ．汽油 D ．液化石油气

新中国把第一个人造石油基地建在了抚顺．1949年至1960年，该基地共生产原油478万吨，加工各种油品300万吨，为抗美援朝和社会主义建设提供了重要的物质保证．

天然原油炼制工业的恢复发展也在紧锣密鼓地进行中．1949年9月新疆解放时，独山子炼油厂年加工能力只有几千吨，可到了1955年元月，该厂的原油加工能力已达7万吨，实际加工量达4.8万吨．

据统计，1949年到1959年的10年间，我国先后改建和新建了8个以天然原油为原料的炼油厂，全国原油加工总量提高了33倍．

在恢复的同时，中国石化工业开始踏上现代化的征途．作为国家156重点项目的重要组成部分，1958年新中国第一座大型炼油厂——兰州炼油厂和第一座大型化肥厂——兰州化肥厂相继建成，兰州成了中国石油化工行业的摇篮．

这是一个载入史册的辉煌日子．1959年9月26日，大庆油田松基3井喜喷工业油流．当时正值苏联专家撤走和三年自然灾害的困难时期，“有条件要上，没有条件创造条件也要上”，4万石油大军通过三年的会战，使大庆油田建成了年产600万吨原油的生产能力，一举甩掉了“贫油国”的帽子．

这是一个令人终生难忘的时刻．1963年12月，国务院总理周恩来在全国人大二届四次会议上庄严宣布：中国实现了石油自给．那一年，我国石油产品品种已达400多种，自给率达97.6%，中国人使用“洋油”、“洋蜡”的时代一去不复返了．

随着克拉玛依、大庆、辽河、大港等油田的发现，兰炼、抚顺、大庆、胜利等一批炼油企业相继建成，我国石油化工工业的发展也进入了一个新阶段．

集中力量办大事

石油化工是资金和技术密集型工业，发展石化工业需要投入巨额资金，以提高规模效益，集中力量办大事是我国石化工业建设的重要经验．

乙烯是石油化工工业的龙头，标志着一个国家石油化工工业发展水平．60年代初，美国乙烯产量达247万吨时，我国乙烯生产能力才5000吨．为了加快乙烯工业的发展，1973年，我国引进的第一套大型石油化工装置——30万吨乙烯在北京燕山石化总厂破土动工．与乙烯工程同时动工的还有18万吨高压聚乙烯、8万吨聚丙烯、4.5万吨丁二烯等4套装置，统称“四烯工程”．“四烯工程”的建成，初展了我国乙烯工业的风采．

1976年9月，我国引进的首套以油田气为原料的30万吨合成氨和48万吨尿素落户大庆石化，掀开我国化肥生产史上的新篇章．随后，12套大化肥装置相继在辽河、齐鲁、巴陵、金陵等地破土兴建．这13套具有世界先进水平的大化肥装置投产后，我国的合成氨生产能力提高近1/3，为我国化肥、棉花、粮食产量跃居世界前列做出了重要的贡献．

布票是六七十年代中国人生活中必不可少的东西．为了缓解“穿衣难”的问题，70年代中期，我国引进了4套大型合纤装置，并率先在上海石化建成投产，辽化、川维、天津化纤的合纤装置也相继建成．这4个合纤基地的建成，共增加合成纤维能力39万吨，全国的合纤产量由原来的不足世界产量的万分之一提高到4%以上，为我国结束纺织品凭票供应的历史奠定了重要的物质基础，中国也一举成为世界第三大化纤生产国．

70年代末，我国原油产量超过1亿吨．为了综合利用好宝贵的石油资源，国家本着集中力量办大事的原则，按照“大型、先进、系列、集约、深度”的发展战略，先后对抚顺、锦西、锦州、大连、兰化、兰炼等老企业进行了全面的技术改造，对燕山、镇海等七八十年代建成的一批炼油、化工、化纤、化肥装置也不断跟踪世界先进水平进行了技术改造，特别是燕山乙烯从30万吨到45万吨的改造工程，被誉为“工业技改的一面红旗”．为了扩大规模和技术装备水平，又先后引进建设了大庆、齐鲁、扬子、上海、茂名等大型乙烯工程，扩建了上海辽化等大型化纤基地，建成了镇海、乌鲁木齐、宁夏、九江等大型化肥工程，扩建和改建了一批炼油和深度加工装置．

改革中益壮益强

循着我国石油化工工业发展的脉搏，我们可以深切地感受到改革这个主旋律的跃动，看到我国的石油化工工业在改革中益壮益强．

从石油化工管理体制来看，改革开放后，我国先是撤销石油化学工业部，成立化学工业部；接着又将全国重要的炼油、化工、化纤、化肥企业联合起来，组建跨地区跨行业的经济实体——中国石化总公司；

后又将石油工业部撤消，成立中国石油天然气集团公司，将化学工业部撤消，成立国家石油化学工业局．至此，中国石油化工工业实现了由工业部管理体制向企业管理体制的转变．

与此同时，一系列重大的制度改革也在发生：

——1997年8月，党中央、国务院决定将南京地区的金陵、扬子、仪征、南化等石化企业以及江苏石油公司联合起来，组建中国东联石化集团公司，优化了资源配置，提高了经济效益，防止了重复建设，为下一步改革作出有益的探索．

——1993年7月，上海石化率先在上海、香港、纽约三地上市，成为中国首家在境内外上市成功的企业．随后，仪征、镇海、燕山、齐鲁、扬子等石化企业先后进行了股份制改造，在上海、深圳、香港和纽约等股票市场上市，累计募集资金212亿元，有效地改善了资本结构，初步建立起现代企业制度．镇海炼化发行2亿美元可转换债券，首开企业发行可转换债券的先河，茂名炼化紧随其后，15亿元可转换债券也发行成功．

——1998年，齐鲁石化兼并淄博化纤厂和石化厂成为全国第一例最大的兼并案．随后，广州石化兼并广州乙烯、九江炼油兼并九江化肥等在全国引起震动的兼并案也相继完成，加快了石油化工工业资产重组的步伐，有效地提高了资本运营效率．

——1998年7月，在原中国石油天然气总公司和中国石油化工总分司的基础上，按地域划分，分别组建了中国石油天然气集团公司和中国石油化工集团公司．重组后两大集团实现了政企分开，实现了上下游、内外贸、产销一体化，增强了经济实力和抗风险能力，成为真正意义上的企业．就在这一年，中国石化作为中国传统产业的代表，首次入选《财富》世界500强企业，列第7位．

——今年2月中国石化集团通过重组改制成立了中国石化股份公司，并于今年10月成功地在香港、伦敦、纽约三地上市．

——去年11月，中国石油天然气集团通过重组改制成立了中国石油天然气股份公司，并于今年4月成功地在香港、纽约上市．

——去年8月，中国海洋总公司通过重组改制成立了中国海洋石油股份公司，境外上市工作正在积极的准备之中．

如今，我国的石油化工行业已经今非昔比：预计到今年年底，我国原油一次加工能力达到2.6亿吨，居世界第四位；乙烯生产能力达到450万吨，居世界第六位．

从“洋油”“洋蜡”到世界500强，我们很清楚地看到中国石化工业踏破荆棘，坚韧不拔、不屈不挠的身影．回顾新中国成立特别是改革开放以来石油化工工业所走过的历程，我们深切地感受到，改革为石油石化工业的发展注入了活力．每次改革都是对旧体制的扬弃，都极大地解放了生产力，加快了发展步伐，每一次改革都将石油化工工业和企业朝着更优更强的方向推进了一步．

(摘自：《经济日报》 何振红)

二、蒸馏、分馏和干馏

蒸馏、分馏和干馏(有人称之为化学实验的“三馏”) 是用于不同目的的实验操作．

蒸馏是将液态物质加热到沸腾(汽化) ，并使其冷凝(液化) 的连续操作过程．蒸馏的目的是从溶液中分离出某种(或几种) 纯液态物质．它要求溶液中的其他成分是难于挥发的或沸点与馏出物相差很大的物质．如用天然水制取蒸馏水，从烧酒中提取酒精等．

分离沸点比较接近的液态混合物，用蒸馏的方法则难以达到分离目的，这就需要借助另一种操作——分馏．分馏的原理跟蒸馏基本相同，也是加热使混合液体汽化冷凝的连续操作过程，只在实验装置中添加一个分馏柱(工业上称为分馏塔盘) ，被加热的混合蒸气进入分馏柱，与内壁上已冷凝(空气冷却) 回流液体发生对流而交换热量，使其中沸点较高的成分放热被液化，回流液体中沸点较低的成分吸热又汽化．在这种反复液化与汽化过程，沸点较低的蒸气成分上升进入冷凝器(水冷却) 液化而分离出来．

干馏是将有机物(如煤、木柴等) 在密闭装置内(隔绝空气) 加强热使之分解的过程，其装置和原理都与蒸馏及分馏有很大区别．干馏属化学变化，蒸馏和分馏属物理变化．

三、水煤气、天然气、焦炉气、出炉煤气、炼厂气、裂解气、发生炉煤气的区别

四、煤与煤的综合利用 煤是蕴藏在地下的可燃固体矿物，是地球上能得到的最丰富的化石燃料，它是由古代生长的繁茂植物及其残体，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而生成的．在地球的各地质时期中，以石炭纪、二迭纪、侏罗纪和第三纪产煤最多，是重要的成煤时代．

(1)煤的形成

煤的形成有两个阶段，第一阶段是植物残体在化学和生物化学的作用下转变成泥炭，这一阶段是在地面上的泥炭沼泽中进行；第二阶段是煤化作用阶段，生成的泥炭由于地壳的运动下沉被粘土、泥沙埋藏，在温度和压力等物理化学作用下转化为褐煤、烟煤、无烟煤．

根据成煤植物和生成条件的不同，可将煤分为腐植煤、残植煤和腐泥煤三大类．腐植煤是由高等植物形成的，在自然界中分布最广，蕴藏量最大，用途最广．残植煤是由高等植物中稳定组分(树皮、孢子、角质、树脂) 富集而形成的．残植煤分布甚少，腐泥煤是由湖沼、海湖中的藻类等浮游生物在还原环境下经过腐解形成，腐泥煤储量不多，属于腐泥煤类的还有藻煤、胶煤和油页岩等．

(2)煤的元素组成与结构组成

煤既然是由成煤植物经地质转化而来的，有机质就构成了煤的重要成分，它决定着煤的性质，其他组分为矿物质，在煤的利用过程中变为灰渣，煤的元素组成分为有机质的元素组成和无机质的元素组成．煤中的有机质主要由五种元素组成，以碳、氢、氧为主，三种元素的总和占煤中有机质的95%以上，其次是氮和硫．

碳是煤中最主要的提供能量的物质．碳元素的含量随煤化程度的提高而增加，老年无烟煤的含量最高可达95%～98%．氢、氧两种元素的含量随煤化程度的提高而减少，氢含量大的煤有较大的挥发组分．在炼焦时，氧含量高会使煤的粘结性和结焦性大大降低，但含氧量高对以煤为原料制取腐植酸和芳香酸却是有利的．煤中的氮和硫与煤化程度无关，只和成煤条件有关．氮是由成煤植物中的蛋白质转化而来的，煤中的氮一般认为以有机氮的形式存在，其中有一些是杂环型．氮的含量在1%～2%．硫是煤中的有害元素，含量从0.1%～10%，含硫高的煤在贮存堆放时易自燃，焦炭中的硫使生铁发脆，造成炼铁质量下降． 煤中的无机成分以矿物形式存在或以有机金属化合物或螯合物形式存在，都归入矿物质．在煤中浓度大于0.5%的元素有铝、钙、铁、硅，其他元素为少量元素和微量元素．

与煤的元素组成相比，其结构组成要复杂得多，煤化学家们研究煤的物理性质时发现，煤是具有一定孔隙结构的固体，可用表面积、孔隙率和孔径分布来表征．煤的有机质具有抗磁性，磁化产生的附加磁场与外磁场方向相反．煤还有独特的电性质、热性质、机械性质和光学性质．煤和一般有机化合物一样可以进行许多化学反应，如卤代、氧化、氢化、磺化、水解、烷基化和酰基化等．

由此，人们根据已经掌握的煤的物理、化学性质和煤结构参数，煤化学家们提出了煤的结构的近代概念，其基本观点为：(1)煤的主体是三维空间的高分子化合物，不是由均一的单体聚合而成的，是由许多结构相似但又不完全相同的结构单元通过桥键联结而成的，结构单元的核心为缩合芳香环；(2)结构单元的外围为烷基侧链和官能团，烷基主要是—CH 3和—CH 2—CH 2—，官能团主要是酚羟基和羰基等；(3)在煤的高分子结构中还分散着一定量的低分子化合物．

研究煤的组成、结构和性质可以为煤的综合利用开拓新的途径．

(3)煤的综合利用

煤炭的综合利用包括将煤作为一次能源、用煤制造二次能源和化工原料等方面．煤的最主要的应用是作为一次能源直接燃烧利用，目前全世界总发电量的47%来自于以煤作为燃料的发电厂．据预测，到2000年，我国一次能源总消费为14.4亿吨标准煤，石油和天然气分别占19.9%和2.8%，水电占6.9%，核能占0.97%，煤占69.4%，仍占有最大比重．

煤的综合利用是通过煤化工而实现的，现在按照加工方式的不同进行讨论．

①煤的低温干馏

煤在隔绝空气条件下，受热分解生成煤气、焦油、粗苯和焦炭的过程，称为煤干馏(或称炼焦、焦化) ．按照加热终温的不同，分为中温干馏、高温干馏和低温干馏，低温干馏的加热终温为500℃～600℃．

低温干馏的产品包括半焦、煤焦油和煤气．半焦加热时不形成焦油，燃烧时无烟，可作民用及动力用燃料及铁合金生产的炭料．低温干馏煤焦油是黑褐色液体，含有较多脂肪烃、环烷烃、多烷基酚、二元酚和三元酚等化合物，平均相对分子质量较低，由低温干馏煤焦油可生产发动机燃料、酚类、烷烃和芳烃，其中包括苯、萘的同系物等．酚可用于生产塑料、合成纤维、医药等，蜡类是生产表面活性剂的原料，低温干馏煤气中含有较多甲烷及其他烃类，既可作加热燃料，也可作化学合成原料气．

②炼焦

煤在焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，可得焦炭、化学产品和煤气，称为高温干馏或高温炼焦，简称炼焦．炼焦所用的煤一般是烟煤．烟煤是复杂的高分子有机化合物的混合物．它的基本单元结构是聚合的芳核，在芳核的周边带有侧链，在炼焦过程中，随温度升高，侧链不断脱落分解，芳环本身则缔合并稠环化，反应最终形成煤气、化学产品和焦炭．

炼焦的主要产品焦炭是炼铁原料，煤气可以用来合成氨，生产化肥或用作燃料，化学产品主要有硫铵、吡啶碱、苯、甲苯、二甲苯、酚、萘、蒽和沥青等．

③煤的气化

煤的气化是以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分转化为气体燃料的过程，完成气化转化的实质是一系列的相互影响的高温反应过程，可用反应式表示：

a ．燃烧反应：C ＋O 2→CO 2

b ．发生炉煤气的反应：C ＋CO 2→2CO

c ．碳—水蒸气反应：C ＋H 2O →CO ＋H 2

d ．变换反应：CO ＋H 2O →CO 2＋H 2

e ．碳加氢反应：C ＋2H 2→CH 4

n (m ) 4C f ．热解或脱炭反应：C m H n →n /4CH4＋

这一系列反应如果用一个综合的简式，可表示成：

煤→C ＋CH 4＋CO ＋CO 2＋H 2＋H 2O

气化时，所得可燃气体称为气化煤气，其有效成分包括CO 、H 2、CH 4等，可作为二次能源用于城市煤气、工业燃气及化工原料气(称为一碳化学) ．

④煤的间接液化

煤气化产生合成气(CO＋H 2) ，再用合成气为原料合成液体燃料或化学产品，称为煤的间接液化．属于这种工艺的有费托(FisherTropsch)合成，莫比尔(Mobil)—甲醇转化制汽油；伊斯特曼煤制醋酐工艺等． F —T 合成的基本化学反应是在铁、钴、镍、钌的催化下，由一氧化碳加氢生成饱和烃和不饱和烃．此外还有一些平行反应及生成含氧化合物的副反应．F —T 合成除了获得主要产品汽油外，还能合成一些重要的基本有机化学原料如乙烯、丙烯、丁烯、乙醇及其他醇类等．

合成甲醇是以合成气为原料，在催化剂存在下进行合成反应，工业上采用高压法生产：

25 kPa～35 kPa，320℃～400℃．七十年代以后使用高活性铜催化剂，出现了低压合成法：5 kPa～10 kPa，230℃～280℃，其基本反应为：

CO ＋2H 2CH 3OH ，ΔH ＝-90.84 kJ·mol -1(25℃)

1983年，美国田纳西州伊斯特曼公司在金斯堡建成由煤制取醋酐的工厂．工艺路线是经合成气、净化、回收硫，然后合成甲醇、醋酸甲酯和醋酐，并采用醋酐乙酰化方法产生醋酸纤维，这些产品是生产照相底片、纤维素塑料、香烟滤咀、人造丝及涂料的原料．

直接液化是将煤在较高温度和压力下与氢反应使其降解和加氢，从而转化为液体油类的工艺，故又称加氢液化，在煤的加氢液化中，不是氢分子攻击煤分子使其裂解，而是煤先发生热解反应生成自由“碎片”，后者在有氢供应的条件下与氢结合而得以稳定．

经直接液化后所得液化油可加工成液体燃料及化学品．

⑥碳素制品

碳素制品一般又称碳素材料．它具有优良的热性能，耐热性强、热传导性好、热膨胀率小；具有出色的化学稳定性．石墨还有良好的自润滑性和耐磨性，对中子有减速性和反射性．正是由于这些优点，在冶金、汽车、造船、电子、医疗、航空、航天、原子能等领域均得到广泛的应用，产品有：电极、电刷、碳素纤维、碳分子筛、生物炭制品、石墨构件等．

⑦煤与环境

煤给人类带来了物质文明和温暖，但煤在燃烧过程中产生大量有害于环境的气体和悬浮粒子．因此，治理和防止煤的利用和加工过程所造成的环境污染，是煤的综合利用的一个重要方面，应着力于开发新的加工技术和开拓新的利用途径，使煤炭资源得到更合理有效的利用．

由于自然界的煤资源远比石油丰富，所以世界范围内的石油短缺迟早总要发生，煤在世界能源构成中的比例将不断回升．我国已加快了煤的综合利用的步伐，引进的第一套德士古水煤浆加压气化装置已于1994年3月在山东鲁南化肥厂建成投产，日产450吨尿素，250吨合成氨，第一套具有世界先进水平的气、化、热三联供煤气装置于1994年12月在上海建成投产．煤的综合利用将为未来世界的能源和化工原料开辟一个新领域．

(选自1995．6《化学教学》《煤和煤的综合利用》山东 徐宝峰)

五、衣箱中的卫生球

毛线织的衣服，毛皮衣服以及丝绸类衣服，它们的主要成分都是蛋白质，蛋白质是昆虫和许多微生物

的营养物质．为了防止毛或蚕丝制的衣服被虫蛀，常在衣箱中放些卫生球．时间长了，卫生球逐渐变小甚

至一点不剩．

卫生球的主要成分是萘，它是从煤焦油中分离出来的一种白色晶体．萘有一种性质，在常温下，固体

不经熔化直接变成气体，这种现象叫做升华．由于萘的升华，使整个衣箱中都分布有萘，有利于防止虫蛀．

萘的升华现象告诉我们两个事实，萘丸是由许多萘分子构成的．萘分子在不停地运动着．

经研究发现，萘虽然可防虫蛀，但对人体有危害，已禁止在市场上出售萘制卫生球，现提倡用从樟树

上提炼的樟脑代替萘做衣物的防蛀剂，樟脑还有提神醒脑的作用．

●综合能力训练题

1．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油，其主要原因是( )

A ．提高汽油的燃烧效率

C ．铅资源短缺

答案：D

2．下列实验中不需要使用温度计的是( )

A ．制乙烯

答案：D

3．在海湾战争期间，科威特大批油井被炸着火．在灭火工作中，下列措施不能考虑用于灭火的是( )

A ．设法阻止石油喷射

C ．设法降低石油着火点

答案：C

4．下列说法错误的是( )

A ．石油含有C 5～C 11的烷烃，可以通过石油的分馏得到汽油

B ．含C 18以上的烷烃的重油经催化裂化可以得到汽油

C ．煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物

D ．煤含有苯和甲苯，可用先干馏后分馏的方法将它们分离出来

答案：D

5．含有5个C 原子的烷烃，催化裂化可生成的烯烃最多有( )

A ．2种

答案：C

6．天然气、液化石油气燃烧的化学方程式分别为：CH 4＋2O 2 B ．4种 C ．5种 D ．6种 B ．设法降低石油温度 B ．石油蒸馏 C ．制硝基苯 D ．制取溴苯 B ．降低汽油成本 D ．避免铅污染大气 D ．设法使火焰隔绝空气 点燃−−−→CO 2＋2H 2O C 3H 8＋

−→3CO 2＋4H 2O 。一套以天然气为燃料的灶具，今改烧液化石油气，应采取的正确措施是( ) 5O 2−−

A ．减小空气进入量，增大石油气进入量

B ．增大空气进入量，减小石油气进入量

C ．增大空气进入量或减小石油气进入量

D ．减小空气进入量或增大石油气进入量

答案：B

7．1 mol 某链烃A 在一定条件下裂化为1 mol 烷烃B 和1 mol 烯烃C ，B 、C 混合气体密度是相同条

件下H 2密度的14.5倍，计算回答：

(1)A的可能结构简式和名称．

(2)B、C 烃可能是什么？ 点燃

(3)若1 mol B完全燃烧需O 2的物质的量是整数时，C 只能是什么物质？

答案：(1)A可能的结构简式和名称为：

CH 3CH 2CH 2CH 3 丁烷

(CH3) 2CHCH 3 2—甲基丙烷

(2)设B 分子中有n 个碳原子，C 分子中有m 个碳原子则n ＋m ＝4①n ＝1时m ＝3②B 是甲烷，C 是丙

烯；n ＝2时m ＝2，C 是乙烯，B 是乙烷．

(3) C n H 2n ＋3n +1−→n CO 2＋(n ＋1)H 2O 2O 2−2＋

3n +1

2mol 1 mol

3n +1当n ＝1时，2＝2，m ＝3．故C 为丙烯．

3n +17

当n ＝2时，2＝2

●高考真题 ，此不合题意，舍去． 当n ≥3时，m ≤1，不合题意，舍去。

(2003·春·全国) 从石油分馏得到的固体石蜡，用氯气漂白后，燃烧时会产生含氯元素的气体，这是

由于石蜡在漂白时与氯气发生过( )

A ．加成反应

答案：B B ．取代反应 C ．聚合反应 D ．催化裂化反应

蒸馏、分馏和沸点的测定

一、实验目的和基本要求

蒸馏和分馏的基本原理是一样的，都是利用有机物质的沸点不同，在蒸馏过程中低沸点的组

分先蒸出，高沸点的组分后蒸出，从而达到分离提纯的目的。不同的是，分馏是借助于分馏

柱使一系列的蒸馏不需多次重复，一次得以完成的蒸馏（分馏就是多次蒸馏），应用范围也

不同，蒸馏时混合液体中各组分的沸点要相差30℃以上，才可以进行分离，而要彻底分离

沸点要相差110℃以上。分馏可使沸点相近的互溶液体混合物（甚至沸点仅相差1－2℃）

得到分离和纯化。

通过实验使学生：

（1）理解蒸馏和分馏的基本原理，应用范围，什么情况下用蒸馏，什么情况下用分馏。

（2）熟练掌握蒸馏装置的安装和使用方法。

（3）掌握分馏柱的工作原理和常压下的简单分馏操作方法。

二、基本原理

当液态物质受热时蒸气压增大，待蒸气压大到与大气压或所给压力相等时液体沸腾，即达到

沸点。所谓蒸馏就是将液态物质加热到沸腾变为蒸气，又将蒸气冷却为液体这两个过程的联

合操作。

分馏：如果将两种挥发性液体混合物进行蒸馏，在沸腾温度下，其气相与液相达成平衡，出

来的蒸气中含有较多量易挥发物质的组分，将此蒸气冷凝成液体，其组成与气相组成等同（即

含有较多的易挥发组分），而残 留物中却含有较多量的高沸点组分（难挥发组分），这就

是进行了一次简单的蒸馏。

如果将蒸气凝成的液体重新蒸馏，即又进行一次气液平衡，再度产生的蒸气中，所含的易挥

发物质组分又有增高，同样，将此蒸气再经冷凝而得到的液体中，易挥发物质的组成当然更

高，这样我们可以利用一连串的有系统的重复蒸馏，最后能得到接近纯组分的两种液体。

应用这样反复多次的简单蒸馏，虽然可以得到接近纯组分的两种液体，但是这样做既浪费时

间，且在重复多次蒸馏操作中的损失又很大，设备复杂，所以，通常是利用分馏柱进行多次

气化和冷凝，这就是分馏。

在分馏柱内，当上升的蒸气与下降的冷凝液互凝相接触时，上升的蒸气部分冷凝放出热量使

下降的冷凝液部分气化，两者之间发生了热量交换，其结果，上升蒸气中易挥发组分增加，而下降的冷凝液中高沸点组分（难挥发组分）增加，如果继续多次，就等于进行了多次的气

液平衡，即达到了多次蒸馏的效果。这样*近分馏柱顶部易挥发物质的组分比率高，而在烧

瓶里高沸点组分（难挥发组分）的比率高。这样只要分馏柱足够高，就可将这种组分完全彻

底分开。工业上的精馏塔就相当于分馏柱。

三、操作要点和说明

1、进行蒸馏操作时，有时发现馏出物的沸点往往低于（或高于）该化合物的沸点，有时馏

出物的温度一直在上升，这可能是因为混合液体组成比较复杂，沸点又比较接近的缘故，简

单蒸馏难以将它们分开，可考虑用分馏。

2、沸石的加入 为了清除在蒸馏过程中的过热现象和保证沸腾的平稳状态，常加沸石，或

一端封口的毛细管，因为它们都能防止加热时的暴沸现象，，把它们称做止暴剂又叫助沸剂，值得注意的是，不能在液体沸腾时，加入止暴剂，不能用已使用过的止暴剂。

3、蒸馏及分馏效果好坏与操作条件有直接关系，其中最主要的是控制馏出液流出速度，以

1－2滴／s 为宜（lml ／min ），不能太快，否则达不到分离要求。

4、当蒸馏沸点高于140℃的物质时，应该使用空气冷凝管。

5、如果维持原来加热程度，不再有馏出液蒸出，温度突然下降时，就应停止蒸馏，即使杂

质量很少也不能蒸干，特别是蒸馏低沸点液体时更要注意不能蒸干，否则易发生意外事故。蒸馏完毕，先停止加热，后停止通冷却水，拆卸仪器，其程序和安装时相反。

6、蒸馏低沸点易燃吸潮的液体时，在接液管的支管处，连一于燥管，再从后者出口处接胶

管通入水槽或室外，并将接受瓶在冰浴中冷却。

7、简单分馏操作和蒸馏大致相同，要很好地进行分馏，必须注意下列几点：

（1）分馏一定要缓慢进行，控制好恒定的蒸馏速度（1－2/s），这样，可以得到比较好的

分馏效果。

（2）要使有相当量的液体沿柱流回烧瓶中，即要选择合适的回流比，使上升的气流和下降

液体充分进行热交换，使易挥发组分量上升，难挥发组分尽量下降，分馏效果更好。

（3）必须尽量减少分馏柱的热量损失和波动。柱的外围可用石棉绳包住，这样可以减少柱

内热量的散发，减少风和室温的影响也减少了热量的损失和波动，使加热均匀，分馏操作平

稳地进行。

四、思考题

1、什么叫沸点？液体的沸点和大气压有什么关系？文献里记载的某物质的沸点是否即为你

们那里的沸点温度？

答：将液体加热，其蒸气压增大到和外界施于液面的总压力（通常是大气压力）相等时，液

体沸腾，此时的温度即为该液体的沸点。

文献上记载的某物质的沸点不一定即为我们那里的沸点度，通常文献上记载的某物质的沸

点，如不加说明，一般是一个大气压时的沸点，如果我们那里的大气压不是一个大气压的话，该液体的沸点会有变化。

2、蒸馏时加入沸石的作用是什么？如果蒸馏前忘记加沸石，能否立即将沸石加至将近沸腾

的液体中？当重新蒸馏时，用过的沸石能否继续使用？

答：加入沸石的作用是起助沸作用，防止暴沸，因为沸石表面均有微孔，内有空气，所以可

起助沸作用。不能将沸石加至将近沸腾的液体中，那样溶液猛烈暴沸，液体易冲出瓶口，若

是易燃液体，还会引起火灾，要等沸腾的液体冷下来再加。

用过的沸石一般不能再继续使用，因为它的微孔中已充满或留有杂质，孔经变小或堵塞，不

能再起助沸作用。

3、为什么蒸馏时最好控制馏出液的速度为1－2滴／s 为宜？

答：在整个蒸馏过程中，应使温度计水银球上常有被冷凝的液滴，让水银球上液滴和蒸气温

度达到平衡。所以要控制加热温度，调节蒸馏速度，通常以1－2滴／s 为宜，否则不成平

衡。蒸馏时加热的火焰不能太大，否则会在蒸馏瓶的颈部造成过热现象，使一部分液体的蒸

气直接受到火焰的热量，这样由温度计读得的沸点会偏高；另一方面，蒸馏也不能进行的太

慢，否则由于温度计的水银球不能为馏出液蒸气充分浸润而使温度计上所读得的沸点偏低或

不规则。

4、如果液体具有恒定的沸点，那么能否认为它是单纯物质？

答：纯粹的液体有机化合物，在一定的压力下具有一定的沸点，但是具有固定沸点的液体不

一定都是纯粹的化合物，因为某些有机化合物常和其它组分形成二元或三元共沸混合物，它

们也有一定的沸点。

5、分馏和蒸馏在原理及装置上有哪些异同？如果是两种沸点很接近的液体组成的混合物能

否用分馏来提纯呢？

答：利用蒸馏和分馏来分离混合物的原理是一样的，实际上分馏就是多次的蒸馏。分馏是借

助于分馏往使一系列的蒸馏不需多次重复。一次得以完成的蒸馏。

现在，最精密的分馏设备已能将沸点相差仅1－2℃混合物分开，所以两种沸点很接近的液

体组成的混合物能用分馏来提纯。

6、若加热太快，馏出液＞1－2滴／s （每秒种的滴数超过要求量），用分馏分离两种液体

的能力会显著下降，为什么？

答：因为加热太快，馏出速度太快，热量来不及交换（易挥发组分和难挥发组分），致使水

银球周围液滴和蒸气未达平衡，一部分难挥发组分也被气化上升而冷凝，来不及分离就一道

被蒸出，所以分离两种液体的能力会显著下降。

7、用分馏柱提纯液体时，为了取得较好的分离效果，为什么分馏柱必须保持回流液？

答：保持回流液的目的在于让上升的蒸气和回流液体，充分进行热交换，促使易挥发组分上

升，难挥发组分下降，从而达到彻底分离它们的目的。

8、在分离两种沸点相近的液体时，为什么装有填料的分馏柱比不装填料的效率高？

答：装有填料的分馏柱上升蒸气和下降液体（回流）之间的接触面加大，更有利于它们充分

进行热交换，使易挥发的组分和难挥发组分更好地分开，所以效率比不装填料的要高。

9、什么叫共沸物？为什么不能用分馏法分离共沸混合物？

答：当某两种或三种液体以一定比例混合，可组成具有固定沸点的混合物，将这种混合物加

热至沸腾时，在气液平衡体系中，气相组成和液相组成一样，故不能使用分馏法将其分离出

来，只能得到按一定比例组成的混合物，这种混合物称为共沸混合物或恒沸混合物。

10、在分馏时通常用水浴或油浴加热，它比直接火加热有什么优点？

答：在分馏时通常用水浴或油浴，使液体受热均匀，不易产生局部过热，这比直接火加热要

好得多。

石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。含碳原子数越少的烃，沸点越低。因此，在给

石油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝后分离出来。随着温度的升高，较高沸点的烃再

汽化，经过冷凝后又分离出来。这样不断地加热和冷凝，就可以把石油分成不同沸点范围的

蒸馏产物。这种方法就是石油的分馏。分馏出来的各种成分叫做馏分。每一种馏分仍然是多

种烃的混合物。