煤化工和乙炔

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1、11.3 11.3 煤化工和乙炔煤化工和乙炔 煤是怎样形成的？煤可分为几类？煤的化学组成？它们的主要区别在哪儿？一、煤和煤化工一、煤和煤化工（一）煤的形成（一）煤的形成 煤是一种矿物燃料，是由远古时代植煤是一种矿物燃料，是由远古时代植物经过漫长复杂的变化而转变成的固体可燃物。物经过漫长复杂的变化而转变成的固体可燃物。植物植物泥炭（腐蚀泥）泥炭（腐蚀泥）褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤。无烟煤。煤是植物死亡后，在细菌的作用下逐渐变成黑色或褐色的煤是植物死亡后，在细菌的作用下逐渐变成黑色或褐色的有机物质，经过日积月累，形成一层厚厚的泥炭。随着地有机物质，经过日积月累，形成一层厚厚的泥炭。随着地壳的变迁，这些

2、泥炭被深深地埋在地下，在与空气完全隔壳的变迁，这些泥炭被深深地埋在地下，在与空气完全隔绝的条件下，由于水分减少再加上地热和高压的作用，经绝的条件下，由于水分减少再加上地热和高压的作用，经过极其漫长的岁月之后，当时的泥炭就变成了今天的煤。过极其漫长的岁月之后，当时的泥炭就变成了今天的煤。煤的分类煤的分类根据煤化程度将煤分为：根据煤化程度将煤分为：泥煤泥煤、褐煤褐煤、烟煤烟煤和和无烟煤无烟煤四类。四类。泥煤泥煤褐煤褐煤无烟煤无烟煤他们的主要区别是他们的主要区别是含碳量不同含碳量不同1.1.元素组成：元素组成：主要含主要含碳碳，还含少量的，还含少量的氢、氮、氢、氮、硫、氧硫、氧以及微量的以及微量的硅

3、、铝、钙、铁硅、铝、钙、铁等元素。等元素。2.2.物质组成（化学成分）：物质组成（化学成分）：煤是由煤是由有机物有机物 和无机物和无机物组成的复杂混合物。组成的复杂混合物。（二）煤的成分（二）煤的成分木炭、焦炭等是碳的不纯单质，煤是有机物和无机木炭、焦炭等是碳的不纯单质，煤是有机物和无机物组成的复杂混合物。物组成的复杂混合物。思考：煤和炭都是黑色固体，可燃，那么思考：煤和炭都是黑色固体，可燃，那么煤是不是就是炭呢？煤是不是就是炭呢？（三）煤的综合利用（三）煤的综合利用1、煤的气化：煤的气化：煤在煤在氧气不足氧气不足的情况下的情况下部分部分 氧化氧化，使煤中的有机物转化，使煤中的有机物转化 为为

4、H2、CH4、CO 等气体物质。等气体物质。煤的综合利用有煤的综合利用有煤的气化、煤的气化、煤的干馏煤的干馏、煤的液化。煤的液化。（气体燃料、城市管道煤气）（气体燃料、城市管道煤气）C C（s s）+H+H2 2O O（g g）COCO（g g）+H+H2 2（g g）例如：例如：水煤气水煤气煤煤+H+H2 2 燃料油燃料油高温高温催化剂催化剂煤煤+H+H2 2O CO+HO CO+H2 2高温高温催化催化合成合成液态烃液态烃甲醇、乙醇甲醇、乙醇醋酸、乙二醇醋酸、乙二醇（直接液化）（直接液化）例如：例如：CO+HCO+H2 2 CH CH3 3OHOH催化剂催化剂加热加压加热加压2CO+2H2

5、CO+2H2 2 CH CH3 3COOHCOOH催化剂催化剂加热加压加热加压（间接液化）（间接液化）2 2、煤的液化：、煤的液化：煤磨成煤粉后和一些燃料油煤磨成煤粉后和一些燃料油 混合在催化剂作用下混合在催化剂作用下加氢加氢，得到的液化产物，得到的液化产物叫做叫做人造石油人造石油。3、煤的干馏：煤的干馏：把煤隔绝空气把煤隔绝空气加强热加强热使它使它 分解分解的过程，叫煤的干馏。的过程，叫煤的干馏。1玻璃管中的烟煤粉最后变玻璃管中的烟煤粉最后变 成黑灰色固体物质成黑灰色固体物质 这是这是焦炭焦炭；2点燃导管尖嘴处，有淡蓝点燃导管尖嘴处，有淡蓝 色火焰燃烧色火焰燃烧，这是，这是焦炉气；焦炉气；3

6、U形管底部还有还有一形管底部还有还有一种黑褐色粘稠的油状物生种黑褐色粘稠的油状物生成，这是成，这是煤焦油煤焦油。干馏产品干馏产品主要成分主要成分用途用途出出炉炉煤煤气气焦炉焦炉气气氢气、甲烷、氢气、甲烷、乙乙烯、一氧化碳烯、一氧化碳气体燃料、化工原料气体燃料、化工原料粗氨粗氨水水氨、铵盐氨、铵盐氮肥氮肥炸药、染料、医药、农炸药、染料、医药、农药、合成材料药、合成材料煤焦油煤焦油苯、甲苯、二甲苯、甲苯、二甲苯苯酚类、萘酚类、萘染料、医药、农药、合染料、医药、农药、合成材料成材料沥青沥青筑路材料、制碳素电极筑路材料、制碳素电极焦炭焦炭碳碳冶金、合成氨造气、电冶金、合成氨造气、电石、燃料石、燃料干馏

7、产品及主要用途干馏产品及主要用途目的目的原理原理操作操作过程程干干馏分分馏蒸蒸馏 比较比较分馏、蒸馏、干馏分馏、蒸馏、干馏加加热和冷和冷凝凝加加热和冷和冷凝凝隔隔绝空气加空气加强强热物理物理变化化物理物理变化化复复杂的物理的物理变化和化和化学化学变化化分离分离精精炼加工煤加工煤二、从导电高分子说起二、从导电高分子说起 将聚乙炔用碘或溴掺杂后，将聚乙炔用碘或溴掺杂后，导电率提高了导电率提高了7 7个数量级，从而改变了个数量级，从而改变了塑料不导电的观点。塑料不导电的观点。2 2、合成聚乙炔塑料的原料是乙炔、合成聚乙炔塑料的原料是乙炔1 1、有机高分子导电材料：、有机高分子导电材料：介绍介绍【化学

8、史话化学史话】3 3、乙炔的工业制法、乙炔的工业制法 （1 1）过去工业上用电石生产乙炔。）过去工业上用电石生产乙炔。（2 2）由于碳化钙生产耗电太多，目前已）由于碳化钙生产耗电太多，目前已 改用改用天然气和石油天然气和石油为原料生产为原料生产乙炔。乙炔。煤乙炔电石焦炭25003000电炉电炉干馏干馏水水CaO+3C CaC2+CO 25003000电炉电炉CaC2+2H2O Ca(OH)2+C2H2（一）乙炔的分子组成和结构（一）乙炔的分子组成和结构分子式：分子式：电子式：电子式：结构式：结构式：结构简式：结构简式：空间空间结构结构：直线型直线型H C C H.HC CHHC CH C2H2

9、 三、乙炔三、乙炔（键角（键角1800）乙炔、乙烷、乙烯分子结构的比较：乙炔、乙烷、乙烯分子结构的比较：直线型直线型立体结构立体结构平面型平面型CCC=C键长键长（10-10米）米）1.541.331.20键能键能（KJ/mol）348615812CCCC的键能和键长并不是的键能和键长并不是C-CC-C的三倍，也不是的三倍，也不是C=CC=C和和C CC C之和。说明叁键中有之和。说明叁键中有二个键二个键不稳定，不稳定，容易断裂，有一个键较稳定。容易断裂，有一个键较稳定。（二）乙炔的物理性质（二）乙炔的物理性质 乙炔俗称电石气。乙炔俗称电石气。纯净的乙炔是无色、纯净的乙炔是无色、无臭的气体，密

10、度是无臭的气体，密度是1.16g/L(S.T.P)1.16g/L(S.T.P)，比空气稍轻，微溶于水，易溶于有机溶比空气稍轻，微溶于水，易溶于有机溶剂。剂。由电石生成的乙炔因混有由电石生成的乙炔因混有H H2 2S S、PHPH3 3等杂质而有等杂质而有“臭味臭味”。（三）乙炔的化学性质：（三）乙炔的化学性质：1 1、氧化反应、氧化反应：a a、燃烧：燃烧：火焰火焰明亮明亮，产生黑烟，产生黑烟 放出大量的热，乙炔在氧气里燃烧时产生的火焰叫氧放出大量的热，乙炔在氧气里燃烧时产生的火焰叫氧炔焰，温度达炔焰，温度达300030000 0C C以上，以上，用于用于切割和焊接金属切割和焊接金属。乙炔跟空

11、气的混合物遇火会发生爆炸，在乙炔跟空气的混合物遇火会发生爆炸，在生产和使用乙炔时，必须注意安全生产和使用乙炔时，必须注意安全。b b、使酸性使酸性KMnOKMnO4 4溶液溶液褪色褪色2C2H2+5O2 4CO2+2H2O点燃点燃2.加成反应：加成反应：a.a.使溴水褪色使溴水褪色1,2二溴乙烯二溴乙烯1,1,2,2四溴乙烷四溴乙烷注意：叁键中有两根键较易断裂，反应时分步断裂、注意：叁键中有两根键较易断裂，反应时分步断裂、分步加成！分步加成！制聚乙烯塑料制聚乙烯塑料制备塑料制备塑料b、与与H H2 2、HClHCl等加成：等加成：CH2=CH2CH CH+H2催化剂催化剂CH2=CH2+H2催

12、化剂催化剂CH3 CH3CH2=CHClCH CH+HCl催化剂催化剂nCH2=CHCl高温、高压高温、高压催化剂催化剂 CH2 CH Cln 3.3.加聚反应：加聚反应：聚乙炔聚乙炔n CH CH 催化剂催化剂 CH CH n聚氯乙烯聚氯乙烯点燃点燃O2CO2+H2O酸性酸性KMnOKMnO4 4溶液溶液褪色褪色H2催化剂，催化剂，CH2=CH2H2催化剂，催化剂，CH3CH3HCl（HBr）催化剂，催化剂，CH2=CHClBr2（Cl2）CHBr=CHBrBr2 （Cl2）CHBr2-CHBr2小结小结 加成反应加成反应乙乙炔炔 氧化反应氧化反应加聚反应加聚反应n CH CH 催化剂催化剂

13、 CH2 CHn（四）乙炔的用途（四）乙炔的用途1 1、乙炔是一种重要的、乙炔是一种重要的基本有机原料基本有机原料，可以，可以 用来制备用来制备氯乙烯、氯乙烯、聚氯乙烯聚氯乙烯等。等。CHCH2 2=CHClCHClCHCH CH+CH+HClHCl 催化剂催化剂2 2、乙炔燃烧时产生的、乙炔燃烧时产生的氧炔焰氧炔焰可用来可用来切割或切割或 焊接金属。焊接金属。nCH2=CHCl高温、高压高温、高压催化剂催化剂 CH2 CH Cln 乙烷、乙烯、乙炔性质的比较乙烷、乙烯、乙炔性质的比较乙烷乙烷乙烯乙烯乙炔乙炔分子式分子式C2H6C2H4C2H2含碳量含碳量结构式结构式电子式电子式H-C-C-H

14、H HHHC=CHHHH：H C C H：H HHH：H C C H：H H：H C C H：乙烷乙烷乙烯乙烯乙炔乙炔键角键角10928120180化学活动化学活动性性稳定稳定活泼活泼活泼活泼取代反应取代反应卤代卤代-加成反应加成反应-使溴水褪色等使溴水褪色等使使溴水褪色等溴水褪色等氧化反应氧化反应KMnO4不褪不褪色色KMnO4褪色褪色KMnO4褪色褪色燃烧燃烧火焰不明亮火焰不明亮火焰明亮、带火焰明亮、带浓烟浓烟火焰明亮、带火焰明亮、带浓黑烟浓黑烟鉴别鉴别溴水不褪色溴水不褪色溴水褪色溴水褪色溴水褪色溴水褪色（五）乙炔的实验室制法（五）乙炔的实验室制法 电石电石(CaC2)和水和水 1 1、药

15、品：药品：CaC2+2H2OCH CH+Ca(OH)2+Q 2 2、原理：原理：3 3、装置：装置：固固 +液液气气C CCa2+2 CCCa电子式为电子式为结构式为结构式为与水反应方程式为：与水反应方程式为：CaC2 +2H2O C2H2 +Ca（OH）2反应过程分析：反应过程分析：CCCa+HO HHO HCCHH+Ca（OH）2电石电石的主要成分是一种的主要成分是一种离子离子化合物化合物CaC2能不能用启普发生器制取乙炔？能不能用启普发生器制取乙炔？不用启普发生器制取乙炔的原因不用启普发生器制取乙炔的原因:碳化钙与水反应碳化钙与水反应剧烈，放热剧烈，放热，容，容易易使使启普发生器启普发生

16、器炸裂炸裂；反应产物中有反应产物中有糊状糊状Ca(OH)Ca(OH)2 2,它能进入它能进入发生器底部发生器底部,使发生器失去作用使发生器失去作用.使用分液漏斗而不使用长颈漏斗的原因：使用分液漏斗而不使用长颈漏斗的原因：长颈漏斗不能控制水的用量长颈漏斗不能控制水的用量;生成的生成的Ca(OH)Ca(OH)2 2微溶于水微溶于水,易堵塞长易堵塞长 颈漏斗下端管口颈漏斗下端管口。3.3.反应装置：反应装置：？水水电电石石【说明说明】用用“分液漏斗分液漏斗”代替代替“长颈长颈漏斗漏斗”控制流量控制流量;用用“饱和食盐水饱和食盐水”代替代替“水水”减缓反应速率减缓反应速率;制取时在导气管口附近塞入制取

17、时在导气管口附近塞入少量棉花少量棉花防止产生的泡防止产生的泡沫涌入导管沫涌入导管。所制乙炔气体有所制乙炔气体有“臭味臭味”固固 +液液气气4 4、收集、收集：排水集气法排水集气法5 5、净化：、净化：产生产生H H2 2S S、PHPH3 3等杂质等杂质气体。气体。NaOH溶液或硫酸铜溶液溶液或硫酸铜溶液饱和食盐水饱和食盐水6 6、干燥、干燥：浓硫酸、无水氯化钙浓硫酸、无水氯化钙1 1、定义：、定义：2 2、官能团：、官能团：3 3、通式：、通式：CnH2n-2 （n2）（同二烯烃）同二烯烃）4 4、通性、通性 ：四、炔烃四、炔烃氧化、氧化、加成、加成、加聚加聚碳碳叁键碳碳叁键分子中含有碳碳三

18、键的链烃叫做炔烃分子中含有碳碳三键的链烃叫做炔烃（1）物理性质：）物理性质：随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高，液随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高，液态时的密度逐渐增加。态时的密度逐渐增加。C小于等于小于等于4时为气态时为气态（2）化学性质：）化学性质：（与乙炔相似）（与乙炔相似）1 1、下列说法错误的是（、下列说法错误的是（）A.A.乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧时生成二氧化碳和水乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧时生成二氧化碳和水 B.B.乙炔分子里的所有原子处在一条直线上乙炔分子里的所有原子处在一条直线上 C.C.电石必须防潮密封干燥保存电石必须防潮密封干燥保存 D.D.实验室制取乙炔需要广口瓶、分液漏斗

19、和酒精灯实验室制取乙炔需要广口瓶、分液漏斗和酒精灯 D 2 2、某气态烃、某气态烃0.5mol0.5mol能与能与1mol 1mol HClHCl氯化氢完全加成，氯化氢完全加成，加成产物分子上的氢原子又可被加成产物分子上的氢原子又可被 3mol Cl3mol Cl2 2取代，则气态烃可能是（取代，则气态烃可能是（）A A、CH CHCH CH B B、CHCH2 2=CH=CH2 2 C C、CHCCHCHCCH3 3 D D、CHCH2 2=C(CH=C(CH3 3)CH)CH3 3 C分析：分析：据题意据题意1mol1mol该烃能与该烃能与2mol 2mol HClHCl加成，说明该烃加成，说明该烃中含有一个叁键或二个双键。加成后产物中含有一个叁键或二个双键。加成后产物1mol1mol又能被又能被6mol Cl26mol Cl2取代，故说明加成后的产物有取代，故说明加成后的产物有6mol H6mol H，原烃原烃分子中含有分子中含有4mol H4mol H原子。故答案为原子。故答案为C C。聚聚 氯氯 乙乙 烯烯 产产 品品聚氯乙烯薄膜聚氯乙烯薄膜