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化石燃料与有机化合物(终稿)
2025-09-26 10:48:37 责编:小OO
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 化石燃料与有机化合物

仅含有碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,又称为烃。碳原子之间都以单键相结合,其余的价键均与氢原子结合并被“饱和”,这一系列化合物称为烷烃;其分子组成用CnH2n+2 (n≥1)表示。

烃的自然界主要来源是化石燃料。天然气的主要成分是甲烷。石油的化学成分主要是各种液态的烃;石油裂解已成为生产乙烯的主要方法,而乙烯的产量是衡量石油化工发展水平的标志。煤主要含碳元素,是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物;煤的综合利用是苯等有机物的主要来源。

一、天然气的利用  甲烷

1、甲烷的分子结构

分子式:CH4 ;结构式:    ;分子呈正四面体结构,4个C-H键之间的夹角109°28′。

2、甲烷的化学性质和用途

(1)氧化反应:

①燃烧:CH4+2O2   CO2+2H2O 

可作为高效、较洁净的燃料。

②催化氧化:CH4+H2O     CO+3H2 

生成的混合气体能合成甲醇。

 (2)取代反应:有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。

如:CH4+Cl2    CH3Cl+HCl;CH3Cl+Cl2    CH2Cl2+HCl;CH2Cl2+Cl2    CHCl3+HCl         CHCl3+Cl2    CCl4+HCl

反应生成的三氯甲烷和氟化氢反应,可制氟利昂。

(3)裂解反应:CH4     C+2H2 

制炭黑和氢气。

二、石油炼制  乙烯

 1、石油炼制

(1)石油分馏:加热时,碳原子数少的烃,沸点低,先汽化,经冷凝先分离出来,这样继续加热和冷凝,把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物。主要产品为汽油、煤油和柴油等轻质油。

(2)催化裂化:在催化剂存在条件下,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。其目的是提高汽油的产量和质量。

(3)石油的裂解:是在更高温度下,深度裂化,以获得短链不饱和链烃为主要成分的石油加工过程。裂解气的主要成分有“三烯”:乙烯、丙烯、异丁烯。

 2、乙烯与乙炔

(1)分子结构

乙烯分子式:C2H4;结构简式:CH2=CH2;所有原子处在同一平面上,各个键之间的夹角120°。  

乙炔分子式:C2H2;结构简式:HC≡CH;所有原子在同一条直线上,各个键之间的夹角180°。

(2)化学性质

①加成反应:有机物分子中双键(或三键)两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。

如:CH2=CH2+HCl     CH3CH2Cl;CH≡CH+HCl     CH2=CHCl

②氧化反应:都可在氧气中燃烧生成二氧化碳和水;都可被KMnO4酸性溶液氧化,使其褪色。

三、煤的综合利用

 1、煤的综合利用

(1)煤的气化和液化

  煤的气化是将煤转化为可燃性气体的过程。如: C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g)

 煤的液化是把煤转化成燃料油、含氧有机物等液态燃料的过程。

(2)煤的干馏:把煤隔绝空气加强热使它分解的过程。主要产品为固体(焦炭)、液体(煤焦油、粗氨水)和气体(焦炉气)。

2、苯

(1)苯的分子结构

  分子式:C6H6;结构简式:    或  ;分子呈平面正六边形结构,各个键之间的夹角120°。苯分子中并无碳碳双键,而是一个介于单、双键之间的特殊的键。

(2)苯的化学性质:易取代,可加成,难氧化(不包括燃烧。苯完全燃烧时生成水和二氧化碳。)

①取代反应:  +Br2       +HBr;  +HNO3          + H2O

②加成反应:   +3H2      

食品中的有机化合物

─C6H5

1、基团和官能团

─C≡C─

  常见基团:有机化合物分子中的原子团。例:-OH、-CH3、-C2H5、        、烃基(-R)等。

常见官能团:反映一类有机化合物共同特性的原子或原子团 。例:         、—OH 、—CHO、

            —COOH、—NH2、—X等 。

注:官能团对有机物的性质起决定作用。

2、醇的重要性质:

物理性质:

(1)乙醇俗称酒精,无色、透明,具有特殊香味的液体,密度比水小,易挥发,能溶解多种无机物和有机物(各举一例) 碘酒(I2的酒精溶液)、药酒等,能跟水任意比互溶。

(2)如何从工业酒精来制取无水酒精:加生石灰,蒸馏 。检验酒精中有水:无水CuSO4。

化学性质:

1、取代反应:乙醇跟金属镁反应的方程式: 2C2H5OH+Mg→ ( C2H5O)2Mg+H2↑。

  2、氧化反应

A、燃烧氧化:C2H5OH+3O2        2CO2+3H2O 现象:淡蓝色火焰(CH4、H2、CO)

B、催化氧化:2CH3CH2OH + O2         2CH3CHO + 2H2O

规律:存在两个及以上α-H的醇氧化得醛,一个α-H的醇氧化得酮,无α-H不氧化。

3、醛

一)、物理性质:

乙醛是一种无色、具有刺激性气味的液体,易挥发,能跟水、有机溶剂等互溶。甲醛在通常情况下是无色、有刺激性气味的有毒气体,易溶于水,35%~40%的甲醛水溶液叫,该溶液具有杀菌和防腐能力,是一种良好的杀菌剂。该变化过程属于:化学变化(变性)。

二)、化学性质:

1)还原反应:(加成反应、加氢反应)

—CHO和—C=O中的C=O双键中的一条键都可以断裂,能与氢气发生加成反应。

写出乙醛在热的镍的作用下与H2发生加成反应的方程式: CH3CHO+H2      CH3CH2OH。

2)氧化反应:

醛具有较强的还原性,能和银氨溶液发生反应被氧化为羧酸,同时得到单质银,此法可用于检验醛基。醛基也可以被弱氧化剂氢氧化铜所氧化,同时氢氧化铜本身被还原成 红 色的 Cu2O 。这是检验醛基的另一种方法。

乙醛在催化剂作用下氧化生成乙酸的方程式:2CH3CHO + O2        2CH3COOH

乙醛与银氨溶液在试管中反应:洁净的试管内壁附着一层光亮如镜的物质。   

在加热至沸腾的情况下乙醛与新制的氢氧化铜反应:有红色沉淀生成

4、羧酸

一)、物理性质:

1、乙酸是一种有强烈刺激性气味的无色液体,当温度低于16.6℃时,乙酸就凝结成像冰一样的晶体,所以无水乙酸,又叫冰醋酸,乙酸易溶于水和有机溶剂 。

二)、化学性质:

1、乙酸的化学性质

1)酸性:CH3COOHCH3COO- + H+

2)酯化反应:醇和酸作用生成酯和水的反应。

规律:酸失羟基醇失氢    

乙酸和乙醇在浓硫酸作用下反应的化学方程式:

CH3COOH + H18OCH2CH3               CH3CO18OC2H5 + H2O

浓硫酸的作用:催化剂、吸水剂。导管为什么不伸入液面以下的原因:防倒吸(因挥发产生的乙酸、乙醇易溶于水)。饱和Na2CO3溶液的作用:除去乙酸,吸收乙醇。降低乙酸乙酯的溶解度,便于分层。如何分离酯:分液 。

5、酯、油脂

一)、物理性质:

酯的密度一般比水小,不溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂。低级酯是具有芳香气味的液体,可用作制备饮料和糖果的水果香料。

油脂是人类的主要食物之一,是由多种高级脂肪酸跟甘油生成的。在通常温度下,呈固态的叫 脂肪,呈液态的叫油;油脂属于酯类,不溶于水,易溶于有机溶剂。工业上根据这一性质,常用有机溶剂来提取植物种子里的油。

二)、化学性质:

1、水解反应

酯在有酸或碱存在的条件下能跟水发生水解反应(取代反应),生成相应的酸和醇。

写出甲酸甲酯在稀硫酸溶液中水解的方程式:HCOOCH3 + H2O          HCOOH + CH3OH

写出硬脂酸甘油酯在NaOH溶液中水解是工业制肥皂的基础,因此该反应又叫皂化反应。

6、糖类

1)、糖类的概念: 多羟基的醛或酮以及能水解生成它们的物质 。

2)、糖的分类 :

       单糖:葡萄糖、果糖

              蔗糖

糖   二糖

            麦牙糖

     多糖   淀粉

            

            纤维素

葡萄糖是一种有甜味、能溶于水的白色晶体。它的分子式: C6H12O6,结构中存在的官能团有:—OH、—CHO,因此葡萄糖兼有醇和醛的性质。葡萄糖可以与银氨溶液反应,也可以与新制的Cu(OH)2发生反应,反应中葡萄糖体现出还原性。

葡萄糖的重要用途能量物质医疗甜味剂制酒精制镜等。

        葡萄糖在一定条件下可转变成酒精,请写出转变的化学方程式:

 C6H12O6        2C2H5OH+2CO2↑

7、蛋白质

(1)蛋白质的组成

蛋白质是一类非常复杂的化合物,由 C、H、O、N、S等元素组成。

(2)蛋白质的性质

蛋白质在酸、碱或酶的作用下能发生水解,水解的最终产物是氨基酸。

向蛋白质溶液中加入某些浓的无机盐溶液后,可以使蛋白质凝聚而从溶液中析出,这种过程叫盐析。该过程是可逆的,利用这个性质,可用来分离、提纯蛋白质。

蛋白质受热达到一定温度或加入铅盐时就会凝结,这种变化叫变性。该变化是不可逆的。除加热以外,紫外线、X射线或强酸、强碱、重金属盐类及一些有机物(如甲醛、酒精、苯甲酸等)均能使蛋白质发生上述变化。

含有苯环的蛋白质遇浓会变黄,NO遇空气变成红棕色,淀粉遇I2变蓝色,Fe3+遇SCN-可形成红色溶液。

8、氨基酸 

1、氨基酸的结构:氨基酸是羧酸分子中H原子被—NH2取代得到的衍生物,分子中含有氨基—NH2和羧基—COOH两种官能团。天然蛋白质水解的产物均为α-氨基酸,α-氨基酸的结构简式可表示为  :

2、氨基酸的主要化学性质 

①氨基酸的两性 氨基酸分子中含有氨基和羧基,通常以两性离子形式存在,能与酸、碱反应生成盐。 如:与碱反应  NH2CH2COOH+NaOH→NH2CH2COO-+Na++H2O  

            与酸反应  NH2CH2COOH+HCl→Cl-+NH3CH2COOH   

②氨基酸的成肽反应 在酸或碱存在的条件下加热,一个氨基酸分子的氨基与另一个氨基酸分子的羧基间脱去一分子水,缩合形成含有肽键的化合物,称为成肽反应。 下载本文

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