1.石油化工
(1)石油的成分
石油不是一种单纯的化合物,它主要是烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物,大部分是液态烃,同时在液态烃里溶有气态和固态烃。
(2)石油的炼制
①分馏。是利用石油混合物中各组分沸点的不同,用加热蒸发使各组分气化后,分步冷凝,经常压和减压两阶段分馏,分别得到不同沸点范围的馏分(溶剂油、汽油、煤油、柴油、润滑油、凡士林、石蜡等)。石油分馏得到的汽油中不含不饱和烃,叫直馏汽油。
②裂化。是在高温或催化剂作用下,使含碳原子个数的大分子碳链断裂,生成符合汽油成分的小分子碳链烃的过程。目的是为了得到作为能源用的燃料油——以汽油为主。这种汽油含大量的不饱和烃,叫裂化汽油。
(3)石化生产
①裂解。是利用比裂化更高的温度,使大分子碳链断裂成短链的气态不饱和烃,提供有机化工原料,也称为高温裂解。主要产物是乙烯、丙烯、丁二烯,生产中称为“三烯”。
②重整。是把汽油的直链烃在催化剂的作用下调整结构,使其转化为芳香烃和具有支链的烃。一方面是提高汽油的质量、更重要的另一方面是制得芳香烃,提供有机化工原料,主要产物有苯、甲苯、二甲苯,生产中称为“三苯”。
2.煤炭化工(也称为焦化工业)
(1)煤的成分
煤是由无机物和有机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,同时含少量氢、氧、硫、氮、磷等元素。煤是工业上获得芳香烃的主要原料。
(2)煤的干馏。是煤隔绝空气加强热使其分解的化学过程。干馏的固体产物焦炭也是重要化学合成的工业原料。液体产物中的煤焦油中可分离出若干芳香族化合物:苯、甲苯、二甲苯、酚、萘等。另一液体产物粗氨水,除生产化肥之外,分离出的氨气也是化工原料。
3.其他:
(1)以石油和焦炭为原料生产碳化钙(电石),再用碳化钙制乙炔,提供有机合成的原料气,有关反应为:
CaCO3 CaO+CO2
CaO+3C CaC2+CO
CaC2+2H2O===CH≡CH↑+Ca(OH)2
(2)以天然气为原料,经净化得到甲烷,提供基本化学工业原料。
(九)有机化学的定量计算
在有机化学中,定量计算的内容包括:
1.根据反应的化学方程式,计算又关反应物和生成物的量。这类定量计算问题与无机化学的化学计算是完全相同的,同样有涉及不纯物的计算;涉及过量物的判断;用差量法计算;尽量用反应中物质量关系式计算等。这样的化学基本计算题目类型、解题途径和解题技巧在有机计算中并无异样。
2.根据反应中涉及的有关物质的量值,若已知该有机物的分子量,则可判断有机物分子中官能团的数目;若已知有机物分子中官能团的数目,又可计算该有机物的分子量。例如Ag某多元醇CnH2n+2Om(即分子中的—OH基个数为m)跟足量金属钠完全反应后,生成H2Bg。当设CnH2n+2Om的分子量为M时,有如下的计算过程:
得到:M∶A=m∶B
类有机计算的基本模式。
3.通过定量计算判断有机物的分子组成。这是有机定量计算中最主要的内容。它的常见题目类型有如下几种:
(1)已知有机物中组成元素的质量分数和化学式式量,求有机物的化学式。这类题的解题思路和具体过程可表示如下:
此类题的解题过程中,有时所得的实验式就是该有机物的化学式,题中就无需再给出化学式式量,仅根据元素质量比就可求得化学式。
【例】某烃的含氧衍生物中含碳37.5%,含氢12.5%。该有机物的化学式为_______。
解:该有机物中含O=(100-37.5-12.5)%
∴ 实验式为CH4O
∵ 此实验式中原子个数同时扩大倍数时,所得的分子组成(如C2H8O2)不存在。
∴ 此有机物化学式(分子式)就是CH4O。
(2)已知有机物的分子组成通式和化学式式量,求有机物的化学式。
实际是利用化学式式量,确定有机物分子组成通式中的n值,从而得到化学式。
(3)利用有机物燃烧的反应通式,和其中有关物质的数值,求有机物的化学式。
这类题的解题过程中,当设有机物的化学式为CxHyOz,得到它燃烧时的反应通式为:
根据此燃烧反应通式各物质间的量关系,和燃烧过程中有关物质间的量关系,求得x、y、z的数值,从而确定该有机物的化学式。在这一类题型的题目中,由于已知数据的差异,题目又存在若干子类型。如若给出某烃的含氧衍生物0.1mol完全燃烧生成CO2 4.48L(标准状况)和5.4g H2O。因为标准状况下 4.48L CO2为0.2mol,5.4g H2O为0.3mol。根据
=2,y=6。此时,该有机物表示为C2H6Oz。若再求其中的z值,则需在上述题中已知数据的基础上,再给出下列条件中的一种,即可得到z值,从而确定该有机物的化学式。
①又知消耗O2 6.72L(标准状况)。即1molCxHyOz消耗O23mol,得到:
②若又给出有机物的分子量为46;或是该有机物分子中原子个数为9;或是该有机物分子中的核外电子总数为26,可分别得到:12x+y+16=46;x+y+z=9和6x+y+8z=26。当x=2,y=6时,均可得z=1。
③若题中又给出反应后混合物增加0.1mol。即1mol该有机物燃烧,
以上各种情况,都可通过不同的途径最终求得z=1,确定该烃的含氧衍生物的化学式为C2H6O。