- Giải Hóa Học Lớp 11
- Sách giáo khoa hóa học lớp 11
- Giải Sách Bài Tập Hóa Lớp 11
- Sách Giáo Viên Hóa Học Lớp 11
- Sách Giáo Viên Hóa Học Lớp 11 Nâng Cao
- Giải Hóa Học Lớp 11 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Hóa Học Lớp 11
- Sách Bài Tập Hóa Học Lớp 11 Nâng Cao
Biết thành phần, tính chất và tầm quan trọng của dầu mỏ, khí thiên nhiên và than mỏ, dầu mỏ, chế hoá dầu mỏ và chưng khô than mỏ. Hiếu tầm quan trọng của lọc – hoá dầu đối với nền kinh tế. Trạng thái thiên nhiên và tính chất vật lí Dầu mỏ là một hỗn hợp lỏng, sánh, màu nâu đen, có mùi đặc trưng, nhẹ hơn nước và không tan trong nước. Dầu mỏ được khai thác từ các mỏ dầu dưới lòng đất (trong lục địa cũng như ngoài thềm lục địa).2. Thành phần hoá học Dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp gồm hàng trăm hiđrocacbon thuộc các loại ankan, Xicloankan, aren (hiđrocacbon thơm). Ngoài hiđrocacbon ra, trong dầu mỏ còn có một lượng nhỏ các chất hữu cơ chứa oxi, nitơ, lưu huỳnh và vết các chất vô cơ. Dầu ở các mỏ khác nhau thường có thành phần các loại hiđrocacbon và các tạp chất rất khác nhau nhưng về thành phần nguyên tố thì thường như sau:83 – 87% C. 11 – 14% H, 0,01 –7%. S, 0,01 – 7% O, 0,01 – 2% N, các kim loại nặng vào khoảng phần triệu đến phần vạn. Dầu mỏ của ta khai thác ở thềm lục địa phía Nam ở thể sánh đặc, chứa nhiều ankan cao (parafin) và có ít hợp chất chứa lưu huỳnh (lưu huỳnh có trong nhiên liệu sẽ gây hại cho động cơ).197II – CHUNG CẤT DÂU MÖ 1. Chưng cất dưới áp suất thường a) Chưng cất phân đoạn trong phòng thí nghiệm Để phân tách các chất có nhiệt độ sôi khác nhau không nhiều, người ta dùng phương pháp chưng cất phân đoạn (hình 74). C} cột cất phân đoạn, hỗn hợp hơi càng lên cao càng giàu hợp phần có nhiệt độ sôi thấp, vì hợp phần có nhiệt độ sôi cao đã bị ngưng đọng dần từ dưới lên. b) Chưng cất phân đoạn dầu mỏHình 74, Chưng cất phân đoạnDầu khai thác từ mò lên gọi là dầu ‘ಕ್ಷ್ thô. Dầu thô sau khi sơ chế loại bỏ nước, muối, được chưng cất ở áp suất thường trong các tháp chưng cất phân đoạn liên tục cao vài chục mét (hình 7.5). Nhờ vậy, người ta tách được những phân đoạn dầu có nhiệt độ sôi khác nhau (bảng 7.2 và hình 7.6). Các phân đoạn đó được đưa đi sử dụng hoặc được chế biến tiếp.Bảng 72. Các phân đoạn chung cất dấu mỏ ở áp suất thưởngSố nguyên tử C . . . . . Nhiệt độsỏi trong phân tử Hướng xứ II tiếp theo 1-10 Chưng cấtáp suất cao, tách phân đoạn Co-C2, Ca-C4 < 180°CPhân đoạn khí và xăng 1 khỏi phân đoạn lỏng (Ce-Co)170-270°C 10-16 Tách tạp chất chứa S, dùng làm nhiên liệu phản Phân đoạn dầu hoả lực, nhiên liệu thắp sáng, đun nấu,... 1 1 Tách tạp chất chứa S, dùng làm nhiên liệu cho 250 - 350ᎤᏟ - Phân đoạn dầu điêzen || động cơ điêzen 2 - o 350 - 400ᎾᏟ Phân đoạn dầu nhờn Sản xuất dầu nhờn, làm nguyên liệu cho Crăckinh 400°C > 30 Chưng cất áp suất thấp lấy nguyên liệu cho Cặn mazut crăckinh, dầu nhờn, parafin, nhựa rải đường198 2. Chung cất dưới áp suất caoPhân đoạn sôi ở nhiệt độ <180°C (hình 7.6) được chung cất іёр ӑр ất cao. Nhờ ch A áp Acao, người ta tách được phân đoạn Cr-C2, Ca-C4 dùng làm nhiên liệu khí hoặc khí hoá lỏng hoặc dẫn sang nhà máy sản xuất hoá chất. Phân đoạn lỏng (Cs-C6) gọi là ete dầu hoả được dùng làm dung môi hoặc nguyên liệu cho nhà máy hoá chất. Phân đoạn | (C6-C10) là xăng, nhưng thường có chất lượng thấp nên phải qua chế hoá bằng phương pháp rifomình.3. Chumg cất dưới áp suất thấpPhần còn lại sau khi chưng cất ở áp suất thường (có thể chiếm tới 40 % dầu thô) là một hỗn hợp nhớt đặc, màu đen, gọi là cặn mazut. Khi chưng cất cặn mazut dưới áp suất thấp, ngoài phân đoạn linh động hơn dùng cho cräckinh người ta thu được dầu nhờn (để bôi trơn máy), vazơlin và parafin (dùng trong y dược, dùng làm nến,...). Cặn đen còn lại gọi là atphan dùng để rải đường.Tất cả quá trình chưng cất dầu mỏ để tách lấy các sản phẩm như trình bày ở trêndầu".Hình 7.5. Ảnh một nhà máy tinh cất dầu mỏđược gọi là tinh cất, hoặc thông thường còn gọi là "lọc dầu- CHÊ BIÊN DÂU MÖ BẢNG PHƯONG PHÁP HOÁ HOC Chế biến dầu mỏ bằng phương pháp hoá học (nói gọn là chế hoá dầu mỏ) là biến đổi cấu tạo hoá học các hiđrocacbon của dầu mỏ. Chế hoá dầu mỏ nhằm hai mục đích sau. - Đáp ứng nhu cầu về số lượng, chất lượng xăng làm nhiên liệu. Chất lượng của xăng được đo bằng chỉ số octan'. Chỉ số octan càng cao thì xăng càng tốt. Thực nghiệm cho thấy chỉ số octan của hiđrocacbon giảm theo trật tự sau :Aren > Anken có nhánh > Ankan có nhánh > Xicloankan có nhánh > > Anken không nhánh > Xicloankan không nhánh > Ankan không nhánh.(*). Chỉ số octan được quy ước như sau : 2,2,4-trimetylpentan (thường gọi là isooctan) có khảnổ kém nhất được coi là có chỉ số octan bằng 0. Một mẫu xăng nếu có khả năng chống kích nổ tương đương với a% isooctan và (100 – a)% heptan (về thể tích) thì được coi là có chỉ số octan bằnga. Thí dụ xăng tương đương với hỗn hợp 1:1 (về thể tích) isooctan : heptan được coi là có chỉ số octan bằng 50. Xãng cho môtô, tắc xi,… cần có chỉ số octan khoảng 85-95.199 – Đáp ứng nhu cầu về nguyên liệu cho công nghiệp hoá chất: Công nghiệp hoá chất cần nhiều anken, aren để tổng hợp ra polime và các hoá phẩm khác mà trong thành phần của dầu mỏ không có anken, thường có rất ít aren nhẹ. Hai phương pháp chủ yếu chế hoá dầu mỏ là rifominh và crăckinh1. Rifominh Xăng thu được từ chưng cất dầu mỏ chứa chủ yếu là những ankan không nhánh vì vậy có chỉ số octan thấp. Để tăng chỉ số octan, người ta dùng phương pháp rifominh. Rifominh là quá trình dùng xúc tác và nhiệt biến đổi cấu trúc của hidrocacbon từ không phân nhánh thành phân nhánh, từ không thơm thành thơm,Trong quá trình rifominh xảy ra 3 loại phản ứng chủ yếu sau:• Chuyển ankan mạch thẳng (CH3)2CHCH2CH(CH), thành ankan mạch nhánh và CH3CH2)2CHạAicloankan : heptan O CH + H. • Tách hiđro chuyển xicloankan xt,Thành aren : O —- O + 3H,Tách hiđro chuyển ank CH o II aC:n nuaro Chuyen an Kan CH(CH2)CH xt, O 3. + 4H. thành aren :RIFOMINH Xăng : C5 = C+1 (gồm chủ yếu ankan có nhánh, xicloa9 500 °C, 20-40 atm nkan và aren nên chỉ số octan cao hơn) Pl. Pd, NiN(trên chất mang là benzen (C2H6), toluen (CH2C2H5) c. – nhôm silicat) xilen (CH.).C.H.), stiren (CH2-CHC.H.)2. Crackinh Cräckinh là quá trình bẻ gãy phân tử hiđrocacbon mạch dài thành các phân tử hiđrocacbon mạch ngắn hơn nhờ tác dụng của nhiệt (cräckinh nhiệt) hoặc của xúc tác và nhiệt (cräckinh Xúc tác). Thí dụ : CH34 – Cle n H:4-2m + CnH2n (m = 2 -16)a) Crackinh nhiệt Cräckinh nhiệt thực hiện ở nhiệt độ trên 700 – 900°C chủ yếu nhằm tạo raeten, propen, buten và penten dùng làm monome để sản xuất polime.200CRACKINH NHIÊTCH3(CH2CH3 700 – 900 °C N 15% 40% 20% C2H6 + C3H8 + C4H8 + C4H10 +b) Cräckinh xúc tácCH CH=CH CH-CH=CH+ C Hot CH+ CH2 + H2.Crăckinh xúc tác chủ yếu nhằm chuyển hiđrocacbon mạch dài của các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao thành xăng nhiên liệu.CRACKINH XÚC TÁCC – C 400 – 450 °C 21 35 Aluminosilicat (75-90% SiO2, Ε)10 – 25% AlO3) + HFKhi Cräckinh : C4 – C4 Xăng: Cg – Cú, hàm lượng ankan có nhánh, xicloankan và aren cao nên chỉ só octan cao.Kerosen : Cao – Cile và điêzen.: Ce-C24Kết luận : Chế biến dầu mỏ bao gồm chưng cất dầu mỏ và chế biến bằng phương pháp hoá học. Sơ đồ chế biến dầu mỏ thành các sản phẩm được mô tảỞ hình 7.6.+ Nhiên liệu khi Khí hoá lỏng凹 Chưng cất dưới áp suaticao | – 80°C Xän (anဇ္ဈ Rifominn 180°C |-Aé4)|f\\ -1,4 Dầu hoả 220°C Tách tạp chất 260°C. A. * \={H Dầu điêzen ||chứa lưu huỳnh 300°C – 340°C / N E **=”-1 Dẫu nhờn 380°C L二 s è 23 Cchungat duo |-8 crackinh áp suất Chưng cất duon apsuất thấp | Nhựa đường (Alphan)Hình 76. Sơ đồ chưng cất chế hoá và Ứng dụng của dầu mỏ B. KHÍ MỞ DÂU VẢ KHÍTHIÊN NHIÊN|-THANH PHÂN KHÍ MÔ DÂU VA KHí THIÊN NHIÊN• Khí mỏ dầu còn gọi làkhí đồng hành. Khí mỏ. Các hợp phần Khoảng % thế tíchdầu có trong các mỏ Khí mỏ dầu Khí thiên nhiên dầu. Khí thiên nhiên là Metan | 50 70 70-95 :* **” Ean 1-20 12-8 • Thành phản của khí Propan |-11 – 2 mỏ dầu và khí thiên | Butan -4 — 1 nhiên ở Các mỏ khác . Pentan (khí) -2 – 1 nhau dao động như các || N. H. H.S. He, CO2. – 12 4 – 20số liệu ở bảng bên. II – CHEBIÊN, ÚNG DUNG CỦA KHÍ MÖ DÂU VA KHÍ THIÊN NHIÊN CHÊ BIÊN KHÍ. CH4 : dùng cho nhà máy điện, sứ, đạm, sảnLoại bỏ H2S ロ> xuất ancol metylic, anđehit fomic,… Ném C2He: điều chế etilen để sản xuất nhựa PEKhí mỏ dầu Khí thiên nhiênVà làm lạnh ロ> CạHạ, C4H10 : khí hoá lỏng (gas) dùng làm3. nhiên liệu cho công nghiệp, đời sống.C. THAN MÓ Trong các loại than mỏ (than gầy, than béo, than bùn,…) hiện nay chỉ có than béo (than mỡ) được dùng để chế than cốc và cung cấp một lượng nhỏ hiđrocacbon.| – CHUNG KHÔ THAN BÉ0Khi lò cốc : 65% H2, 35% CH4, CO2. CO, C2H6 N2, … dùng làm nhiên liệu Lớp nước + NH3: dùng làm phân đạm LỞp nhựa: gọi là nhựa than đáThan cốc dùng cho luyện kim II – CHUNG CÁT NHUA THAN DÁ Nhựa than đá đem chưng cất sẽ thu được các hiđrocacbon thơm, dị vòng thơm và các dẫn xuất của chúng. Thí dụ, ở các khoảng nhiệt độ tăng dần sẽ thu được các phân đoạn sau : Phân đoạn sôi ở 80 – 170°C, gọi là dầu nhẹ, chứa benzen, toluen, xilen,… Phân đoạn sôi ở 170–230°C, gọi là dầu trung, chứa naphtalen, phenol, piriđin,… Phân đoạn sôi ở 230 – 270°C, gọi là dấu nặng, chứa crezol, Xilenol, quinolin,… Cặn còn lại là hắc ín dùng để rải đường.BẢI TÂP1. Hãy nêu tính chất vật lí, thành phần và tầm quan trọng của dầu mỏ, 2. Chọn câu đúng trong các câu sau : A. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chỉ lọc bỏ các tạp chất có trong dầu mỏ, B. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chỉ sản xuất xăng dầu. C. Nhà máy “lọc dầu” là nhà máy chế biến dầu mỏ thành các sản phẩm khác nhau. D. Sản phẩm của nhà máy “lọc dầu” đều là các chất lỏng. Hãy trình bày sơ lược về chưng cất dầu mỏ dưới áp suất thường (tên phân đoạn, số nguyên tử cacbon trong phân đoạn, ứng dụng của phân đoạn). Vì sao đối với phân đoạn sôi < 180°C cần phải chưng cất tiếp dưới áp suất cao, còn với phân đoạn sôi > 350°C cần phải chưng cất tiếp dưới áp suất thấp ? Rifominh là gì ? Mục đích của rifominh ? Cho thí dụ minh hoạ. Hãy điền vào bảng so sánh Crăckinh nhiệt và Cräckinh xúc tác sau:3.4.Cräckinh nhiệt Oräckinh xÚo tảo Mục đích chủ yếu Điều kiện tiến hànhSản phẩm chủ yếu (tên, đặc điểm cấu tạo, ứng dụng)Sản phẩm khác (tên, đặc điểm cấu tạo, ứng dụng)7.8.Dầu mỏ khai thác ở thềm lục địa phía Nam có đặc điểm là nhiều ankan mạch dài và hàm lượng S rất thấp. Các nhận định sau đúng hay sai: a). Dễ vận chuyển theo đường ống. b) Chưng cất phân đoạn sẽ thu được xăng chất lượng cao. c) Crăckinh nhiệt sẽ thu được xăng với chất lượng cao. d) Làm nguyên liệu cho Crăckinh, rifominh tốt vì chứa ít S.- Hãy chọn nguyên liệu (phân đoạn nào, tg) và phương pháp (Chưng cất, Crăckinh nhiệt,Crăckinh xúc tác) thích hợp cho các mục đích ghi trong bảng sau : Mục đích Nguyên liệu Phương pháp Xăng cho môtô, tăc xi Nhiên liệu cho máy bay phản lực Nhiên liệu cho động cơ điêzen Etilen, propilenHỗn hợp benzen, toluen, xilenkhí lò Cốc b). Nhựa than đá là gì, có công dụng như thế nào ?- a). Hãy nêu thành phần và ứng dụng của khí dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí Crăckinh và10. Một loại xăng có thành phần về khối lượng như sau: hexan 43,0%, heptan 49,5%,pentan 1,80%, còn lại là octan. Hãy tính xem cần phải hỗn hợp 1,0 g xăng đó tối thiểu với bao nhiêu lít không khí (đkto) để đảm bảo sự cháy được hoàn toàn và khi đó tạo ra bao nhiêu lít CO2.11. Bảng dưới đây cho biết một số đặc tính hoá lí của 3 loại khí hoá lỏng thương phẩm(chứa trong các bình GAS):Đặc tính Propagas Butagas Propa – butagas Khối lượng (%): etan 17 O,O O,O propan 96.8 0,4 515 butan 15 99.4 47.5 pentan O,O 0.2 10 D, g/cm3 (15°C) 0,507 0,580 0,541 Áp suất hơi, kg/cmo (40°C) 13,5 3.2 9.2Hãy giải thích sự biến đổi khối lượng riêng, áp suất hơi từ loại “gas” này sang loại “gas” khác. Hãy tính nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1,0 kg mỗi loại “gas” kể trên và cho nhận xét. Biết rằng nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol etan, propan, butan, pentan lần lượt bằng 1560, 2219, 2877, 3536 kJ. C)”. Nhiệt toả ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 mol metan, etilen, axetilen lần lượt bằng 890, 1410, 1300 kJ. Vì sao người ta dùng :112 ܓܝ-ܓܝ – A – A . . . ܔܢ ܓܝܚ- ܐܝܢ ܓܝ ܢܚܶܣܛܝ Lܬܝ ܚܓܝ ܢܩ ܓܠܐܝ .` etan, etilen hoặc metan ?ܐܚܝMột đoạn đường ống dẫn khí ở Nhà máy kh|Dinh C