Giải Chuyên đề Hóa 11 Bài 8 (Cánh diều): Chế biến dầu mỏ

Giải Chuyên đề Hóa học 11 Bài 8: Chế biến dầu mỏ

Mở đầu trang 52 Chuyên đề Hóa 11: Khí gas, xăng, dầu hoả, sáp (dùng làm đèn cầy) là những sản phẩm thu được từ dầu mỏ. Các chất này được tạo ra từ dầu mỏ như thế nào?

Lời giải:

Các sản phẩm thu được từ quá trình lọc dầu được tách ra khỏi nhau bằng chưng cất phân đoạn theo nhiệt độ sôi của chúng.

I. Các giai đoạn chế biến dầu mỏ

Câu hỏi 1 trang 52 Chuyên đề Hóa 11: Công đoạn nào trong quá trình lọc dầu là quá trình hóa học? Công đoạn nào là quá trình vật lý?

Lời giải:

Quá trình lọc dầu gồm các công đoạn cơ bản sau:

- Tiền xử lý: đây là quá trình vật lý do quá trình này sử dụng các phương pháp như hoà tan, chiết … nhằm loại bỏ muối, nước, các hợp chất chứa sulfur ….

- Chưng cất phân đoạn: đây là quá trình vật lý (chưng cất phân đoạn dầu mỏ trong các tháp chưng cất để thu được các sản phẩm ở các phân đoạn có nhiệt độ sôi khác nhau)

- Cracking và reforming: đây là quá trình hóa học (cracking là quá trình phá vỡ các phân tử alkane mạch dài làm tăng khối lượng xăng; ref

Câu hỏi 2 trang 53 Chuyên đề Hóa 11: Để loại bỏ muối và nước có trong dầu thô, người ta thêm nước vào dầu thô rồi để lắng (có thể cho thêm hóa chất để sự phân tách giữa lớp nước và lớp dầu được thuận lợi hơn).

a) Mục đích của việc thêm nước là gì?

b) Khi để lắng, lớp dầu nằm phía trên hay phía dưới? Vì sao?

c) Phương pháp nào được sử dụng để tách lớp nước và lớp dầu ra khỏi nhau?

Lời giải:

a) Mục đích của việc thêm nước là giúp quá trình phân tách lớp diễn ra thuận lợi để loại bỏ muối, cát, hợp chất chứa sufur … có trong dầu thô.

b) Khi để lắng lớp dầu nằm ở phía trên do dầu thô nhẹ hơn nước và không tan trong nước.

c) Người ta dùng phương pháp lọc để tách nước ra khỏi dầu dựa trên tính thấm ướt lựa chọn các chất lỏng khác nhau của vật liệu. Lọc được ứng dụng trong trường hợp khi nhũ tương đã bị phá nhưng những giọt nước còn giữ ở trạng thái lơ lửng và không bị lắng xuống đáy.

Câu hỏi 3 trang 53 Chuyên đề Hóa 11: Thành phần các hydrocarbon mạch ngắn có trong sản phẩm thu được từ quá trình lọc dầu luôn lớn hơn nhiều so với thành phần của chúng có trong dầu thô. Điều này làm tăng hay giảm giá trị của dầu thô ban đầu? Vì sao?

Lời giải:

Thành phần các hydrocarbon mạch ngắn có trong sản phẩm thu được từ quá trình lọc dầu luôn lớn hơn nhiều so với thành phần của chúng có trong dầu thô. Điều này làm tăng giá trị của dầu thô ban đầu. Vì khi có nhiều các hydrocarbon mạch ngắn hơn sẽ làm tăng khối lượng xăng.

Câu hỏi 4 trang 55 Chuyên đề Hóa 11: Xăng và dầu hỏa là những chất nguyên chất hay là những hỗn hợp? Giải thích.

Lời giải:

- Xăng và dầu hỏa là những hỗn hợp với thành phần chính là các hydrocarbon. Trong đó:

+ Xăng có thành phần chính là các alkane có từ 5 đến 11 nguyên tử C.

+ Dầu hỏa có thành phần chính là các alkane có từ 10 đến 16 nguyên tử C.

II. Các sản phẩm của quá trình chế biến dầu mỏ

Câu hỏi 5 trang 55 Chuyên đề Hóa 11: LPG và xăng là các sản phẩm thu được từ quá trình lọc dầu. Hãy nêu một số ứng dụng của các sản phẩm này trong thực tế.

Lời giải:

- LPG hay khí hoá lỏng được dùng làm nhiên liệu (gas) để đun, nấu, sưởi ấm, thắp sáng … Ngoài ra, còn được dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp hoá dầu.

- Xăng được dùng làm nhiên liệu cho các động cơ ô tô, xe máy…

III. Chỉ số octane của xăng

Vận dụng 1 trang 56 Chuyên đề Hóa 11: Hãy tìm hiểu và giải thích vì sao các hydrocarbon có trong thành phần của LPG (đưa vào bình gas sử dụng trong gia đình) không có mùi nhưng khi bình gas bị rò rỉ hoặc mở khóa bình gas lại thấy có “mùi gas”? Khi bình gas bị rò rỉ cần xử lí thế nào?

Lời giải:

- Khi bình gas bị rò rỉ có thể gây cháy, nổ rất nguy hiểm, do đó nhà sản xuất đã pha trộn thêm chất tạo mùi đặc trưng để giúp phát hiện khí gas khi xảy ra rò rỉ. Đó chính là lí do các hydrocarbon có trong thành phần của LPG (đưa vào bình gas sử dụng trong gia đình) không có mùi nhưng khi bình gas bị rò rỉ hoặc mở khóa bình gas lại thấy có ^“mùi gas^”.

- Cách xử lí khi bình gas bị rò rỉ: Khi thấy có “mùi gas” báo hiệu có gas rò rỉ, tuyệt đối không tạo ra tia lửa điện như bật lửa, bật công tắc đèn…; khoá van bình gas; mở cửa cho thông thoáng sau đó tìm vị trí rò rỉ. Không nên dùng tay trần để tìm vị trí gas rò rỉ mà cần dùng giẻ (khăn) ướt thấm nước xà phòng để tìm. Khi phát hiện ra vị trí rò rỉ thì dùng băng keo quấn lại, di chuyển bình 

Vận dụng 2 trang 57 Chuyên đề Hóa 11: Gia đình em đã áp dụng những biện pháp nào để sử dụng nhiên liệu an toàn, hiệu quả, thân thiện với môi trường?

Lời giải:

Các biện pháp có thể áp dụng tại gia đình để sử dụng nhiên liệu an toàn, hiệu quả thân thiện môi trường:

- Sử dụng xăng, dầu tương thích với động cơ.

- Sử dụng các phương tiện đạt yêu cầu chất lượng theo tiêu chí của cục đăng kiểm, không sử dụng các phương tiện quá cũ, không đảm bảo yêu cầu khi đăng kiểm.

- Khi đun nấu cần duy trì các điều kiện thuận lợi cho sự cháy: cung cấp đủ không khí, tăng diện tích tiếp xúc giữa nhiên liệu và không khí. Ngoài ra, cần điều chỉnh lượng nhiên liệu để duy trì sự cháy ở mức độ cần thiết, phù hợp với nhu cầu sử dụng.

- Tăng cường sử dụng những nhiên liệu có thể tái tạo, ít ảnh hưởng đến môi trường và sức khoẻ con người như xăng sinh học E₅; E₁₀ …

Bài tập (trang 58)

Bài 1 trang 58 Chuyên đề Hóa 11: Phân đoạn dầu mỏ là gì? Kể tên một số phân đoạn chủ yếu trong quá trình lọc dầu và ứng dụng của mỗi phân đoạn này?

Lời giải:

Phân đoạn dầu mỏ là quá trình phân tách và chế biến dầu thô (dầu vừa khai thác từ giếng dầu) thành các hợp chất hydrocarbon hữu ích.

Một số phân đoạn chủ yếu trong quá trình lọc dầu:

- Tiền xử lí: nhằm loại bỏ muối, nước, các hợp chất chứa sulfur và các thành phần không mong muốn khác chứa trong dầu thô.

- Chưng cất phân đoạn: các hydrocarbon có trong dầu thô được tách ra ở các phân đoạn khác nhau (LPG, xăng, dầu, dầu cặn …) dựa trên nhiệt độ sôi của chúng.

- Cracking: nhằm tăng khối lượng xăng.

- Reforming: làm tăng chất lượng xăng.

Bài 2 trang 58 Chuyên đề Hóa 11: Người ta sử dụng giải pháp nào để tăng hàm lượng các hydrocacbon mạch ngắn (xăng) trong sản phẩm chưng cất dầu mỏ so với thành phần các chất có trong dầu thô ban đầu? Viết công thức phân tử của một số sản phẩm tạo thành khi decane (C₁₀H₂₂) được xử lí theo phương pháp này?

Lời giải:

Phương pháp để tăng hàm lượng các hydrocacbon mạch ngắn (xăng) trong sản phẩm chưng cất dầu mỏ: Cracking.

Một số sản phẩm tạo thành khi decane (C₁₀H₂₂) được xử lí theo phương pháp này: C₅H₁₀; C₅H₁₂; C₆H₁₄; C₄H₈ …

Bài 3 trang 58 Chuyên đề Hóa 11: Cracking dodecane (C₁₂H₂₆) có trong thành phần của dầu mỏ thu được ethene và các hydrocarbon mạch ngắn.

a) Vì sao hydrocarbon mạch ngắn nhận được không nhất thiết phải là decane?

b) Vì sao phản ứng tạo ethene và các hydrocarbon mạch ngắn từ dodecane lại phải thực hiện trong bình kín, trong điều kiện không có không khí?

Lời giải:

a) Hydrocarbon mạch ngắn nhận được không nhất thiết phải là decane. Vì trong quá trình carcking, decane sinh ra có thể tiếp tục bị cracking tạo các hydrocarbon mạch ngắn hơn.

b) Vì quá trình cracking dodecane diễn ra ở nhiệt độ cao, khi có không khí các hydrocarbon tiếp xúc với oxygen (trong không khí) dẫn đến phản ứng cháy, nổ.

Bài 4 trang 58 Chuyên đề Hóa 11: Những quá trình nào sau đây làm thay đổi thành phần hydrocarbon sau quá trình lọc dầu?

a) Quá trình tiền xử lí và quá trình chưng cất.

b) Quá trình tiền xử lí và quá trình reforming.

c) Quá trình cracking và quá trình reforming.

d) Quá trình chưng cất và quá trình cracking.

Lời giải:

Quá trình làm thay đổi thành phần hydrocarbon sau quá trình lọc dầu: c) Quá trình cracking và quá trình reforming.

- Quá trình cracking là quá trình phá vỡ các phân tử alkane mạch dài thành các hydrocarbon (alkane, alkene) mạch ngắn hơn.

- Quá trình reforming là quá trình sắp xếp lại mạch hydrocarbon để tạo ra nhiều hydrocarbon mạch nhánh.

Xem thêm các bài giải Chuyên đề học tập Hóa học lớp 11 Cánh diều hay, chi tiết khác: