為甚麼原油對我們這麼重要？原油是怎樣形成的？它含有甚麼...

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第四十一章現代物料及原油

學習要點

• 為甚麼原油對我們這麼重要？

41.2 原油41.2 原油

• 原油是怎樣形成的？它含有甚麼成分？

• 分子是甚麼？怎樣以化學式表示元素及化合物？

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學習要點

• 原油的分餾

41.2 原油41.2 原油

• 不同原油餾分的主要用途

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A 原油的重要性

閱讀下圖中小保和家人的討論。

原油價格急升，航空公司因而增收燃油附加費。

熱身燃料、塑膠製品及原油熱身燃料、塑膠製品及原油

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爸爸，為甚麼原油價格會影響燃油附加費呢？

A 原油的重要性熱身燃料、塑膠製品及原油熱身燃料、塑膠製品及原油

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因為飛機的燃料是源自原油的。


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我知道製造塑膠的原料也是源自原油的，那麼塑膠的價格亦會因而受影響嗎？


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1. 哪些種類的燃料是源自原油的？

2. 為甚麼原油對我們那麼重要？


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原油

汽油柴油石油氣煤油

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清潔劑塑膠產品油漆

原油

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價格

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B 原油的形成

原油又稱為石油，是一種黑色、黏滯性高及帶刺鼻氣味的液體

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海洋動植物死後沉到海底。

1

B 原油的形成

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殘骸被沙和泥層覆蓋着，沙泥層隨年月積厚，部分會逐漸轉化為岩石。

2

B 原油的形成

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最後，在高溫、高壓和細菌的作用下，這些殘骸慢慢轉化成原油，同時產生了天然氣。

3

B 原油的形成

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B 原油的形成

如何開採原油

搭建原油鑽塔把原油從海底泵上來使用。

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B 原油的形成

如何輸送原油

運油輪輸油管

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B 原油的形成

如何為原油進行加工

煉油廠

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• 原油是世界上最重要的天然資源之一。多種燃料及塑膠都是源自原油的。

摘要

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• 原油是由數百萬年前的海洋動植物殘骸形成的。

摘要

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細讀下文，然後回答問題。

墨西哥灣原油洩漏事故

2010 年4 月20 日，墨西哥灣一座原油鑽塔起火及發生爆炸。爆炸引致大量原油洩漏，原油沿墨西哥灣海岸蔓延。這是美國史上最嚴重的海上漏油事故。

墨西哥灣鑽油塔爆炸導致生態大災難

活動 41.2

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原油鑽塔爆炸導致十一人喪生及十七人受傷。爆炸所引發的漏油事故不單破壞海洋及野生生態環境，亦嚴重影響區內漁業及旅遊業。

活動 41.2

全身沾滿油污的海鳥

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活動 41.2

原油公司嘗試在洩漏原油的油井上安裝一個堵漏蓋，以圖將從油井漏出的大部分原油和天然氣抽回海面上接應的油輪。


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可是安裝工程需時，直至7 月15 日才告完成。在成功安裝堵漏蓋前，當局估計每天從油井漏出的原油多達八千四百立方米，體積超過三個標準泳池！

活動 41.2


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1. 試簡述漏油事故怎樣破壞海洋及野生生態環境。

2. 試在互聯網上搜尋更多有關墨西哥灣漏油事故的資料，例如：

• 當局採取甚麼措施以防止油污進一步擴散；

• 漏油事故所引發的其他後果。把你搜尋到的資料與同學分享。

活動 41.2

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C 原油的成分

原油的主要成分是碳氫化合物。

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碳氫化合物以分子的形式存在

氫碳

C 原油的成分

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某些元素或化合物的原子會組成細小的單位，稱為分子。

1. 元素和化合物的分子

C 原油的成分

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元素的分子只含一種原子。


C 原油的成分

氫原子

氫分子模型

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C 原油的成分


氧原子

氧分子模型

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C 原油的成分


硫分子模型

硫原子

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化合物的分子含有不同種類的原子。


C 原油的成分

氧原子

氫原子

水分子模型

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1. 元素和化合物的分子化合物的分子含有不同種類的原子。

C 原油的成分

氧原子

碳原子

二氧化碳分子模型

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C 原油的成分

分子可以用化學式來表示。

H2O H2

一個氫分子含有兩個氫原子

一個水分子含有兩個氫原子和一個氧原子

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分子的化學式

試根據下圖顯示的分子模型，在表中填上正確的答案。

(提示：碳、氫、氮和氧的化學符號分別是C、H、N 及O)

活動 41.3

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分子分子含有哪種原子？

氮分子

活動 41.3

氮原子氮原子

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活動 41.3

分子

氮分子

氮原子

元素

元素還是化合物的分子？

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活動 41.3

分子

氮分子

氮原子

分子的化學式是甚麼？

N2

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氫原子

氮原子


氨分子

活動 41.3

氮、氫原子

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氫原子

氮原子

分子

氨分子

活動 41.3


化合物

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氫原子

氮原子

分子

氨分子

活動 41.3


NH3

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氫原子氧原子

碳原子

活動 41.3


乙醇分子

碳、氫、氧原子

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活動 41.3

氫原子氧原子

碳原子

分子

乙醇分子

化合物


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活動 41.3

氫原子氧原子

碳原子

分子

乙醇分子


C2H6O/ C2H5OH

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葡萄糖分子

碳原子氫原子

氧原子

活動 41.3

碳、氫、氧原子

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活動 41.3

分子

葡萄糖分子

碳原子氫原子

氧原子


化合物

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活動 41.3

分子

葡萄糖分子

碳原子氫原子

氧原子


C6H12O6

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• 某些元素或化合物的原子會組成細小的單位，稱為分子。

摘要

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摘要

• 元素的分子含有_____________ (一種/ 不同種類的) 原子；而化合物的分子則含有 _____________ (一種/ 不同種類的) 原子。

一種

不同種類的

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摘要

• 分子可以用 _____________來表示，它列出分子中各原子的種類和數量。

化學式

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C 原油的成分2. 原油內的分子

原油的主要成分是碳氫化合物。

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2. 原油內的分子

C 原油的成分

分子含有不同數量的碳原子和氫原子

分子的大小各有不同

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碳氫化合物甲烷

化學式 CH4

分子模型碳原子

氫原子

C 原油的成分

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碳氫化合物乙烷

化學式 C2H6

分子模型

C 原油的成分

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碳氫化合物丙烷

化學式 C3H8

分子模型

C 原油的成分

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碳氫化合物丁烷

化學式 C4H10

分子模型

C 原油的成分

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• 原油是一種混合物，含有多種不同的 ________________。

摘要

碳氫化合物

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摘要

• 不同的碳氫化合物分子含有不同數量的碳原子和氫原子，因此它們的大小各有不同。

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雖然原油可透過燃燒釋出熱能，但它並不適宜直接用作燃料。你知道箇中原因嗎？

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燃燒原油

實驗 41.1

目的: 探究原油的外觀和直接燃燒的情形

安全措施：原油含有可能致癌的物質，進行實驗時必須戴上安全

眼鏡及保護性膠手套。若皮膚沾上原油，應立即以清潔劑徹底清洗。在煙櫥內進行實驗。

(示範實驗)

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所需儀器及材料：

滴管 1蒸發皿 1防火墊 1木條 1原油 5 cm3保護性膠手套 1 對火柴 1 盒

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1. 把蒸發皿放在防火墊上，用滴管把4 至5 滴原油加在蒸發皿中。

原油是甚麼顏色的？____________________________________________________________________

滴管

原油

蒸發皿

黑色

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2. 輕輕傾斜蒸發皿。

原油容易流動嗎？____________________________________________________________________

不容易

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3. 用燃燒中的木條燃點原油。

安全措施：原油是易燃的，必須小心處理。

(a) 你觀察到甚麼？_______________________________________________________________________________________

燃燒中的木條

原油燃燒時產生黃色的火焰和大量黑煙。

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3. (b) 你認為原油是一種優質燃料嗎？為甚麼？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

不是，因為它燃燒時會產生大量灰燼( 黑煙 )。

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原油

D 提煉原油1. 提煉原油的重要性

黑煙污染物

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1. 提煉原油的重要性

D 提煉原油

原油

各種分開的碳氫化合物

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1. 提煉原油的重要性

D 提煉原油

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2. 原油的分餾

D 提煉原油

分子較小

分子較大

低熔點

高熔點

根據沸點的差異，可以把原油中不同的碳氫化合物分開，這種方法稱為分餾法，而經分餾法分離出來的物質則稱為餾分。

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原油的分餾

實驗 41.2

目的: 把原油分離為不同餾分，並探究每個餾分的特性。

(示範實驗)

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所需儀器及材料:

量筒 (10 cm3) 1燒杯 (250 cm3) 1大試管 1試管(標記着1–3) 3試管架 1支架和夾 1附有導管及溫度計(0˚C - 260˚C)的塞 1

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所需儀器及材料:膠塞 4滴管 4本生燈 1防火墊 1燃燒中的木條 4蒸發皿 4

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所需儀器及材料:玻璃棒 1濾紙 1 張保護性膠手套 1 對玻璃棉

冰

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安全措施：原油含有可能致癌的物質，進行實驗時必須戴上

安全眼鏡及保護性膠手套若皮膚沾上原油，應立即以清潔劑徹底清洗。

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第一部分把原油分離成不同餾分

1. 標示三支試管為1、2 和3。

2. 把5 cm3原油倒進大試管內，再把玻璃棉放進大試管。利用玻璃棒把玻璃棉移至大試管底部，使玻璃棉完全浸透原油。

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3. 依下圖所示裝配儀器。

安全措施：原油及其餾分都是易燃的，必須遠離火源。

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溫度計(0˚C–260˚C)

大試管

導管

試管

冰冷水

試管架

浸過原油的玻璃棉

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4. 把原油慢慢加熱。前後移動本生燈，使原油受熱均勻。

5. 當溫度上升至70˚C 時，把試管1 移離，並換上試管2 以收集餾液。把換出的試管1 塞好，放在試管架內。試管1 收集到的是沸點在70˚C 以下的碳氫化合物。

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餾液第一餾分

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6. 用較強的本生焰繼續把原油加熱。

7. 當溫度上升至120˚C 時，換上試管3。把換出來的試管2 塞好，放在試管架內。試管2 收集到的是沸點介乎70˚C 至120˚C 之間的碳氫化合物。

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8. 繼續把原油加熱，並用試管3 收集沸點介乎120˚C 至150˚C 之間的碳氫化合物。而在大試管內的剩餘物則是沸點在150˚C 以上的碳氫化合物。換言之，你已收集到原油中的四個餾分。

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第四餾分(150˚C以上)

第一餾分(70˚C以下)

大試管

第二餾分(70˚C 至 120˚C)

第三餾分(120˚C 至 150˚C)

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第二部份比較不同原油餾分的特性

9. 細心觀察各個餾分的顏色，把觀察結果記錄在下頁的表中。

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10. 把塞好的試管逐一傾斜，觀察每個餾分流動的情況。餾分愈容易流動，表示它的黏度愈低。把觀察結果記錄在同一表內。

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1 32

4

11. 如右圖所示，把濾紙劃分成四個區域，每一個區域代表一個餾分，然後用滴管分別把一滴餾分滴在濾紙上。觀察各個餾分揮發的次序，比較它們的揮發性，並把觀察結果記錄在同一表內。

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12. (a) 利用滴管從各餾分中抽取少量樣本，分別加在蒸發皿內

安全措施：原油餾分是易燃的，必須小心處理。本步驟必須在煙櫥內進行。

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12. (b) 用燃燒中的木條燃點各餾分，比較它們的易燃性。同時比較每個餾分在燃燒時產生黑煙的多少，把結果記錄在同一表內。

燃燒中的木條

蒸發皿

餾分

防火墊

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特性餾分

第一個第二個

沸點(1：最低；4：最高)顏色(1：最淺；4：最深)黏度(1：最低；4：最高)

1

1

1

2

2

2

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特性餾分

第一個第二個

揮發性(1：最低；4：最高)易燃性(1：最低；4：最高)燃燒時釋出的黑煙(1：最少；4：最多)

1

4

1

2

3

2

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特性餾分

第三個第四個

沸點(1：最低；4：最高)顏色(1：最淺；4：最深)黏度(1：最低；4：最高)

3

3

3

4

4

4

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特性餾分

第三個第四個

揮發性(1：最低；4：最高)易燃性(1：最低；4：最高)燃燒時釋出的黑煙(1：最少；4：最多)

3

2

3

4

1

4

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摘要

• 沸點愈低的餾分，• 顏色愈 ________ (淺/ 深)；• 黏度愈 ________ (低/ 高)；• 愈 ________ (易/ 難) 揮發；

淺低

易

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摘要

• 沸點愈低的餾分，• 愈 ________ (易/ 難) 燃燒；

及• 燃燒時所釋出的黑煙愈

_______ (少/ 多)。

易

少

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低溫

高溫

原油中不同的碳氫化合物

熔爐(400˚C)

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熔爐(400˚C)

原油在熔爐內加熱。加熱後的原油有部分會變成蒸氣，而有部分則保持在液體狀態。

每個餾分仍然是碳氫化合物的混合物，而每個餾分所含的各種碳氫化合物，沸點相若。

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熔爐(400˚C)

原油在熔爐內加熱。加熱後的原油有部分會變成蒸氣，而有部分則保持在液體狀態。呈液態的原油會流往

塔底分離出來。

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高溫

低溫

呈氣態的原油會在塔內向上升，原油中不同的碳氫化合物會於塔內不同層數冷卻並凝結。

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高溫

低溫

• 分子較小的碳氫化合物沸點較低，會在較冷的上層凝結。

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高溫

低溫

• 分子較大的碳氫化合物沸點較高，會在較熱的下層凝結。

41.1 41.2


摘要

• 根據沸點的差異，原油中不同的碳氫化合物可以利用___________ 來分離。

• 原油是在煉油廠內分餾提煉的，而提煉過程主要在分餾塔內進行。

分餾法

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E 原油餾分的用途餾分及用途沸點範圍

石油氣40˚C以下

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汽油 (汽車燃料)40˚ - 70˚C


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石油腦

70 - 170˚C


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煤油170 - 250˚C


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柴油

250 - 350˚C


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超過 350˚C

燃油，蠟和瀝青


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1. 用作燃料大部分的原油餾分可用作燃料。

家用燃料

石油氣石油氣

E 原油餾分的用途

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交通工具的燃料

汽油 – 汽車的燃料汽油 – 汽車的燃料煤油 – 飛機的燃料煤油 – 飛機的燃料

E 原油餾分的用途1. 用作燃料大部分的原油餾分可用作燃料。

41.1 41.2


1. 用作燃料

燃油 – 輪船的燃料燃油 – 輪船的燃料石油氣 – 計程車的燃料石油氣 – 計程車的燃料



大部分的原油餾分可用作燃料。

41.1 41.2


1. 用作燃料

柴油 – 貨車和巴士等重型車輛的燃料柴油 – 貨車和巴士等重型車輛的燃料


大部分的原油餾分可用作燃料。


41.1 41.2


2. 用作原料某些原油餾分可用作原料，製造不同的化學品。

塑膠製品聚酯 ( 塑膠的一種) 衣服


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2. 用作原料

油漆清潔劑藥膏


某些原油餾分可用作原料，製造不同的化學品。

41.1 41.2


2. 用作原料

殺蟲劑蠟燭


某些原油餾分可用作原料，製造不同的化學品。

41.1 41.2


摘要

• 原油不但是燃料的重要來源，亦是製造多種產品的原料。

41.1 41.2


測試站 41.1 & 41.21. 以下哪些有關原油的敍述是正確的？

(1) 原油的黏滯性高。

(2) 原油是碳氫化合物的混合物。(3) 我們可以透過分餾法，把原油分離

成不同的餾分。

41.1 41.2


A. 只有(1) 和(2)B. 只有(1) 和(3)C. 只有(2) 和(3)D. (1)、(2) 和(3)

測試站 41.1 & 41.21. 以下哪些有關原油的敍述是正確的？

D

41.1 41.2


2. 以下哪些有關碳氫化合物的敍述是正確的？

(1) 碳氫化合物是由碳和氫組成的化合物。

(2) 碳氫化合物的分子愈大，沸點也愈高。

(3) 丁烷是原油中最大的碳氫化合物。

測試站 41.1 & 41.2

41.1 41.2


A. 只有(1) 和(2)B. 只有(1) 和(3)C. 只有(2) 和(3)D. (1)、(2) 和(3)

測試站 41.1 & 41.22. 以下哪些有關碳氫化合物的敍述是正確的？

A

41.1 41.2


3. 把以下從原油提煉出來的餾分，和它們的沸點範圍及主要用途配對。

沸點範餾分主要用途

40˚C 以下 • • 石油腦 • • 用作計程車燃料70˚C 至170˚C

• •石油氣

• • 用作生產煤氣

170˚C 至250˚C

• •瀝青

• • 用作飛機燃料

350˚C 以上 • • 火水 • • 用作鋪設路面

測試站 41.1 & 41.2

41.1 41.2


4. 試寫出以下分子的化學式。

(a) 硫 _____________(b) 水 _____________(c) 二氧化碳 _____________(d) 乙烷 _____________

測試站 41.1 & 41.2

S8H2OCO2C2H6

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