Номер 5, страница 86 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

5. Почему при прямой перегонке нефти удается получить не более 20 % бензина?

5. Причина, по которой при прямой перегонке (фракционной дистилляции) нефти удается получить ограниченное количество бензина (обычно не более 15–20 %), заключается в естественном составе самой сырой нефти и в природе самого процесса перегонки.

1. Состав нефти. Сырая нефть — это сложная природная смесь тысяч различных углеводородов, которые отличаются друг от друга размером молекул (длиной углеродной цепи) и, как следствие, физическими свойствами, в первую очередь — температурой кипения. Бензин представляет собой фракцию, состоящую из относительно легких углеводородов, содержащих в молекулах в среднем от 5 до 12 атомов углерода ($C_5$ – $C_{12}$). Доля именно таких углеводородов в большинстве видов сырой нефти от природы невелика и составляет те самые 15–20 %. Основную же массу (80–85 %) составляют более тяжелые углеводороды с длинными цепями, из которых получают керосин, дизельное топливо, мазут и гудрон.

2. Сущность прямой перегонки. Прямая перегонка — это физический процесс разделения. Нефть нагревают, и ее компоненты испаряются, а затем конденсируются при разных температурах в ректификационной колонне. Этот процесс позволяет лишь разделить те вещества, которые уже содержатся в исходной смеси, но он не изменяет их химическую структуру. То есть, с помощью перегонки невозможно превратить тяжелые молекулы мазута в легкие молекулы бензина. Можно лишь выделить тот бензин, который уже был в нефти.

Для того чтобы увеличить выход бензина, применяют методы вторичной, более глубокой переработки нефти. Основным из них является крекинг (термический или каталитический). В процессе крекинга длинные молекулы тяжелых углеводородов под воздействием высокой температуры и катализаторов расщепляются (рвутся) на более короткие и легкие, в том числе и на те, что входят в состав бензиновой фракции. Это позволяет значительно увеличить выход бензина из того же объема нефти, доведя его до 60–70 % и более.

Ответ: Выход бензина при прямой перегонке ограничен его естественным содержанием в сырой нефти, которое обычно не превышает 20 %. Прямая перегонка является физическим процессом разделения и не способна превращать более тяжелые углеводородные фракции в легкие, из которых состоит бензин. Для увеличения выхода бензина необходимы химические процессы, такие как крекинг.