煤的综合利用苯

煤的综合利用苯 一 煤的综合利用 1 煤的形成 煤是植物死亡后 在细菌的作用下逐渐变成黑色或褐色的有机物质 经过日积月累 形成一层厚厚的泥炭 随着地壳的变迁 这些泥炭被深深地埋在地下 在与空气完全隔绝的条件下 由于水分减少再加上地热和高压的作用 经过极其漫长的岁月之后 当时的泥炭就变成了今天的煤 1 煤的成份 组成元素 C S P H N O 组成物质 由有机物和无机物组成的复杂混合物 1 煤和碳表示的是同一种物质吗 煤是混合物 碳是单质 煤是有机物和无机物组成的复杂混合物 含C 主 H和O 次 S P N 少 2 煤的燃烧有什么缺点 煤燃烧产生大量的煤灰 煤渣 废气 二氧化硫 氮的氧化物 碳的氧化物和烟尘等 污染环境 燃烧效率低 煤的综合利用 3 煤的综合利用有哪些主要方法 利用这些加工手段可以从煤中得到什么物质 煤的干馏 煤的液化 煤的气化 焦炭 煤焦油 焦炉气 氢气 一氧化碳 甲烷 液态烃和有机化合物 2煤的干馏 1 把煤隔绝空气加强热使它分解的过程 叫做煤的干馏 煤的干馏实验装置 成分 苯 甲苯 二甲苯等有机物 目的 制备优质焦炭 一 煤的干馏 化学变化 原理 把煤隔绝空气加强热使它分解的过程 二 煤的气化 煤清洁化 高效化的有效途径 概念 把煤中的有机物转化为可燃性气体的过程 CO 3H2CH4 H2O 气化方法 碳在空气中燃烧 碳在氧气中燃烧 低热值气 CO H2 N2 中热值气 CO H2 CH4 高热值气 CH4 催化剂 合成天然气 作为燃料气 煤气 合成氨 甲醇 目的 是把煤转化成液体燃料的过程 直接液化 使煤与氢气作用生成液体燃料 间接液化 先把煤气化成一氧化碳和氢气 然后再经过催化合成 得到液体燃料 煤清洁化 高效化的有效途径 三 煤的液化 方法 液体燃料 甲醇 汽油等 氢气 一氧化碳 焦炭 煤焦油 焦炉气 产品 煤 煤 煤 原料 把煤转化为液体燃料的过程 有机物转化为可燃性气体 隔绝空气加强热 使其分解 原理 液化 气化 干馏 煤的综合利用 总结 化学变化 苯 有人说我笨 其实我不笨 脱去竹笠戴草帽 化工生产是英豪 打一字 猜一猜 19世纪欧洲许多国家都使用煤气照明 煤气通常是压缩在桶里贮运的 人们发现这种桶里总有一种油状液体 但长时间无人问津 英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚兴趣 他花了整整五年时间提取这种液体 从中得到了苯 一种无色油状液体 MichaelFaraday 1791 1867 苯是一种对人体危害较大的化学品 人短期内吸入大量的苯可发生急性中毒 症状与酒精中毒相似 慢性苯中毒可引发再生障碍性贫血 还可引起白血病 苯中毒需要治疗的时间很长 往往花费大笔医疗费还难以治愈 可怕的苯 新闻线索一 02年京某厂逾20女工患血癌 疑为苯中毒致死 已有患者死亡 新闻线索二 07年广东省 猛鞋 胶水致17家鞋厂67名工人苯中毒 一 苯的物理性质 1 颜色 无色 状态 液体 气味 特殊气味 2 熔点 5 5 沸点 80 1 用冰冷却 苯凝结成无色晶体 3 密度 比水小 溶解性 不溶于水 易溶于有机溶剂 本身也能溶解其他一些物质 4 毒性 有毒 练习 法拉第发现一种新的有机物 苯 它由C H两种元素组成 C 92 3 其蒸气的密度是同压下H2的39倍 试计算其分子式 解 M 苯 39 2 78g mol在1mol苯中m C 78 92 3 72gn C 72 12 6molm H 78 72 6gn H 6 1 6mol 分子式C6H6 1 根据苯的分子式 它属于饱和烃还是不饱和烃 为什么 2 根据饱和烃的通式 苯的不饱和度何 3 可能有多少双键数 叁键数 4 写出可能的结构简式 思考与交流 苯的组成 C6H6 碳四价学说碳链学说 思考与交流 若苯分子为上述结构之一 则其应该具有什么重要化学性质 可设计怎样的实验来证明 1 能否使溴水褪色 发生加成反应 2 能否使高锰酸钾酸性溶液褪色 发生氧化反应 苯不能使Br2水或KMnO4褪色 加入溴水 上层变橙红色 酸性KMnO4溶液 紫色不褪去 可见 苯不存在烯烃中的C C键或炔烃中的C C键 苯的结构到底如呢 苯分别和溴水 酸性KMnO4溶液混合 实验事实 萃取 凯库勒一直在想着怎样在教材中写苯的结构这一难题 然而百思不得其解 只好停笔 偎炉休息 他面对炉中飘忽不定的火苗陷入了沉思 不知不觉进入了梦乡 朦胧之中 凯库勒仿佛觉得有一些碳原子在自己的面前跳起舞来 它们排成蛇的形状 一会儿在火焰中翻滚 一会儿卷曲起来 突然 原子 蛇 的头咬住了自己的尾巴 形成一个环状 不停地旋转起来 凯库勒猛然惊醒 根据梦中受到的启示 他迅速画起苯的封闭式结构式来 经过若干次的修正 最后他决定用六角环状结构来描述苯的分子结构 凯库勒发现苯环结构 简写为 苯的结构式 凯库勒式 X 射线 苯的结构 3 苯的分子结构 3 特点苯分子具有平面正六边形结构 1 分子式C6H6最简式CH 1 不能解释苯为何不起类似烯烃的反应 凯库勒式的缺陷 性质完全相同 是同种物质 总结 科学研究表明 苯分子里6个C原子之间的键完全相同 是一种介于单键和双键之间的特殊 独特 的键 C C1 54 10 10m C C1 33 10 10m 思考 结论 1 苯分子中不具有典型的C C 2 6个碳原子间的化学键完全相同 是一种介于C C和C C之间的特殊的键 结构特点 1 具有平面正六边形结构 所有原子均在同一平面上 2 苯环中所有碳碳键等同 是一种介于单键和双键之间的独特的键 结构式 二 苯 分子式 C6H6 结构简式 或 1 结构特点 平面正六边形 苯的模型 比例模型 球棍模型 1 取代反应 跟卤素的取代反应 注意 1 反应物 苯和液溴 不能用溴水 2 反应条件 催化剂 FeBr3 溴苯是无色 不溶于水且密度大于水的油状液体 溴苯 2 苯的化学性质 实验思维拓展 1 Fe屑的作用是什么 2 长导管的作用是什么 3 为什么导管末端不插入液面下 4 该实验中哪些现象说明苯与溴发生了取代反应而不是加成反应吗 为什么 5 纯净的溴苯应是无色的 为什么所得溴苯为褐色 怎样使之恢复本来的面目 用作催化剂 用于导气和冷凝回流 或冷凝器 因溴化氢极易溶于水 防止倒吸 锥形瓶内出现淡黄色沉淀 说明苯与溴反应生成溴苯的同时有溴化氢生成 说明它们发生了取代反应而非加成反应 因加成反应不会生成溴化氢 因未发生反应的溴溶解在生成的溴苯中 用碱溶液反复洗涤可以使褐色褪去 还溴苯以本来的面目 此实验设计的缺陷是什么 如何改进 交流与讨论 苯的二溴取代物有几种 1 III与IV的结构相同 故苯的二溴取代物有3种 2 III与IV的结构相同 说明苯分子中不存在单双键交替的结构 硝化反应 硝基苯 硝基苯是一种无色油状液体 有苦杏仁气味 有毒 密度比水大 不溶于水 苯与卤素 硝酸 硫酸等在一定的条件下发生反应 反应的本质都是苯环上的氢被取代 所以说苯易发生取代反应 思考 苯与卤素 硝酸反应的本质是什么 属于什么反应类型 3 苯的磺化反应 苯与硫酸的反应 苯磺酸 SO3H叫磺酸基 磺化反应 苯分子里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应 环己烷 3 加成反应 苯在一定的条件下能进行加成反应 跟氢气在镍的存在下加热可生成环己烷 总结 苯的特殊结构 苯的特殊性质 饱和烃 不饱和烃 取代反应 加成反应 2 易取代 难加成 苯的化学性质 较稳定 1 难氧化 但可燃 对比与归纳 纯溴 溴水 纯溴 溴水 光照 取代 加成 Fe粉 取代 萃取 无反应 现象 结论 不褪色 褪色 不褪色 不被KMnO4氧化 易被KMnO4氧化 苯环难被KMnO4氧化 焰色浅 无烟 烯焰色亮有烟炔焰色明亮 浓烟 焰色亮 浓烟 C 低 C 烯较高炔高 C 高 苯的用途 苯 洗涤剂 聚苯乙烯塑料 溶剂 增塑剂 纺织材料 消毒剂 染料 服装制鞋 纤维 食品防腐剂 药物 一名曾在北京市友谊医院住院的患者韩女士 被医院诊断为急性淋巴细胞白血病 与病魔抗争了3个月后 她还是告别了人世 北京市友谊医院血液科主任王昭表示 经确认 韩女士有十几年的染发史 而且是定期染发 这与白血病发生有密切关系 王昭医生透露 染发剂之所以会导致皮肤过敏 白血病等多种疾病 是因为染发剂中有一种含苯环的名叫 对苯二胺 一种致癌物质 经常染发的人群患乳腺癌 皮肤癌 白血病 膀胱癌的发病几率都会增加 的化学物质 染发剂事件 1 能说明苯分子中的碳碳键不是单双键交替的事实是 苯的一元取代物没有同分异构体 苯的邻位二元取代物只有一种 苯的间位二元取代物只有一种 苯的对位二元取代物只有一种 2 右图是几种物质 1种 4 下列关于苯分子结构的说法中 错误的是 A 各原子均位于同一平面上 6个碳原子彼此连接成为一个平面正六边形的结构 B 苯环中含有3个C C单键 3个C C双键C 苯环中的6个碳碳键均相同 3 下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是 BC 5 下列关于苯的性质的叙述中 不正确的是 A 苯是无色带有特殊气味的液体 B 常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体 C 苯在一定条件下能与溴发生取代反应 D 苯不具有典型的双键 故不可能发生加成反应 6 下列变化属于化学变化的是 A 分馏B 干馏C 蒸馏D 萃取 B 7 下列物质中有固定熔点和沸点的是 A 汽油B 煤C 天然气D 苯 D 8 通过化学反应能使溴水褪色 且能使高锰酸钾酸性溶液褪色的是 A 苯B 乙烷C 乙烯D 二氧化硫 C D 四 有机化合物分子中的基团 1 有机化合物分子可以看成是由原子或原子团相互结合形成的 如 一氯甲烷 CH3Cl 分子是由甲基 CH3 原子团和氯原子结合而成的 硝基苯分子是由苯基 C6H5 和硝基 NO2 原子团结合而成的 2 有机化合物分子中的基团很多 如 甲基 CH3 乙基 C2H5 苯基 C6H5 羟基 OH 醛基 CHO 羧基 COOH 几种常见的官能团名称和符号为 甲苯 乙苯 1 苯的同系物概念 1 概念 具有苯环 1个 结构 且在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物 只含有一个苯环 且侧链为C C单键的芳香烃 2 通式 CnH2n 6 n 6 注意 苯环上的取代基必须是烷基 邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 沸点 144 40C 沸点 139 10C 沸点 138 40C 2 苯的同系物的化学性质 1 取代反应 TNT烈性炸药 2 4 6 三硝基甲苯 一种淡黄色的晶体 不溶于水 它是一种烈性炸药 广泛用于国防 开矿 筑路 兴修水利等 卤代 硝化 磺化等 2 加成反应 可使KMnO4 H 溶液褪色 不能使溴水褪色 3 氧化反应 R COOH 小结 苯的同系物和苯化学性质相似 但侧链受苯环影响易被KMnO4溶液氧化 而苯环受侧链影响 更易取代 苯的同系物的特性 不能使溴水褪色 但能使KMnO4溶液褪色 归纳小结 烃 饱和烃 不饱和烃 烷烃 环烷烃 芳香烃 烯烃 其他不饱和烃 炔烃 苯的同系物 其它芳烃 苯 易取代 难氧化 难加成 易加成 易氧化 易加聚 易加成 易氧化 易取代 易氧化 难加成 易取代 难氧化 1 写出下列方程式 并注明反应类型 甲苯与液溴 铁作催化剂 2 乙苯与浓硫酸和浓硝酸共热 3 间二甲苯与氢气加成 课堂练习 2 实验设计 如何鉴别苯 甲苯 己烯 CCl4 溶液分层 上层显橙