2020化学新苏教必修：专题三第一单元第3课时煤的综合利用苯 含解析.doc

教学资料范本2020化学新苏教必修：专题三第一单元第3课时煤的综合利用苯 含解析编 辑：_时 间：_第3课时煤的综合利用苯学习目标核心素养建构1.认识煤的综合利用的意义。2会写苯的分子式、结构式、结构简式、知道苯分子中的碳碳键是一种介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键。3知道苯能够发生氧化反应、加成反应、取代反应、并会书写相应的化学方程式。知 识 梳 理一、煤的综合利用阅读教材内容、回答下列问题：1我国大约70%的煤是直接用于燃烧、以获得我们所需的能量、但同时会带来大量的污染物、你知道煤直接燃烧通常产生哪些污染物吗？一氧化碳、氮的氧化物、硫的氧化物、烟尘等。2为了减少污染、提高煤的热效率、特别是从煤中提取有价值的化工原料、现在采用多种方法对煤加工、进行综合利用。对煤进行加工综合利用的方法有哪些？煤的气化、煤的液化和煤的干馏等。3煤的气化和液化的目的、方法原理有何不同？比较煤的气化煤的液化目的把煤转化为可燃性气体把煤转化为液体燃料方法原理高温下煤与水蒸气作用得到CO、H2、CH4等直接液化：煤H2液体燃料间接液化：煤CO和H2甲醇4.什么是煤的干馏？煤的干馏的主要产物有哪些？煤的干馏是将煤隔绝空气加强热、使其分解的过程。其主要产物有焦炭、煤焦油、粗苯、粗氨水和焦炉气。【自主思考】1煤的气化和液化都属于物理变化吗？提示不正确。煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程、煤的液化就是把煤转化为液体燃料的过程、在这两个过程中、都发生了复杂的物理变化和化学变化。2煤干馏得到苯、甲苯、二甲苯、酚、萘等物质、能说明煤中含有这些物质吗？提示不能。煤中不含有这些成分、而煤干馏后得到的产物中含有这些物质。3煤的干馏与石油的分馏有什么异同？提示异同点干馏分馏不同点加工对象一般指煤一般指石油条件隔绝空气加强热先加热后冷凝变化化学变化物理变化产品焦炭和煤焦油等不同沸点范围的烃相同点所得到的产物均为混合物二、苯的结构与性质1组成与结构(1)表示方法：分子式结构简式球棍模型比例模型C6H6(2)结构特点：在苯分子中、六个碳原子连接成平面正六边形、每个碳原子分别结合一个氢原子、分子中六个碳原子和六个氢原子完全等价。不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构、苯分子中碳原子间的化学键是一种介于单键和双键之间的特殊共价键。2物理性质苯是一种无色有特殊气味的易挥发的液体、不溶于水、密度比水小。有毒、是一种重要的有机溶剂。3化学性质(1)氧化反应燃烧：苯在空气中燃烧时发出明亮的火焰、有浓烟产生。苯燃烧的方程式为：2C6H615O212CO26H2O。苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。(2)取代反应苯与混合酸(浓HNO3、浓H2SO4)在5060 的水浴条件下发生取代反应生成硝基苯、化学方程式为：在有催化剂FeBr3存在时、苯与液溴发生反应、苯环上的氢原子被溴原子取代、生成溴苯、反应的化学方程式是。 【自主思考】4邻二甲苯是同分异构体吗？提示不是、因为苯环中六个碳碳原子之间是相同的化学键、所以为同一种物质。5苯和四氯化碳都是不溶于水的油状液体、仅用一种试剂如何鉴别？提示分别取少量两种液体、各加入一定量的水、静置后、油状液体在上层的为苯、油状液体在下层的为四氯化碳。6根据实验室制取硝基苯实验及原理、回答下列问题：(1)如何混合浓硫酸和浓硝酸？(2)怎样控制反应温度为5060 ？(3)反应中浓硫酸的作用是什么？提示(1)将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中、并不断振荡。(2)在5060 的水中水浴加热。(3)浓硫酸作催化剂和吸水剂。7苯能否发生加成反应？请举例说明。提示苯虽然不具有像烯烃一样典型的碳碳双键、但在特定条件下、仍能发生加成反应。如在镍作催化剂的条件下、苯可以与氢气发生加成反应、化学方程式是。效 果 自 测1判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)苯是一种重要的化工原料、主要来源于石油。( )(2)苯能与溴水发生加成反应。( )(3)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色、说明苯分子中不含有碳碳双键。( )(4)苯与浓硝酸的反应属于取代反应。( )(5)苯分子结构中含有C=C、能发生加成反应。( )答案(1)(2)(3)(4)(5)2下列不属于煤的综合利用的是( )A将煤干馏制得煤焦油和焦炭B在一定条件下将煤与氢气转化为液体燃料C将煤变为煤饼作燃料D将煤干馏制得甲苯和乙烯解析煤的综合利用包括煤的干馏、煤的气化和煤的液化。因此A、B、D三项都正确、不属于煤的综合利用的只有C项。答案C探究一、煤的综合利用【合作交流】1水煤气的主要成分有什么？主要化工应用是什么？提示主要成分有CO和H2、可用于合成液态烃类和含氧有机物。2煤的综合利用有什么重要意义？提示(1)减少了煤燃烧产生的SO2、氮的氧化物、一氧化碳和烟尘等污染物的排放。(2)提高了煤燃烧的热效率。煤的气化、液化就是使煤变成清洁能源的有效途径、煤的燃烧效率也得以提高。(3)提取了煤中的化学原料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中、对产生的煤灰、煤渣、废气、废液等都加以合理的处理和利用、做到既消除污染又保护环境。【点拨提升】1煤的气化：煤可燃性气体(CO、H2、CH4等)2煤的液化：煤液体燃料3.4关键点提醒：(1)“三馏”蒸馏、分馏、干馏比较蒸馏：蒸馏是利用液体混合物中的各物质的沸点不同、通过加热使沸点较低的物质先汽化、再冷凝从而达到分离或除杂的目的、属于物理变化过程。分馏：对多组分混合物在一定温度下进行两次或多次蒸馏、属于物理变化过程。分馏和蒸馏的区别在于分馏是运用蒸馏原理、将多组分混合物通过控制不同的沸点范围使它们逐步分开的方法。干馏：把固态混合物(如煤、木材等)隔绝空气加强热使其分解的过程、属于化学变化过程。(2)煤的气化、煤的液化和煤的干馏都属于化学变化。(3)煤本身不含苯、萘、蒽等物质、苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。【典题例证1】煤是重要的能源和化工原料、直接燃烧既浪费资源又污染环境。某企业利用“煤粉加压气化制备合成气”新技术、让煤变成合成气(一氧化碳及氢气总含量90%)、把煤“吃干榨尽”。下列有关说法正确的是( )煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化和物理变化煤粉加压气化制备合成气过程涉及化学变化但没有涉及物理变化该技术实现了煤的清洁利用该技术实现了煤的高效利用A B C D解析煤粉的加压气化是将煤变成以CO和H2为主要成分的合成气、此过程涉及了化学变化和物理变化、减少了污染、提高了煤的利用率。答案C【学以致用1】煤是一种主要能源、在使用煤资源时、下列所采取的措施不合理的是()A燃煤时应将煤块粉碎或磨成粉末B燃煤时应通入足量的空气、且越多越好C将煤制成水煤气D将煤经过处理制成甲醇等解析将煤块粉碎或磨成粉末、固体颗粒减小、反应更加充分、A选项正确；燃煤时、通入的空气能使煤完全燃烧即可、不是越多越好、因为过多的空气会带走大量的热量、B选项错误；煤气化后利用率高、污染少、C选项正确；煤经过处理制成甲醇可以减少污染、D选项正确。答案B探究二、苯的结构与化学性质【合作交流】3苯不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水因发生化学变化而褪色说明苯的结构有何特点？提示苯环结构中不存在碳碳单、双键的交替结构、是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的共价键。4试从苯分子中化学键的角度、解释其性质与烷烃、烯烃类似的原因。 提示苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的化学键、故苯易发生取代反应、能发生加成反应、很难被酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化。【点拨提升】甲烷、乙烯、乙炔、苯的结构与性质比较物质甲烷 乙烯 乙炔 苯 分子式 CH4 C2H4 C2H2 C6H6 碳碳键类型CCC=CCC特殊共价键球棍模型结构简式 CH4 CH2=CH2 CHCH 空间构型正四面体形平面结构直线形平面正六边形结构特点单键、饱和烃碳碳双键、不饱和烃碳碳叁键、不饱和烃碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键氧化反应燃烧淡蓝色火焰火焰明亮、伴有黑烟火焰明亮、伴有浓烟火焰明亮、伴有浓烟酸性KMnO4溶液不反应、不褪色反应、褪色反应、褪色不反应、分层、不褪色特征反应取代反应Cl2、光照如苯与浓硝酸在加热和浓硫酸作催化剂条件下反应加成反应能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应(X为卤族元素)能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应(X为卤族元素)能与H2发生加成反应生成环己烷【典题例证2】下列关于苯的说法中、正确的是( )A苯的分子式是C6H6、不能使酸性KMnO4溶液褪色、属于饱和烃B从苯的凯库勒式看、分子中含有双键、所以属于烯烃C在催化剂作用下、苯与液溴反应生成溴苯、发生加成反应D苯分子为平面正六边形结构、6个碳原子之间的键完全相同解析苯中的碳碳键是介于单键和双键之间的特殊共价键、仍属于不饱和烃；凯库勒式并未反应出苯的真实结构、故苯不属于烯烃、溴苯的生成是苯和液溴发生取代反应。答案D【学以致用2】下列说法正确的是()A邻二甲苯苯环上的一氯取代产物有4种B甲苯分子中最多有12个原子在同一平面内C甲苯、苯互为同系物、可用酸性高锰酸钾溶液鉴别D将溴水与溴苯混合振荡后溴水层颜色变浅、发生加成反应解析A项、邻二甲苯苯环上的一氯取代产物有2种、错误；B项、由于甲基与苯环间的碳碳键可旋转、甲苯分子中最多有13个原子在同一平面内、错误；C项、甲苯可使酸性高锰酸钾溶液褪色、苯不能、所以可用酸性高锰酸钾溶液鉴别、正确；D项、溴水层颜色变浅是发生萃取、不是发生加成反应、错误。答案C1.关于苯分子结构的叙述正确的是()A.含有三个碳碳双键和三个碳碳单键B.分子中6个碳碳键完全相同C.所有碳原子都在同一平面上、氢原子不在该平面上D.每两个键之间的夹角都为60解析苯是对称的六元环、是由6个相同的介于碳碳双键和碳碳单键之间的独特的键形成的、每两个键之间的夹角均为120、C6H6分子中12个原子在同一平面上。答案B2下列说法正确的是( )A煤中有苯、可以通过蒸馏的方法使之分离B煤的气化就是使固态的煤变为气态煤的过程C煤的液化属于物理变化D煤的干馏可以得到煤焦油、从煤焦油中可以分离出苯等解析煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物、从煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等有机物、而煤的干馏是复杂的物理变化和化学变化过程、故A项错误、D项正确；煤的气化是把煤转化为可燃性气体的过程、 是化学变化、B项错误；煤的液化是把煤转化为液体燃料的过程、属于化学变化、C项错误。答案D3下列实验能获得成功的是()A苯与浓溴水用铁作催化剂制溴苯B将苯与浓硝酸混合共热制硝基苯C甲烷与氯气光照制得纯净的一氯甲烷D乙烯通入溴的四氯化碳溶液得到1、2二溴乙烷解析苯与液溴在加入Fe粉时才能反应生成溴苯、苯与浓溴水不反应、A错误；苯与浓硫酸和浓硝酸的混合液在水浴加热时生成硝基苯、B错误；甲烷与Cl2光照时所得产物为混合物、C错误；乙烯与溴加成生成1、2二溴乙烷、D正确。答案D4有关苯的结构和性质、下列说法正确的是()A. 是同分异构体B苯在空气中不易燃烧完全、燃烧时冒浓烟C煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯、苯是无色无味的液态烃D向2 mL苯中加入1 mL酸性高锰酸钾溶液、振荡后静置、可观察到液体分层、上层呈紫红色解析本题考查常见简单有机物的结构与性质。苯环中的碳碳键只有一种、所以邻二甲苯也只有一种、A项错误；苯是无色有芳香气味的液态物质、C项错误；苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色、由于苯的密度比水小、且又与水不互溶、所以苯在上层、酸性高锰酸钾溶液在下层、上层应该是无色的、D项错误。答案B5某烃A不能使溴水褪色、0.5 mol A完全燃烧时、得到1.5 mol H2O和67.2 L CO2(标准状况)。(1)通过计算确定A的结构简式为_。(2)根据下列条件写出有关反应的化学方程式：在催化剂FeCl3的作用下、A与Cl2反应生成B：_。A与浓硝酸和浓硫酸的混合酸在水浴加热的条件下反应生成C：_。解析(1)由题意可知、1 mol A完全燃烧时、得到3 mol H2O和6 mol CO2、则1 mol A中含有6 mol C原子和6 mol H原子、即A的分子式为C6H6、又知A不能使溴水褪色、故A为苯、其结构简式为 。(2)在催化剂FeCl3的作用下、苯与Cl2反应的化学方程式为。苯与浓硝酸和浓硫酸的混合酸在水浴加热的条件下反应的化学方程式为HNO3H2O。课时作业基础巩固1下列说法正确的是( )A煤中含有苯、甲苯、二甲苯等物质、通过煤的干馏即可得到这些物质B煤燃烧时、会产生大量的二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等污染物C煤是以单质碳为主的复杂混合物D把煤高温加强热就是煤的干馏解析煤经干馏(即分解)得到的产物中有苯、甲苯、二甲苯等、而煤中不含有这些物质、A错误；煤中除含有C、H元素外还含有N、S、O等元素、故燃烧时会产生一系列大气污染物、B正确；煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物、C错误；煤干馏时要隔绝空气、D错误。答案B2下列关于煤的干馏的叙述中、不正确的是( )A煤的气化是对其进行加热直接变为气体B煤干馏可以得到冶金用的优质焦炭C煤的干馏和石油的分馏的本质差别是：干馏是化学变化而分馏是物理变化D工业上苯、甲苯等可由煤干馏得到、其存在于干馏所得的煤焦油中解析A项煤的气化主要是高温下煤和水蒸气作用得到的CO、 H2、CH4等气体；B项煤干馏的产物主要是焦炭、同时得到焦炉气、煤焦油等物质；C项煤干馏时发生了分解反应、是化学变化；分馏是利用沸点不同而分开混合物中的各成分、是物理变化；D项苯、甲苯等主要存在于煤焦油中。答案A3下列反应中、属于加成反应的是()A乙烯使酸性KMnO4溶液褪色B将苯滴入溴水中、振荡后水层接近无色C乙烯使溴水褪色D甲烷与氯气混合、光照一段时间后黄绿色变浅解析乙烯使酸性KMnO4溶液褪色发生的是氧化反应、A错误；将苯滴入溴水中、由于溴单质易溶于苯、而难溶于水、水与苯不相溶、因此振荡后水层接近无色、这是由于发生萃取作用、而不是发生化学反应、B错误；乙烯与溴单质发生加成反应生成1、2二溴乙烷、因此可以使溴水褪色、C正确；甲烷与氯气混合、光照一段时间后黄绿色变浅、这是由于发生取代反应、而不是加成反应、D错误。答案C4苯分子中不存在碳碳单、双键的交替结构、下列可以作为证据的事实是( )苯不能使酸性KMnO4溶液褪色苯不能因发生化学反应而使溴的四氯化碳溶液褪色苯在加热和有催化剂存在的条件下能与H2加成生成环己烷苯分子中碳碳键长完全相等邻二氯苯()只有一种间二氯苯()只有一种A BC D解析如果苯分子中存在交替的单双键结构、则 会出现下列几种情况：第一是因为含有碳碳双键、具有类似于乙烯的性质、则既能发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色、也能使酸性KMnO4溶液褪色；第二是苯环中CC和键长不可能相等；第三是邻二氯苯会有两种、即。而题中和的性质不管苯环中单、双键是否有交替、结果相同。答案D5.苯与乙烯相比较、下列叙述正确的是()A.都可以与溴水发生加成反应B.都容易发生加成反应C.乙烯易发生加成反应、苯不能发生加成反应D.乙烯易被酸性KMnO4溶液氧化、而苯不能解析苯与溴水不反应、乙烯可以与溴水发生加成反应、A错误；乙烯易发生加成反应、而苯只有在特殊条件下才能发生加成反应、B、C错误；乙烯易被酸性KMnO4溶液氧化而苯不能、D正确。答案D6下列关于苯的叙述正确的是() A反应为取代反应、有机产物与水混合浮在上层B反应为氧化反应、反应现象是火焰明亮并带有浓烟C反应为取代反应、有机产物是一种烃D反应中1 mol苯最多与3 mol H2发生加成反应、是因为苯分子中含有三个碳碳双键解析A项、反应生成溴苯、不溶于水、与水分层、错误；C项、反应的产物是硝基苯、不是烃、错误；D项、苯分子中无碳碳双键、错误。答案B7下列实验中、不能获得成功的是()A用水检验苯和溴苯B苯、浓硫酸、浓硝酸共热制硝基苯C用溴水除去混在苯中的己烯D苯、液溴、溴化铁混合制溴苯解析苯和溴苯均不溶于水、苯的密度比水小在上层、溴苯的密度比水大在下层、可以检验；在浓H2SO4催化作用下、苯与浓硝酸反应生成硝基苯；溴与己烯加成后生成的产物仍能溶在苯中、不能用溴水除去苯中的己烯；苯和液溴在溴化铁催化下能反应生成溴苯。答案C8.下列反应中属于取代反应的是()A.苯在溴化铁存在时与溴反应B.苯在镍作催化剂时与氢气反应C.苯在空气中燃烧D.苯与溴水混合振荡后分层解析苯与溴发生反应为取代反应；苯与氢气发生反应为加成反应；苯在空气中的燃烧为氧化反应；苯与溴水混合是萃取过程、并没有发生化学反应。答案A9化合物(b)、(d)、的分子式均为C6H6、下列说法正确的是()Ab的同分异构体只有d和p两种Bb、d、p的二氯代物均只有三种Cb、d、p均可与酸性高锰酸钾溶液反应Db、d、p中只有b的所有原子处于同一平面解析A项、除d、p外、b还有多种链状同分异构体、错误。B项、b的二氯代物有邻、间、对三种；d的二氯代物有六种；p的二氯代物有三种、错误。C项、d中含、可与酸性高锰酸钾溶液反应、b、p与酸性高锰酸钾溶液均不反应、错误。答案D10.对于苯乙烯()有下列叙述：能使酸性KMnO4溶液褪色；能使溴的四氯化碳溶液褪色；可溶于水；可溶于苯中；能与浓硝酸发生取代反应；所有的原子可能共平面。其中正确的是()A. B.C. D.全部正确解析苯乙烯中含有苯环和碳碳双键、故应具有苯和乙烯的性质、如碳碳双键既可使酸性KMnO4溶液褪色、又可使溴的四氯化碳溶液褪色、而苯能发生硝化反应；苯乙烯属于烃类、而烃都难溶于水而易溶于有机溶剂(如苯)中；从分子结构看、苯乙烯是苯、乙烯两个平面结构的组合、这两个平面有可能重合、故正确答案为C。答案C11. (1)下列物质中、在一定条件下既能发生加成反应、也能发生取代反应、但不能使酸性KMnO4溶液褪色的是_(填下列物质代号、下同)；完全燃烧生成的二氧化碳与水的物质的量之比为21的是_、并写出该物质与浓硝酸、浓硫酸混合液反应的化学方程式：_。A.甲烷 B.乙烷 C.苯 D.乙烯(2)现在同学们学过了取代反应、加成反应、请完成下表。由乙烯制氯乙烷；乙烷与氯气光照；乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色；乙烯通入酸性高锰酸钾溶液；由苯制取溴苯；乙烷在空气中燃烧；由苯制取硝基苯；由苯制取环己烷。反应类型取代反应加成反应代号写出下列代号反应的化学方程式：_；_；_。解析(1)甲烷和乙烷不能发生加成反应、苯能发生取代反应和加成反应、但不能使酸性KMnO4溶液褪色、乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色；完全燃烧生成的二氧化碳与水的物质的量之比为21、即C、H原子的个数比为11、符合条件的是C6H6。按要求写出相应的化学方程式即可。(2)为加成反应；为取代反应；为加成反应；为氧化反应；为取代反应；为氧化反应；为取代反应；为加成反应。答案(1)CC12.实验室用苯和浓硝酸、浓硫酸发生反应制取硝基苯的装置如图所示。回答下列问题：(1)反应需在5060 的温度下进行、图中给反应物加热的方法是水浴加热、其优点是_和_。(2)在配制混合酸时应将_加入到_中去。(3)该反应的化学方程式是_；反应类型：_。(4)由于装置的缺陷、该实验可能会导致的不良后果是_。解析(1)水浴加热的优点是受热均匀、便于控制温度。(2)浓硝酸的密度小于浓硫酸的密度、因此两种酸混合时、把浓硫酸慢慢加入到浓硝酸中、边加边搅拌。(3)苯和浓硝酸发生硝化反应、硝基取代苯环上的一个氢原子、其化学方程式：HNO3(浓) H2O。(4)苯、浓硝酸是易挥发性液体、根据装置图的特点、会造成苯、浓硝酸的挥发、污染空气。答案(1)便于控制温度受热均匀(2)浓硫酸浓硝酸(3) HNO3(浓) H2O取代反应(4)苯、浓硝酸挥发到空气中、造成污染13.某同学要以“研究某分子的结构”为题目做一次探究活动、下面是其活动记录、请你补全所缺内容。(1)理论推测：他根据苯的凯库勒式、推测苯分子中有两种不同的碳碳键、即_和_、因此它可以使紫色的酸性KMnO4溶液褪色。(2)实验验证：他取少量的上述溶液加入试管中、然后加入苯、充分振荡、发现_。(3)实验结论：上述