渝冀闽2018-2019版高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物第3课时煤的综合利用苯学案苏教版必修2 .doc

第3课时煤的综合利用苯一、煤的综合利用1煤的组成2煤的综合利用(1)煤干馏的过程中发生复杂的变化，其中主要是化学变化。(2)煤干馏的条件有两个：一是要隔绝空气，防止煤燃烧；二是要加强热。(3)煤本身不含苯、萘、蒽等物质。煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物，苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物。例1下列属于煤的综合利用且说法正确的是()A煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物，可采用先干馏后分馏的方法分离B将煤干馏制得煤焦油和焦炭C煤的气化和液化为物理变化D将煤变为煤饼作燃料答案B解析煤是由有机化合物和无机化合物组成的复杂混合物，经过干馏才能得到苯、甲苯、二甲苯等的混合物，可用分馏法将它们分离，A错误；将煤干馏制得煤焦油和焦炭属于煤的综合利用，B正确；煤的气化是煤与水蒸气的反应，属于化学变化，煤的液化分直接液化和间接液化，煤的直接液化是指煤与氢气作用生成液体燃料；煤的间接液化是指将煤先转化为CO和H2，再在催化剂作用下合成甲醇，因此煤的液化属于化学变化，C错误；将煤变为煤饼作燃料，不属于煤的综合利用，D错误。例2(2018浙江安吉学考模拟)下列变化属于化学变化，且产物中兼有气体、液体、固体的是()A石油的分馏 B石油的裂解C石油的裂化 D煤的干馏答案D解析石油的分馏是物理变化，故A错误；石油的裂解是得到含碳原子较少的烃，没有固体物质生成，故B错误；石油裂化将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程，没有固体物质生成，故C错误；煤的干馏是化学变化，有焦炉气气体、煤焦油液体、焦炭固体生成，故D正确。二、苯的分子结构(1)苯不与溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液反应，说明苯分子中没有与乙烯类似的碳碳双键。(2)研究表明：苯分子为平面正六边形结构。分子中6个碳原子和6个氢原子共平面。6个碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。(1)苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，但能使溴水褪色，这是因为苯能将溴从溴水中萃取出来。(2)苯的凯库勒式为，不能认为苯分子是单双键交替结构，苯分子中6个碳碳键完全相同。例3苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述中正确的是()A苯分子中处于对位的两个碳原子及与它们相连的两个氢原子，不可能在同一条直线上B苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃C苯分子中的6个碳碳键可以分成两类不同的化学键D苯分子中既不含有碳碳双键，也不含有碳碳单键答案D解析苯分子处于对位的两个碳原子及与它们相连的两个氢原子，这四个原子共直线；苯分子中不含有碳碳双键，苯不属于烯烃；苯分子中的6个碳碳键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。故选D。例4下列物质的所有原子，不可能处于同一平面上的是()ACH3CH=CH2 BCH2=CH2C D. 答案A解析乙烯和苯都属于平面形结构，所有原子都处于同一平面内，而甲烷分子是正四面体结构，故可以得出甲基中的原子不可能全都处于同一平面内，A项含有甲基，所有原子不可能共面，C项可以看做是乙烯中的一个氢原子被苯环取代，推知C项中物质的所有原子可能处于同一平面内。思维启迪有机物共面问题的解题规律(1)甲烷、苯、乙烯分子中的H原子如果被其他原子所取代，则取代后的分子构型基本不变。(2)当分子中出现碳原子与其他原子形成四个单键(即饱和碳原子)时，所有原子不可能共面。(3)共价单键可以自由旋转，共价双键不能旋转。三、苯的性质1物理性质苯是一种无色有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水，是一种常用的有机溶剂。2化学性质(1)氧化反应苯可以在空气中燃烧，生成二氧化碳和水，燃烧时火焰明亮伴有浓烟。苯很难被强氧化剂氧化，在一般情况下不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(2)取代反应溴代反应：在溴化铁催化作用下，苯和液溴发生取代反应，生成溴苯，反应的化学方程式为。硝化反应：在浓硫酸作用下，苯在5060 时与浓硝酸发生取代反应生成硝基苯。反应的化学方程式为HNO3(浓) 。(3)加成反应在一定条件下苯能和氢气发生加成反应，生成环己烷。反应的化学方程式为。苯的溴代反应和硝化反应的比较反应类型溴代反应硝化反应反应物苯和液溴苯和浓硝酸催化剂FeBr3浓硫酸(催化、吸水)反应条件不加热(放热反应)水浴加热(5060 )产物一元取代物一元取代物产物的物理性质溴苯是无色液体(常因混有Br2而显褐色)，密度大于水，不溶于水硝基苯是一种带有苦杏仁味，无色油状液体(因溶有NO2而显淡黄色)，密度大于水且有毒，不溶于水例5苯和乙烯相比较，下列叙述中正确的是()A都易与溴发生取代反应B都易发生加成反应C乙烯易发生加成反应，苯不能发生加成反应D乙烯易被酸性高锰酸钾溶液氧化，苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化答案D解析苯与溴易发生取代反应，而乙烯与溴易发生加成反应，A、B项错误；苯在一定条件下也可发生加成反应，C项错误；苯分子中不含有碳碳双键，不能被酸性KMnO4溶液氧化，D项正确。思维启迪(1)苯分子中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，故苯兼有烯烃的加成反应和烷烃的取代反应的特征，且比烯烃的加成反应和烷烃的取代反应困难。(2)苯易发生取代反应，能发生加成反应，难被氧化(燃烧除外)，其化学性质不同于烷烃和烯烃。例6下列实验能获得成功的是()A用溴水可鉴别苯、乙醇、苯乙烯()B加浓溴水，然后过滤可除去苯中少量乙烯C用酸性高锰酸钾溶液鉴别苯和正戊烷D可用分液漏斗分离硝基苯和苯答案A解析A项苯中加溴水后分层，上层为溴的苯溶液(橙红色)，下层为无色水层，乙醇中加溴水不分层，苯乙烯()中加溴水，溴水褪色，所以A项能成功；B项中苯能溶解溴与乙烯反应生成的二溴乙烷；C项中两者都不能反应且分层，现象相同；D项中苯能溶解硝基苯。例7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加入水后分液可除去溴苯中的溴D可用分液漏斗分离硝基苯和水答案D解析苯与液溴在FeBr3作催化剂时才能反应生成溴苯，苯与浓溴水不反应，A项错误；苯与浓硝酸和浓硫酸的混合液在水浴加热时生成硝基苯，B项错误；溴在水中的溶解度比在苯中的溶解度小，除去溴苯中的溴，可以加入氢氧化钠溶液后再分液，C项错误；硝基苯难溶于水，应用分液法分离，D正确。思维启迪除溴苯中的溴采用氢氧化钠溶液分液法，不用蒸馏法。除去硝基苯中的硫酸也可采用此法。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)苯主要是以石油为原料进行加工获得的一种重要化工原料()(2)苯分子中含有6个完全相同的碳碳键()(3)苯与溴水混合振荡后静置，溴水层褪色，证明苯分子中含有碳碳双键()(4)苯中含碳碳双键，所以苯能与H2发生加成反应()(5)苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明苯不能发生氧化反应()(6)苯、浓硫酸和浓硝酸共热制硝基苯()(7)用溴水除去混在苯中的己烯()(8)用水可以鉴别苯、酒精和溴苯()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2苯的结构简式可用来表示，下列关于苯的叙述中正确的是()A如用冰冷却，苯可凝成白色晶体B苯分子结构中含有碳碳双键，但化学性质上不同于乙烯C苯分子中六个碳原子、六个氢原子完全等价，所有原子位于同一平面上D苯是一种易挥发、无毒的液态物质答案C解析A项，苯凝固后成为无色晶体，错误；B项，苯分子中无碳碳双键，错误；D项，苯有毒，错误。3(2018嘉兴期末)下列说法正确的是()A通过石油的裂化，可直接得到乙烯、丙烯等有机化工原料B煤在空气中加强热得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水等产品的过程叫做煤的干馏C硅是良好的半导体材料，常用于制造光导纤维D和是同种物质，可证明苯分子中不存在单双键交替的结构答案D解析石油裂化的目的是得到轻质汽油，裂解是裂化的深度过程，得到乙烯等，故A错误；煤的干馏是对煤隔绝空气加强热使其分解，故B错误；光导纤维的主要成分是SiO2，故C错误；它们属于同种物质，说明苯分子中不存在单双键交替的结构，故D正确。4(2018湖南衡阳八中检测)在丙烯氯乙烯苯甲苯四种有机化合物中，分子内所有原子均在同一平面内的是()A B C D答案B解析在丙烯CH2=CHCH3和甲苯C6H5CH3中，CH3是空间立体结构(与甲烷类似)，这四个原子不在同一平面上；氯乙烯和乙烯相同，是六原子共面结构；苯是十二个原子共面结构。5(2018浙江安吉学考模拟)某烃A不能使溴的四氯化碳溶液褪色，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)写出A与浓硝酸和浓硫酸的混合酸在水浴加热条件下反应生成C的化学方程式：_。答案(1) (2) HONO2解析设烃A的分子式为CxHy，完全燃烧时，得到CO2(标准状况)的物质的量：n(CO2)3 mol。由烃的燃烧通式：CxHy(x)O2xCO2H2O1 mol x mol mol05 mol 3 mol 1.5 mol则x6，y6。故A的分子式为C6H6。又因A不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故A为苯。6甲、乙、丙、丁分别是乙烷、乙烯、乙炔、苯中的一种。甲、乙能使溴水褪色，乙与等物质的量的H2反应生成甲，甲与等物质的量的H2反应生成丙。丙既不能使溴的CCl4溶液褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色。丁既不能通过化学反应使溴的CCl4溶液褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色，但在一定条件下可与溴发生取代反应；一定条件下，1 mol丁可以和3 mol H2完全加成。请根据以上叙述完成下列填空：(1)甲的结构简式：_，乙的结构简式：_。(2)丁与溴在催化剂(FeBr3)作用下发生取代反应的化学方程式：_。答案(1)CH2=CH2CHCH(2) 解析乙烯、乙炔能使溴水褪色，且有CHCHH2CH2=CH2，CH2=CH2H2CH3CH3，故甲为CH2=CH2，乙为CHCH；再结合知丙为乙烷，丁为苯。 对点训练题组一煤的综合利用1下列说法中，正确的是()A煤和石油都是不可再生的化石能源，其主要组成元素均为碳、氢元素，二者都是混合物B煤的干馏和石油的分馏原理相同，都是化学变化C煤的液化主要是为了得到苯等重要的有机化工原料D煤干馏得到的煤焦油，其主要用途就是再经蒸馏得到高品质燃油答案A解析B项，煤的干馏是化学变化，而石油分馏是物理变化；C项，煤的液化是把煤转化为液体燃料；D项，从煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等有机化合物。2(2018大同市期末)下列说法正确的是()A石油主要含碳、氢两种元素，属于可再生能源B石油的分馏是物理变化，各馏分均是纯净物C煤的气化和液化是化学变化D煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物，经干馏后分离出来答案C解析石油属于不可再生能源，A错误；石油的分馏是根据石油中各组分沸点的不同，对石油进行分离的一种方法，是物理变化，而各馏分均是沸点相近的各种烃类的混合物，B错误；煤的气化是在高温下煤和水蒸气发生化学反应生成一氧化碳、氢气、甲烷等气体的过程。煤的液化是在一定条件下煤和氢气发生化学反应得到液态燃料的过程，C正确；煤中本身不含有苯、甲苯、二甲苯等有机化合物，是煤经过干馏(一系列化学变化)后得到的产物。题组二苯的分子结构与性质3(2017合肥高一检测)下列关于苯的叙述正确的是()A反应常温下不能进行B反应不发生，但是仍有分层现象，紫色层在下层C反应为加成反应，产物是无色液体D反应能发生，从而证明苯中是单双键交替结构答案B解析在溴化铁作催化剂的条件下，苯与液溴在常温下能够发生取代反应，故A项错误；苯不溶于水，密度小于水，所以苯与酸性高锰酸钾溶液混合后分层，苯在上层，高锰酸钾溶液在下层，下层为紫色，故B项正确；反应为取代反应，即苯的硝化反应，故C错误；苯中没有碳碳双键存在，故D项错误。4(2017青岛高一检测)下列物质在一定条件下，可与苯发生化学反应的是()浓硝酸溴水溴的四氯化碳溶液酸性KMnO4溶液氧气A B C D答案A解析苯在浓硫酸存在时能够与浓硝酸发生硝化反应；苯不含碳碳双键，不能与溴水反应；苯不含碳碳双键，不能与溴的四氯化碳溶液反应；苯不含碳碳双键，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化；苯能够在氧气中燃烧，被氧气氧化，所以能够与苯发生反应的有。5下列物质用苯作原料不能通过一步反应制取的是()A己烷 B环己烷C溴苯 D硝基苯答案A解析苯与H2在一定条件下发生加成反应生成环己烷而非己烷；苯与液溴在FeBr3作催化剂条件下反应生成溴苯；苯与浓HNO3、浓H2SO4共热可生成硝基苯。6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、溴化铁混合制溴苯答案C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。7下列叙述中，错误的是()A苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持5060 反应生成硝基苯B苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷C乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2二溴乙烷D甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4二氯甲苯答案D解析甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应，生成C6H5CH2Cl，D项错误。题组三苯的性质相关实验8用分液漏斗可以分离的一组混合物是()A溴和CCl4 B苯和溴苯C硝基苯和水 D汽油和苯答案C解析A、B、D项的物质可以互溶，不会分层，不能用分液漏斗分离。9在实验室中，下列除杂的方法中正确的是()A溴苯中混有溴，加入KI溶液，振荡，用汽油萃取出溴B乙烷中混有乙烯，通入H2在一定条件下反应，使乙烯转化为乙烷C硝基苯中混有浓硫酸和浓硝酸，将其倒入NaOH溶液中，静置、分液D乙烯中混有CO2和SO2，将其通入酸性KMnO4溶液中洗气答案C解析A项，生成的I2溶于溴苯；B项，无法控制H2的量，且反应比较困难。题组四苯与相关物质性质的综合10(2017宣城高一检测)下列物质中，既能因发生化学反应使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色的是()SO2CH3CH2CH=CH2CH3CH3A B C D答案D解析SO2具有还原性，能将强氧化剂Br2及酸性KMnO4溶液还原而使其褪色；CH3CH2CH=CH2中有碳碳双键，遇Br2能发生加成反应，遇酸性KMnO4溶液能被氧化，从而使溴水及酸性KMnO4溶液褪色；苯结构稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，但可萃取溴水中的Br2，使溴水褪色，此过程属物理变化过程；CH3CH3既不能使溴水褪色，也不能使酸性KMnO4溶液褪色。11已知碳碳单键可绕键轴自由旋转，某烃的结构简式如图所示，下列说法中正确的是()A该物质所有原子均可共面B分子中至少有10个碳原子处于同一平面上C分子中至少有11个碳原子处于同一平面上D该有机物苯环上的一溴代物有6种答案C解析甲基与苯环平面结构通过单键相连，甲基的C原子处于苯的H原子位置，所以处于苯环这个平面，两个苯环相连，与苯环相连的碳原子处于另一个苯的H原子位置，也处于另一个苯环这个平面，如图所示(已编号) 的甲基碳原子、甲基与苯环相连的碳原子、苯环与苯环相连的碳原子，处于一条直线，共有6个碳原子共线，所以至少有11个碳原子共面，C正确，A、B均错误；该分子中含有5种氢原子，所以其一溴代物有5种，苯环上的有3种，D错误。12(2018齐齐哈尔高一期末)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；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 BC D全部正确答案A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，碳碳双键可使酸性KMnO4溶液褪色，故正确；苯乙烯同样可使溴的四氯化碳溶液褪色，故正确；苯乙烯属于烃类，而烃大都难溶于水，故错误；烃易溶于有机溶剂(如苯、CCl4)中，故正确；苯能与硝酸发生硝化反应(取代反应)，故正确；从分子结构上看，苯乙烯是苯和乙烯两个平面结构的组合，因此这两个平面有可能重合，故正确。综合强化13(2018商丘九校联考)从石油和煤中可以提炼出化工原料A和B，A是一种果实催熟剂，它的产量用来衡量一个国家的石油化工发展水平。B是一种比水轻的油状液体，仅由碳氢两种元素组成，碳元素与氢元素的质量比为121，B的相对分子质量为78。回答下列问题：(1)A的结构简式：_。(2)A使溴的四氯化碳溶液褪色的化学反应方程式：_。(3)在碘水中加入B振荡静置后的现象：_，该操作叫_。(4)B与浓硫酸和浓硝酸在5060 反应的化学方程式：_；反应类型：_。(5)等质量的A、B完全燃烧时消耗O2的物质的量：_(填“AB”“AB解析A是一种果实催熟剂，它的产量用来衡量一个国家的石油化工发展水平，则A为乙烯，B是一种比水轻的油状液体，仅由碳氢两种元素组成，碳元素与氢元素的质量比为121，则原子个数之比为11，最简式为CH，B的相对分子质量为78，设B的分子式为(CH)n，则(121)n78，解得n6，所以分子式为C6H6，故B为苯。(5)乙烯中H元素质量分数比苯中H元素质量分数大，故相同质量的乙烯、苯燃烧，乙烯消耗的氧气更多，即等质量的A、B完全燃烧时消耗O2的物质的量：AB。14(2017惠州期末)已知：RNO2RNH2；苯环上原有的取代基对新导入的取代基进入苯环的位置有显著影响。以下是用苯作原料制备一系列化合物的转化关系图：(1)A转化为B的化学方程式是_。(2)图中“苯”省略了反应条件，请写出、物质的结构简式：_，_。(3)苯的二氯代物有_种同分异构体。(4)有机物的所有原子_(填“是”或“不是”)在同一平面上。答案(1) CH3ClHCl(2) (或) (或)(3)3(4)不是解析(1)A为硝基苯，根据信息可知B为，根据A、B的结构可知，甲基取代硝基苯苯环上硝基间位的H原子生成B，化学方程式为CH3ClHCl。(2)与水反应生成，根据信息可知 为或。由转化关系图可知硝基苯发生间位取代，卤苯发生对位取代，所以为卤苯或。(3)苯的二氯代物有邻位、间位和对位3种。(4) 中甲基为四面体结构，所以所有原子不是在同一平面上。15苯和液溴的取代反应的实验装置如图所示，其中A为具支试管改制成的反应容器，在其下端开了一小孔，塞好石棉绒，再加入少量铁屑。填写下列空白：(1)写出A中主要反应的化学方程式：_。(2)试管C中苯的作用是_。反应开始后，观察试管D和试管E，看到的现象分别为D：_；E：_。(3)仪器B中的NaOH溶液的作用是_，可观察到的现象是_。(4)在上述整套装置中，具有防倒吸作用的装置有_(填字母)。答案(1) (2)除去HBr气体中的溴蒸气紫色石蕊溶液慢慢变红，并在导管口有白雾产生出现浅黄色沉淀(3)除去溶于溴苯中的溴，便于观察溴苯的颜色在溶液底部有无色油状液体(4)DEF解析(1)铁屑和溴发生反应：2Fe3Br2=2FeBr3，生成的FeBr3作催化剂，使苯和液溴发生反应，化学方程式为。(2)苯和液溴的反应是放热反应，且溴易挥发，挥发出来的溴蒸气对实验产生干扰，必须除去，可以利用溴易溶于有机物来除溴，因此试管C中苯的作用是除去HBr中混有的溴蒸气；HBr溶液显酸性，紫色石蕊溶液遇酸变红；AgNO3HBr=AgBrHNO3，试管E中有浅黄色沉淀生成。(3)纯净的溴苯为无色液体，因溶有溴而呈褐色，因此B中NaOH溶液的作用是除去溴苯中的溴，便于观察溴苯的颜色；溴苯的密度比水的密度大，故在溶液的底部可以观察到无色油状液体。