苏教版高中化学必修第二册专题8有机化合物的获得与应用第1单元第3课时煤的综合利用苯课件

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第一单元　化石燃料与有机化合物第3课时　煤的综合利用　苯自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课 堂 小 结 自主预习·新知导学一、煤的综合利用 【自主思考1】 什么是煤?煤的组成元素有哪些?提示:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物。煤中含量最高的元素是C,此外还含有H、O、S、P、N等元素。二、苯1.苯的组成和结构。苯分子的结构特点。(1)苯分子具有平面正六边形结构。(2)6个碳原子、6个氢原子均在同一平面上。(3)分子中的碳碳键既不是碳碳单键也不是碳碳双键,而是介于单、双键之间的特殊共价键,6个碳碳键完全相同。2.苯的化学性质。(1)氧化反应。①燃烧:苯在空气中燃烧时发出明亮的火焰,并伴有浓烟产生。苯燃烧的化学方程式为2C6H6+15O2 12CO2+6H2O。②苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。(2)取代反应。苯与混合酸(浓硝酸、浓硫酸)在50~60 ℃的水浴条件下发生取代反应生成硝基苯和水,化学方程式为【自主思考2】 根据实验室制取硝基苯的实验及原理,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50~60 ℃?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50~60 ℃的水中水浴加热。【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物。(　　)(2)煤的液化、气化和干馏均属于化学变化。(　　)(3)煤的干馏产物焦炉煤气属于混合物。(　　)(4)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等。(　　)(5)苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构。(　　)√√√×√(6)苯与溴水、酸性高锰酸钾溶液均不反应,说明苯分子中碳原子间只存在单键。(　　)(7)苯能使溴的四氯化碳溶液褪色。(　　)(8)标准状况下,11.2 L苯中含3NA个C—H键。(　　)×××2.下列关于苯的叙述中正确的是(　　)。A.苯主要是以石油为原料而获得的一种重要化工原料B.苯中含有碳碳双键,所以苯属于烯烃C.苯分子中的6个碳碳化学键完全相同D.苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色答案:C解析:苯分子中6个碳碳键完全相同;苯分子中不含有碳碳双键,苯不属于烯烃;苯不能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色;苯主要是以煤为原料而获得的一种重要化工原料。3.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50~60 ℃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　　　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　 。 答案:(1)便于控制温度　受热均匀(2)浓硫酸　浓硝酸(4)苯、浓硝酸挥发到空气中,造成污染 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,把浓硫酸慢慢加入浓硝酸中,边加边搅拌。(3)苯和浓硝酸发生取代反应,硝基取代苯环上的一个氢原子,其化学方程式:(4)该实验中无冷凝回流装置会造成苯、浓硝酸等低沸点物质的挥发,污染空气。 合作探究·释疑解惑探究任务1探究任务2问题引领某课外活动小组设计如下装置探究煤的干馏产物的成分。请根据他们的部分实验记录回答下列问题。1.C处点燃的气体在工业上叫什么?主要含有哪些气体?请你再设计一个实验验证该气体元素组成的实验方案。提示:焦炉煤气;主要含有H2、CH4、C2H4等;在C处火焰上方分别罩一只冷而干燥的烧杯和一只内壁用澄清石灰水润洗过的烧杯,观察烧杯内壁的变化。2.实验完毕后,试管A中剩下灰黑色固体,其主要成分是什么?提示:焦炭。3.实验完毕后,试管B中液体分两层,上层为澄清、透明的水溶液,取其少量放入另一支试管,滴加酚酞溶液,溶液变红,请你判断其主要成分是什么?下层的黑色黏稠物是什么?提示:粗氨水;煤焦油。归纳提升1.干馏、蒸馏、分馏的比较。2.煤的干馏。(1)煤的干馏要隔绝空气:若不隔绝空气,煤加强热时会与空气中的氧气反应。(2)煤的干馏发生了复杂的变化,其中既有物理变化又有化学变化。(3)煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,但煤本身不含苯、甲苯、二甲苯等物质,从煤干馏后得到的煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等物质。典型例题【例题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%),做到煤的综合利用。下列有关说法正确的是(　　)。A.煤粉气化制备合成气过程只涉及物理变化B.煤粉气化制备合成气过程涉及化学变化但没有涉及物理变化C.该技术实现了煤的清洁利用D.该技术可减少煤的使用C解析:煤粉气化是将煤变成以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,并不能减少煤的使用。【变式训练1】 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答案:D解析:煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物,从煤干馏得到的煤焦油中可以分离出苯、甲苯、二甲苯等有机化合物,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。问题引领某化学研究小组设计如下实验探究苯的结构与性质。根据上述实验回答下列问题。1.分别向甲、乙两支试管中滴加少量苯,振荡、静置。甲、乙两支试管会有什么现象?从中能得到什么结论?提示:甲试管内液体分层,上层为无色,下层为紫色;乙试管内液体不分层,试管内液体为橙红色。苯不能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色。2.通过实验说明苯的结构有何特点?提示:苯分子中不存在碳碳双键,也不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构,苯分子的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的特殊共价键。提示:是同一种物质。因为苯环中六个碳原子之间是相同的化学键,所以是同一种物质。归纳提升苯化学性质的特点:易取代,能加成,难氧化。1.取代反应。(1)苯与浓硝酸的反应。①反应物:苯与浓硝酸。②催化剂:浓硫酸,同时浓硫酸还作吸水剂。 ③生成物:硝基苯( )是无色液体,难溶于水,且密度比水的大。(2)苯与溴的反应。①反应物:苯与液溴反应,与溴水不反应。②催化剂:加入的是铁粉,起催化作用的是FeBr3。③生成物:溴苯( )是无色液体,难溶于水,且密度比水的大。2.加成反应。虽然苯不具有碳碳双键,但在特定条件下,苯仍然能与H2发生加成反应。典型例题【例题2】 苯分子不具有碳碳单、双键交替出现的结构,下列可以作为证据的事实是(　　)。①苯不能使酸性KMnO4溶液褪色②苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色③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④苯分子中碳碳键键长完全相等A.①② B.①⑤C.③④⑤⑥ D.①②④⑤答案:D解析:如果苯分子中存在交替的单、双键,则会出现下列几种情况:第一,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,又能使酸性 苯分子不具有碳碳单键和碳碳双键交替出现的结构的四种证据。【变式训练2】 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,根据分层情况,可以用水检验苯和溴苯;在浓硫酸催化作用下,苯与浓硝酸反应生成硝基苯;溴与己烯发生加成反应后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。课 堂 小 结