2020-2021学年高中苏教版化学必修教师用书：专题8第1单元第3课时煤的综合利用苯

第3课时煤的综合利用苯发展目标体系构建1.认识有机化合物的组成和结构对苯性质的影响。2．能运用化学符号正确表示苯的组成和反应。3．能运用结构模型描述或解释苯的性质。一、煤的综合利用1．煤的组成煤是由有机物和无机物所组成的复杂混合物。煤中含量最高的元素是碳，其次是氢和氧，另外还有少量的硫、磷、氮等元素。2．煤的综合利用微点拨：煤的干馏3．发展方向(1)煤焦工艺改造以清洁能源产业要求为目标，和提升能源利用效率，实现污染气体零排放和CO2气体低排放，建构清洁高效的煤干馏工艺过程。(2)新型煤化工将向煤炭——能源化工一体化方向转型，、气化、液化均是化学变化。探索清洁高效的气体燃烧技术以生产清洁能源和可替代石油化工的产品为主，减轻燃煤造成的环境污染，降低对进口石油的依赖，促进煤化工的绿色发展。快乐分享知识无限！二、苯1．苯是一种重要的化工原料，其分子式为C6H6，远没有达到饱和。苯是一种无色、有特殊气味的液态烃。苯具有较强的挥发性，有毒。根据下列实验，总结苯的某些性质。实验内容与步骤实验现象实验结论实验①：先向试管中加入3mL酸性高锰酸钾溶液，再加液体分为两层，上层无色，下苯不能被酸性高锰入1mL苯，振荡试管，观察层紫红色现象酸钾溶液氧化实验②：先向试管中加入1液体分为两层，上层红棕色，苯不能与溴水发生mL溴水，再加入3mL苯，振荡试管，观察现象【归纳总结】下层无色反应苯分子的空分子结构式结构简式间填充模型式C6H6①苯分子为平面正六边形结构。②分子中6个碳原子和6个氢原子共平面。③6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特殊化学键。2.苯的化学性质(1)苯不能被酸性KMnO4溶液氧化，但能燃烧。苯燃烧时会有明亮的火焰，并伴有浓烟产生，这是由于苯分子含碳量高，碳燃烧不充分。其燃烧的化学方程点燃式为2C6H6＋15O2――→12CO2＋6H2O。(2)苯分子中的氢原子可被其他原子或原子团所取代，生成一系列重要的有机化合物。例如，苯能与浓硝酸和浓硫酸的混合物共热至50～60℃发生反应，苯环快乐分享知识无限！上的氢原子被硝基(—NO2)取代，生成硝基苯，反应的化学方程式是＋。反应中要用浓硫酸作催化剂和吸水剂，如何混合浓硫酸和浓硝酸？怎样控制反应温度为50～60℃？[提示]将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中，并不断振荡。在50～60℃的水中水浴加热。(3)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，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。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)煤是不可再生能源，也是新型清洁能源。(2)把煤加强热使之分解的过程叫煤的干馏。(×)(×)2．下列关于苯的说法中正确的是()A．苯的分子式是CH，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，属于饱和烃66B．从苯的C．在催化剂作用下，苯与液溴反应生成溴苯，发生了加成反应D．苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键D[苯分子为平面正六边形结构，6个碳原子之间的键是介于单键和双键之结构看，分子中含有双键，所以苯属于烯烃完全相同间的一种特殊的、完全相同的化学键。]3．选择适当的试剂和方法除去下列物质中的少量杂质(1)乙烷(乙烯)。试剂________，方法________。(2)硝基苯(硝酸)。试剂________，方法________。[解析](1)乙烯与溴水成反应，乙烷与溴水不反应。(2)硝酸易溶于水，硝基苯不(括号内为杂质)。发生加溶于水。[★答案★](1)溴水洗气(2)水分液快乐分享知识无限！探究苯的取代反应(素养养成——宏观辨识与微观探析)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。[问题[提示]生成了溴化氢分子[问题2]反应催化剂为FeBr3，若实验中不加FeBr3而加铁粉，实验同样能1]怎样证明苯与溴发生的是取代反应而不是加成反应？。够成功，为什么？[提示[问题3]苯与溴的取代产物溴苯为无色、不溶于水且比水重的油状液体，而实际实验中得到的溴苯因溶有溴而呈黄褐色，如何提纯得到无色的溴苯？[提示]将呈黄褐色的溴苯与NaOH溶液混合，充分层，然后分液。[问题4]有同学设计用浓溴水、苯、铁粉三者混合反应直接制取溴苯，未能获得成功，请分析实验失败的原因，并改进实验方案。[提示]应该用液溴代替浓溴水。往往和反应条件及反应物的状态有关。如CH4和溴]因为铁粉可与液溴反应生成FeBr3。振荡后静置，使液体分微点拨：有机反应的发生蒸气光照时发生反应；乙烯和溴水或溴的四氯化碳溶液可发生加成反应；苯必须在催化剂存在时才能和液溴发生取代反应。甲烷、乙烯、苯的比较物质结构特点甲烷乙烯苯正四面体所有原子共平面平面正六边形Br2试剂纯溴溴水无液溴反应与Br2光照FeBr3反应反应取代加成取代类型快乐分享知识无限！酸性不能使酸性能使酸性不能使酸性KMnO4KMnO4溶液褪色KMnO4溶液褪色KMnO4溶液褪色氧化溶液燃烧时有明亮火燃烧时有明亮火燃烧时火焰呈淡蓝焰，并伴有浓烟产焰，并伴有浓烟产反应燃烧色生生将溴水加入苯中振不能使溴水或酸性能使溴水或酸性鉴别荡分层，上层呈橙KMnO4溶液褪色KMnO4溶液褪色红色，下层为无色1．下列关于甲烷、乙烯、苯三种烃的比较中正确的是()A．只有甲烷不能因化学反应而使酸性高锰酸钾溶液褪色B．在空气中分别消耗的氧气最多C．除甲烷D．甲烷C[A项，苯与酸性KMnO4溶液不反应；O越多；D项，苯属于不饱和烃。]2．苯和溴取代反应的实验装置如图所示，其中A为由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，再加入少量铁屑粉。完全燃烧等质量的这三种烃，苯外，其余两种分子内所有原子都共平面和苯属于饱和烃，乙烯是不饱和烃B项，等质量的条件下，氢的百分含量越高，消耗2填写下列空白：(1)向反应A中逐滴加入溴和苯的混合液，容器几秒内就发生反应。写出A中所发生反应的化学方程式(有机物写结构简式)：________________________。(2)B中NaOH溶液的作用是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。快乐分享知识无限！(3)试管______________________________________________________________。D和E两试管，看到的现象为C中苯的作用是__________________________________________反应开始后，观察_________________________________________________________________________________________________________________________________________________，此现象可以验证苯和液溴的反应为________(填反应类型)。[解析]苯与液溴反应剧烈，生成和HBr气体，而导管出来的气体中会混有一定量的溴蒸气，混合气体进入C可将气体中的溴蒸气除去理)。B中NaOH溶液的作用是除去溶于溴苯中的溴，气体在经D、E两装置时，变红，AgNO3溶液中有浅黄色沉淀生成，可证明此(利用相似相溶原分别可以观察到紫色石蕊溶液反应为取代反应。[★答案★](1)除去HBr气体中混有的溴蒸气D试管中E试管中浅黄色沉淀取代反应(2)除去溶于溴苯中的溴(3)紫色石蕊溶液慢慢变红，并在导管口有白雾产生，然后出现1．有关煤的A．煤是工业上获得苯、甲苯、二甲苯等芳香烃的重要来源物质B．煤是C．煤除了含有C元素外，D．煤等化石燃料的储量有限，叙述中不正确的是()由多种有机物组成的混合物，内含煤焦油等成分还含有少量的N、H、S、O等元素节能和开发新能源是人类实现可持续发展的关键B[该题主要考查煤的成分及利用。煤是有机物和少量无机物组成的混合物；分。故选B项。与乙烯相比较，下列叙述不正确的是煤焦油是煤干馏的产物之一，不属于煤本身的成]2．苯()A．都容易发生取代反应B．苯不能被酸性KMnO4溶液氧化快乐分享知识无限！C．苯只能在特殊条件下发生加成反应D．都能在空气中燃烧A[乙烯易发生加成反应。]3．有机物分子中所有的原子不可能处在同一平面的是()B[苯分子中12个原子处于同一平面上，任何原子取代了苯分子中的氢原子，则该原子位于苯的平面，A、D项物质中原子都共面；甲苯可看作甲基取代了苯环上的一个氢原子，也可以看作苯基取代了甲烷中的一个氢原子，故容易看出甲苯中所有原子不可能共面；苯乙烯分子中苯环平面与乙烯基所在平面可能共面。]4．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D．苯可以与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应而使它们褪色C[苯分子中6个碳碳键完全相同6个碳碳化学键完全相同；苯分子中不含有简单的碳碳双键，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。故选C。]5．如图是实验室干馏煤的装置图：(1)指出图中(2)仪器d的作用是c中液体有________和________，其中无机物____________检验出来。有机物可以通过________的方法将其中的重要成分分仪器名称：a.________，d.________。_____________________________________，____________，可里溶有用离出来。(3)e处点燃的气体主要成分有______________________(填化学式)，火焰的颜快乐分享知识无限！色是________。[解析]本题是关于煤干馏的实验，根据煤干馏的主要产品，c中得到的应是粗氨水和煤焦油，e处点燃的应是焦炉煤气。其中粗氨水中b中得到的应是焦炭，溶