学年化学鲁科必修2讲义第3章 重要的有机化合物 第2节 第2课时含答案.docx

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学年化学鲁科必修2讲义第3章重要的有机化合物第2节第2课时含答案

第2课时　煤的干馏　苯

[目标导航]　1.了解煤的干馏及其产品的应用。

2.了解苯的分子结构特征、物理性质和用途。

3.掌握苯的化学性质。

一、煤的干馏

1．煤的组成

2．煤的干馏

（1）概念

将煤隔绝空气加强热使其分解的过程。

（2）主要产物及其用途

干馏产物

主要成分

主要用途

出炉

煤气

焦炉气

氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳

气体燃料、化工原料

粗氨水

氨气、铵盐

氮肥

粗苯

苯、甲苯、二甲苯

炸药、染料、医药、农药、合成材料

煤焦油

苯、甲苯、二甲苯

酚类、萘

医药、染料、农药、合成材料

焦炭

沥青

电极、筑路材料

碳

冶金、燃料、合成氨

【议一议】

1．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？

答案　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。

2．煤的干馏与石油的分馏有什么异同？

答案　

异同点

干馏

分馏

不同点

加工对象

一般指煤

一般指石油

物质状态

固态

液态

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

1．组成与结构

分子式

结构式

结构简式

空间构型

化学键特点

C6H6

平面正六边形

六个碳原子之间的键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键

2.物理性质

颜色

状态

气味

水溶性

密度

熔、沸点

毒性

无色

液体

特殊气味

难溶于水

比水小

低

有毒

3.化学性质

（1）性质实验

根据教材“观察·思考”，并归纳填写方格内的空格。

实验内容

实验现象

实验结论

先向试管中加入3mL酸性KMnO4溶液，再加入1mL苯，振荡试管，观察现象

液体分为两层，上层无色，下层呈紫色

苯不能被酸性KMnO4溶液氧化

先向试管中加入3mL溴的四氯化碳溶液，再加入1mL苯，振荡试管，观察现象

液体不分层，溶液颜色变浅

苯不能与溴的四氯化碳溶液发生反应

（2）性质总结

4．苯的用途

苯是一种重要的化工原料，它广泛用于生产合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等；另外苯也是常用的有机溶剂。

【议一议】

1．苯分子中含有碳碳双键吗？

通过实验证明苯分子中是否存在碳碳双键。

答案　不含有，根据苯不能与Br2的CCl4溶液反应或不能与酸性KMnO4溶液反应来证明苯分子中不含碳碳双键。

实际上苯分子中碳碳键是一种介于单键和双键之间的独特的键。

2．将少量苯加入溴水中，振荡、静置，看到什么现象？

苯能与溴水发生加成反应吗？

答案　分层，上层为橙红色，下层无色。

苯不能与溴水发生加成反应。

3．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？

答案　分别取少量两种液体加入一定量的水，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。

一、煤的干馏

2．“三馏”——蒸馏、分馏、干馏比较

（1）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。

（2）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。

（3）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。

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。

【易错提醒】　煤本身不含苯、萘、蒽等物质，苯、萘、蒽等物质是煤干馏的产物。

【例1】　下列关于煤的干馏的叙述，不正确的是（　　）

A．将煤加强热而分解的过程叫做煤的干馏

B．煤的干馏和石油的分馏的本质区别是干馏是化学变化而分馏是物理变化

C．工业上苯、萘等物质可由煤干馏得到，它们主要存在于煤干馏所得的煤焦油中

D．煤干馏的一个主要目的是得到冶金用的优质焦炭

解析　煤的干馏是在隔绝空气加强热的条件下使煤分解的过程，因此煤的干馏要满足两个条件：

一个是隔绝空气，以防止煤在高温下燃烧；二是要加强热，A不正确；煤的干馏是化学变化，煤在此过程中发生了分解反应，生成了新物质。

而石油的分馏是利用沸点不同将混合物中各组分分离，是一个物理变化，B正确；苯、萘等物质主要存在于煤焦油中，C正确；煤干馏的主要产物之一是焦炭，焦炭可用于冶金工业，D正确。

答案　A

【概念理解】　理解煤干馏注意的问题

（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：

一要隔绝空气，防止煤燃烧；二是要加强热。

变式训练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

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的混合物，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，因此煤的液化属化学变化，C不正确；将煤变为煤饼作燃料，不属于煤的综合利用，D不正确。

【归纳总结】　煤的加工主要包括煤的干馏、气化和液化。

二、苯的结构和性质

1．苯的取代反应

（1）苯与溴的反应

反应原理：

在FeBr3催化作用下，苯环上的氢原子被溴原子所取代，生成溴苯。

溴苯是无色液体，密度比水大。

装置：

如下图所示。

实验现象：

①将苯、溴和铁屑混合后，很快会看到烧瓶中的混合液呈微沸状态，这说明此反应为放热反应。

②导管末端有大量的白雾产生，锥形瓶中的硝酸银溶液中有淡黄色沉淀产生。

③反应完成后的混合溶液倒入水中后，得到一种比水重，不溶于水的褐色液体。

【特别提醒】　①苯与溴发生反应时必须用液溴，不能用溴水；②该反应是放热反应，不需要加热；③长玻璃导管的作用：

导气和冷凝回流；④导气管末端不能插入液面下，防倒吸；⑤制得的溴苯因溶有溴而呈褐色，其提纯方法是将溶有溴的溴苯倒入盛有NaOH溶液的烧杯中，振荡，用分液漏斗分离出溴苯。

（2）硝化反应：

苯环上的氢原子被—NO2（硝基）所取代的反应叫做硝化反应。

在浓硫酸作用下，苯在55～60℃可以与浓硝酸发生取代反应生成硝基苯。

苯与浓硝酸、浓硫酸的反应

＋HO—NO2＋H2O

硝基苯是一种带有苦杏仁味、密度比水大、有毒的无色油状液体。

2．苯的加成反应

在镍作催化剂的条件下，苯可以与氢气发生加成反应生成环己烷。

3．甲烷、乙烯、苯的结构与性质比较

物质

甲烷

乙烯

苯

状态

气体

气体

液体

分子式

CH4

C2H4

C6H6

结构简式

CH4

CH2===CH2

空间构型

正四面体形

平面结构

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

酸性KMnO4

溶液

不反应，不退色

反应，退色

不反应，分层，不退色

特征

反应

取代反应

Cl2、光照

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

不能

能与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应

能与H2发生加成反应生成环己烷

【例2】　苯分子不存在碳碳单键和碳碳双键的交替结构，下列可以作为证据的事实是（　　）

①苯不能使酸性KMnO4溶液退色　②苯不能因发生化学反应而使溴水退色　③苯能在一定条件下与H2发生加成反应生成环己烷（）　④邻二氯苯只有一种　⑤间二氯苯只有一种　⑥硝基苯只有一种

A．①②B．①④

C．③⑤⑥D．①②④

解析　

①②④可作为分子中不含碳碳双键的证明；③⑤⑥不可作为分子中不含碳碳双键的证明。

答案　D

【易错警示】　因苯的结构简式为，不要误认为苯分子中存在碳碳单双键交替结构，其实苯分子中所有的碳碳键是完全相同的，苯分子中的化学键是一种介于碳碳单键与双键之间独特的化学键。

因此苯不与溴水和酸性KMnO4溶液反应。

变式训练2　下列现象因发生取代反应而发生的是（　　）

A．乙烯使Br2的CCl4溶液退色

B．将苯加入溴水中，振荡后水层接近无色

C．甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失

D．乙烯使酸性KMnO4溶液退色

答案　C

解析　乙烯使Br2的CCl4溶液退色，是因为乙烯与Br2发生加成反应生成无色的1,2二溴乙烷；将苯加入溴水中，振荡后静置，溴被苯萃取，没发生化学反应；甲烷与Cl2在光照条件下发生取代反应，黄绿色消失；乙烯被酸性KMnO4溶液氧化退色，发生氧化反应。

【易错警示】　乙烯中含有碳碳双键，可以与溴水发生加成反应，能被酸性KMnO4溶液氧化；苯中不含碳碳双键，苯中加溴水振荡，静置分层，上层呈橙红色，下层无色，实质为萃取；苯中加入酸性KMnO4溶液不退色，静置分层，下层为紫色，上层无色。

1．下列说法正确的是（　　）

A．煤的干馏、气化、石油的分馏都是物理变化

B．由于煤中含有苯，所以从煤干馏的产品中分离得到苯

C．石油没有固定的熔、沸点，但分馏产物有固定的熔、沸点

D．石油的裂解气、煤干馏得到的焦炉气都能使酸性高锰酸钾溶液退色

答案　D

解析　煤的干馏、气化都是化学变化，而分馏是根据液体的沸点不同而分离的方法，是物理变化，A项错误；煤中不含苯，而是经过复杂的物理、化学变化而生成苯等，B项错误；石油及分馏产物都是混合物，没有固定的熔、沸点，C项错误；裂解气、焦炉气中含有烯烃，均能使KMnO4（H＋）溶液退色。

2．下列物质可用分液漏斗分离的是（　　）

A．硝基苯和苯B．苯和水

C．酒精和水D．苯和氯仿

答案　B

解析　分离互不相溶的两种液体时用分液漏斗，A、C、D组两种液体互溶，不能用分液漏斗分离。

3．下列退色原理与乙烯通入酸性KMnO4溶液原理一致的是（　　）

A．苯加入溴水中，水层无色

B．乙烯通入溴水中，溶液退色

C．甲烷使Cl2退色

D．SO2使溴水退色

答案　D

解析　A发生萃取，为物理变化；B发生加成反应；C发生取代反应；D发生氧化反应，乙烯通入酸性KMnO4溶液，发生氧化反应，因此反应原理一致。

4．下列关于苯的性质的叙述中，正确的是（　　）

A．苯是无色带有特殊气味、不溶于水且密度比水小的液体

B．苯不能使酸性KMnO4溶液退色，因此苯不能发生氧化反应

C．在浓硫酸存在下，苯与浓硝酸共热生成硝基苯的反应属于加成反应

D．苯中不存在键，故不可能发生加成反应

答案　A

解析　苯虽不能使酸性KMnO4溶液退色，但可以燃烧，能发生氧化反应，B不正确；苯生成硝基苯的反应为取代反应，C不正确；苯中不存在碳碳双键，但碳原子到达饱和时需要结合氢原子，所以能与氢气发生加成反应，D不正确。

5．回答下列问题：

（1）下列关于苯与乙烯的比较中，正确的是________（填字母）。

a．苯和乙烯分子中所有原子在同一平面上

b．苯和乙烯等质量燃烧时，苯消耗O2多

c．苯和乙烯都能与溴水反应

d．苯和乙烯都能被酸性KMnO4溶液氧化

e．苯和乙烯都能与H2发生加成反应

（2）把苯加入到装有溴水的试管中，充分混合振荡，静置后观察到的现象是：

①液体分层，