(讲义)专题8 第1单元 基础课时13 煤的综合利用 苯-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(苏教版2019)

基础课时13　煤的综合利用　苯 1．认识煤的综合利用的意义，培养“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。 2．认识苯的组成和结构特征，理解苯分子的空间结构，知道苯分子中碳碳键的特殊性。 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。 知识点一　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、气化、液化均是化学变化。 3．发展方向 (1)煤焦工艺改造以清洁能源产业要求为目标，探索清洁高效的气体燃烧技术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，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。 　判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)把煤加强热使之分解的过程为煤的干馏。 (×) (2)煤俗称煤炭，因此可看作碳元素形成的单质。 (×) (3)煤中含粗苯、煤焦油等物质，可通过蒸馏获取苯、甲苯等芳香烃。(×) (4)在一定条件下，煤可以和氢气直接反应生成液体燃料。 (√) (5)煤的干馏为物理变化，煤的气化和液化为化学变化。 (×) 　从煤的干馏产物中可以分离出苯或甲苯，煤中含有苯、甲苯等物质吗？ 提示：煤是由有机物和少量无机物所组成的复杂混合物，本身不含有苯、甲苯等物质，在干馏时发生化学变化生成了这些物质。 知识点二　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3 mL酸性高锰酸钾溶液，再加入1 mL苯，振荡试管，观察现象 液体分为两层，上层为无色，下层为紫红色 苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化 实验②：先向试管中加入1 mL溴水，再加入3 mL苯，振荡试管，观察现象 液体分为两层，上层为红棕色，下层为无色 苯不能与溴水发生反应 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。其燃烧的化学方程式为2C6H6＋15O212CO2＋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，苯能与浓硝酸在浓硫酸作催化剂共热至50～60 ℃发生反应，苯环上的氢原子被硝基(—NO2)取代，生成硝基苯，反应的化学方程式是。 (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。 微点拨：有机反应的发生往往和反应条件及反应物的状态有关。如CH4和溴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。 　判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)邻二甲苯()不存在同分异构体，可说明苯分子中不存在单双键交替结构。 (√) (2)将苯加入溴水中，振荡，水层呈无色，说明苯和溴发生了加成反应。 (×) (3)苯的结构简式可写成，但分子结构中不存在碳碳单键和碳碳双键。 (√) (4)苯中含碳碳双键，所以苯能与H2发生加成反应。 (×) 探究苯的取代反应 溴苯是不溶于水的液体，常温下不与酸、碱反应，可用如图所示的装置制取(该反应放出热量)，苯与液溴在催化剂FeBr3存在时，苯环上的氢原子被溴原子取代，生成溴苯，反应的化学方程式为。制取时观察到烧瓶中有大量红棕色蒸气，锥形瓶中导管口有白雾出现等现象。 [问题1]　怎样证明苯与溴发生的是取代反应而不是加成反应？ 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，实验同样能够成功，为什么？ 提示：因为铁粉可与液溴反应生成FeBr3。 [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，充分振荡后静置，使液体分层，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。 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