8.1.3 煤的综合利用 苯 课件 2024-2025学年高一下学期化学苏教版必修第二册

2025-10-29
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摘要:

该高中化学课件聚焦煤的综合利用与苯的结构性质,通过“交流讨论”问题导入,从煤的组成过渡到气化、液化、干馏三种利用方式,再引出苯(煤干馏产物),构建前后知识衔接的学习支架。 其亮点在于融合实验探究与对比归纳,以苯与酸性高锰酸钾、溴水的实验验证结构(体现科学思维),通过煤的综合利用社会责任内容培养科学态度,设计苯与甲烷、乙烯性质比较表助学生构建知识网络,提升探究能力,也为教师提供清晰教学脉络。

内容正文:

煤的综合利用 苯 第一单元 化石燃料与有机化合物 专题八 01 认识煤的综合利用及其意义 02 能运用化学用语对苯的结构进行描述 03 理解苯的取代反应、加成反应 目标导航 2 一、煤的综合利用 情境引入 1.煤的组成 主要含碳元素 其次是氢和氧 少量的硫、磷、氮 如何提高煤燃烧的热效率?如何减少煤燃烧引起的污染?如何从煤中提取、分离出有用的化学原料? 交流讨论 必备知识 2.煤的综合利用 一、煤的综合利用 (1)煤的气化 概念:将煤转化为可燃性气体 主要反应:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 高温 (2)煤的液化 概念: 把煤转化成液体燃料的过程,分为直接液化和间接液化 ① 直接液化:即:煤+H2 → 液体燃料 ② 间接液化:即:煤 → CO+H2 → 甲醇 (3)煤的干馏 概 念:将煤_______空气加强热使煤中的有机物分解的过程 隔绝 煤的干馏可以得到煤焦油、焦炭、粗苯、焦炉煤气 水煤气 必备知识 2.煤的综合利用 煤 气化 CO、H2等 液化 液态烃 汽油、煤油、柴油 水煤气 苯、甲苯、二甲苯等 氢气、甲烷、乙烯等 苯、甲苯、二甲苯等 液态烃、甲醇等 焦炭 煤焦油 焦炉煤气 粗苯 干馏 煤的气化和液化是物理变化还是化学变化 煤 的 干 馏 为 什 么 要 隔 绝 空 气? 一、煤的综合利用 社会责任 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。 一、煤的综合利用 二、苯 苯 的 发 现 史 1825年,英国科学家法拉第从 制备煤气后剩余的油状液体中首先 发现苯,并测得其含碳量,确定其 最简式为CH; 1834年,德国科学家米希尔里 希制得苯,并将其命名为苯;之 后,法国化学家热拉尔等确定其 相对分子质量为78,苯的分子式 为 。 C6H6 Michael Faraday (1791-1867) 二、苯 19世纪,欧洲许多国家都使用煤气照明。煤干馏得到煤气后,剩下一种油状液体(煤焦油),长时间无人问津。英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚的兴趣,他花了整整五年时间来蒸馏这种液体,最后在80℃左右分离得到了一种无色油状液体,这就是苯。 苯 的 发 现 史 二、苯 1、物理性质 无色有特殊气味的液体 密度比水小 不溶于水 易挥发(沸点80.1℃) 有毒 熔点 5.5℃(标准状况下为白色晶体) 二、苯 实验探究 苯分子中有6个碳原子,是一种环状有机化合物, 其结构可表示为: 2.苯的结构 实验测得苯的分子式为C6H6,是一种不饱和烃,我们知道碳原子必须满足四价键,那么苯分子的结构如何呢? 凯库勒在1866年提出三点假设: (1)苯的六个碳原子形成闭合环状,即平面六边形 (2)每个碳原子均连接一个氢原子 (3)各碳原子间存在着单、双键交替形式 苯的结构中是否存在碳碳双键? 苯和高锰酸钾及溴水的反应 【实验探究】 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 实验探究 实验过程 现象 结论 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 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, 上层无色,下层紫红色 液体分为两层, 上层红棕色,下层无色 苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化 苯不能与溴水发生反应 二、苯 实验验证: 实验8-3 Br2在苯等有机溶剂中 的溶解度更大(发生萃取) 高锰酸钾在水中的溶 解度大,下层是水层 苯的结构中无碳碳双键。 结论: 12 C-C 1.54×10-10m C=C 1.33×10-10m 结构特点: a、平面正六边形结构(所有的原子都在同一平面上); b、6个碳原子之间的碳碳键是完全相同的,是一种介于单键和双键之间的特殊的键; c、苯分子中六个碳原子等效,六个氢原子等效, 键角 120° 。 或 必备知识 2.分子结构 分子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 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特殊化学键 二、苯 学以致用 分子中的所有原子是否处于同一平面上? CH3 CH3 CH3 CH3 是同一种物质吗? 与 Y Y 二、苯 证明苯环中不存在单双键交替结构的依据 1.苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 2.本不能使溴的四氯化碳溶液或溴水褪色 3.苯分子中碳原子与碳原子之间的距离均相等 4.苯的邻位二元取代物仅有一种结构 【练一练】 下列关于苯的性质的叙述不正确的是(  ) A.苯是无色、带有特殊气味的液体 B.常温下苯是一种不溶于水且密度小于水的液体 C.苯分子中6个碳碳化学键完全相同 D.苯中含有碳碳双键,所以苯属于烯烃 D 产生浓烟是因为含碳量高 92.3%,燃烧不充分;火焰明亮是因为碳颗粒受灼热而发光 甲烷 乙烯 苯 现象:火焰明亮,有浓黑烟 必备知识 ① 苯不能被酸性KMnO4溶液氧化 3.化学性质 ② 燃烧 2C6H6+15O2 12CO2+6H2O 点燃 二、苯 (1) 氧化反应 性质 苯的特殊结构 苯的特殊性质 饱和烃 不饱和烃 取代反应 加成反应 苯的化学性质 结构 苯的硝化实验装置图 必备知识 (2)取代反应 ①混酸制备:将浓硫酸沿试管内壁慢慢注入浓硝酸中,并不断振荡 ②加热:在50~60 ℃的水中水浴加热 ③长直玻璃管:冷凝回流 二、苯 硝基苯是无色,有苦杏仁味的油状液 体,不溶于水,密度比水大,有毒。 苯分子中的氢原子被-NO2所取代的反应叫做硝化反应。 硝基:-NO2(注意与NO2、NO2- 的区别) (硝基苯) NO2+ H2O 浓硫酸 △ H + HO NO2 反应条件:50℃~ 60℃ 水浴加热 a.苯与浓硝酸反应 20 溴苯 b.苯与溴的反应 反应条件:纯溴(液态)、催化剂 Br2 + FeBr3 + HBr -Br 必备知识 (2)取代反应 ① 怎样证明苯与溴发生的是取代反应而不是加成反应? 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? ④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? ③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。 二、苯 或Fe粉 (1)生成了溴化氢分子 (2)因为铁粉可与液溴反应生成FeBr3 (3)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 (4)应该用液溴代替浓溴水 21 必备知识 (2)取代反应 ①A为反应器 ②B可除去溶于溴苯中的溴 ③C可除去溴化氢中的溴蒸汽 ④D中可用于吸收溴化氢或检验溴化氢的生成 二、苯 b.苯与溴的反应 在催化剂的作用下,苯也可以和其他卤素发生取代反应。 必备知识 (2)取代反应 二、苯 苯和浓硫酸在加热条件下可发生反应。 +HO—SO3H +H2O ― → 苯磺酸 △ c.苯与浓硫酸的反应 必备知识 (3) 加成反应 二、苯 +3H2 ― → 环己烷 Ni 苯与氢气在镍的存在下加热可生成环己烷 注意:苯不能与溴水发生加成反应(但能萃取溴而 使水层褪色),说明它比烯烃难进行加成反应。 苯的特殊结构 苯的化学性质 苯中的键是介于单键和双键之间的独特的键 易取代、能加成、难氧化 学以致用 染 料 医药 农药 TNT炸药 二、苯 4.苯的应用 有机颜料 合成树脂、合成橡胶 医药、农药 热载体和溶剂 合成纤维 香料 苯 素能培养 1. 1866年凯库勒提出了苯的单、双键交替的正六边形平面结构,解释了苯的部分性质,但还有一些问题尚未解决,它不能解释下列事实(  ) ①苯不能使溴的CCl4溶液褪色;②苯能与H2发生加成反应;③溴苯没有同分异构体;④邻二溴苯只有一种;⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 A.①②⑤ B.②④⑤ C.①④⑤ D.①③⑤ C 【解答】①苯不能使溴的CCl4溶液褪色,则苯不含碳碳双键,不能说明,①选;②苯能与H2发生加成反应,则苯含碳碳双键,能说明,②不选;③溴苯没有同分异构体,则苯上的氢环境均相同,③不选;④若苯是单、双键交替的正六边形平面结构,则邻二溴苯有两种结构,但邻二溴苯只有一种,不能说明,④选;⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,则苯不含碳碳双键,不能说明,故⑤选; 综上所诉,C正确。 27 2.思维导图是学习物质性质的常用方法,如图是某同学学习苯时画的思维导图,下列有关说法正确的是(  ) 素能培养 A.①的反应物为浓溴水,反应条件为FeBr3作催化剂且加热 B.②发生的反应为取代反应,浓H2SO4作催化剂与吸水剂 C.③发生的反应为加成反应,说明苯分子中含有碳碳双键 D.④发生的反应为氧化反应,现象是酸性高锰酸钾溶液褪色 B 【解答】①的反应为苯与溴在FeBr3作催化剂的条件下生成溴苯和溴化氢,不需要加热,A错误;②发生的反应为苯与硝酸在浓硫酸加热的条件下发取代反应,生成硝基苯和水,浓H2SO4作催化剂与吸水剂,B正确;③发生的反应为苯与氢气发生加成反应,生成环己烷,不能说明苯分子中含有碳碳双键,C错误;④为苯与酸性高锰酸钾混合,两者不反应,现象是酸性高锰酸钾溶液不褪色,D错误。 28 3.对于苯乙烯有下列叙述:①能使酸性KMnO4溶液褪色;②能使溴的四氯化碳溶液褪色;③可溶于水;④可溶于苯中;⑤能与浓硝酸发生取代反应;⑥所有的原子可能共平面。其中正确的是(  ) 素能培养 A. ①②③④⑤ B. ①②⑤⑥ C. ①②④⑤⑥ D. 全部正确 C 【解析】苯乙烯中含有苯环和碳碳双键,具有苯和乙烯的性质;苯乙烯属于烃类,难溶于水易溶于有机溶剂;从分子结构看,苯乙烯是苯、乙烯两个平面结构的组合,这两个平面有可能重合。 29 4.如图中A是制取溴苯的实验装置,B,C是改进后的装置,请仔细分析,对比三个装置,回答以下问题:   (1)写出B中盛有AgNO3溶液的试管中所发生反应的离子方程式: 。 (2)装置A和C均采用了长玻璃导管,其作用是 。 素能培养 导出HBr,兼起冷凝回流的作用 Br-+Ag+=AgBr↓ 4.如图中A是制取溴苯的实验装置,B,C是改进后的装置,请仔细分析,对比三个装置,回答以下问题:   (3)在按装置B,C装好仪器及药品后要使反应开始,应对装置B进行的操作 ; (4)装置B,C较好地解决了A中加装药品和使装置及时密封的矛盾,方便了操作。A装置中这一问题在实验中造成的后果是 。 素能培养 旋转分液漏斗的活塞,使溴和苯的混合液滴到铁粉上 托起软橡胶袋使铁粉落入溴和苯组成的混合液中 Br2和苯的蒸气逸出,污染环境 4.如图中A是制取溴苯的实验装置,B,C是改进后的装置,请仔细分析,对比三个装置,回答以下问题:   (5)B中采用了洗气瓶吸收装置,其作用是 ,反应后洗气瓶中可能出现的现象是 。 (6)B装置也存在两个明显的缺点,使实验的效果不好或不能正常进行。这两个缺点是 ; 。 素能培养 原料利用率低 CCl4由无色变成橙红色 吸收反应中随HBr逸出的Br2和苯蒸气  由于导管插入AgNO3溶液中而易产生倒吸 知识综合 物质 甲烷 乙烯 苯 结构特点 正四面体 所有原子共平面 平面正六边形 与Br2 反应 Br2试剂 纯溴 溴水 液溴 反应条件 光照 无 FeBr3 反应类型 取代 加成 取代 物质 甲烷 乙烯 苯 氧化 反应 酸性KMnO4溶液 褪色 褪色 不能褪色 燃烧 火焰呈淡蓝色 明亮火焰,并伴有浓烟产生 明亮火焰,并伴有浓烟产生 鉴别 不能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色 能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色 将溴水加入苯中振荡、静置、分层,上层呈橙红色,下层为无色 知识综合 素能培养 各类烃与液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性KMnO4溶液反应的比较 液溴 溴水 溴的四氯化碳溶液 酸性KMnO4溶液 烷烃 烯烃 苯 与溴蒸气在光照条件下取代 不反应,液态烷烃可发生萃取而使溴水层褪色 不反应,互溶,不褪色 不反应 加成 加成褪色 加成褪色 氧化褪色 一般不反应,催化条件下可取代 不反应,发生萃取而使溴水层褪色 不反应,互溶,不褪色 不反应 反应类型 现象 【解答】①苯不能使溴的CCl4溶液褪色,则苯不含碳碳双键,不能说明,①选;②苯能与H2发生加成反应,则苯含碳碳双键,能说明,②不选;③溴苯没有同分异构体,则苯上的氢环境均相同,③不选;④若苯是单、双键交替的正六边形平面结构,则邻二溴苯有两种结构,但邻二溴苯只有一种,不能说明,④选;⑤苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,则苯不含碳碳双键,不能说明,故⑤选; 综上所诉,C正确。 35 1 2 3 4 概念辨析 5 石油气 裂解气 天然气 水煤气 焦炉气 石油炼制厂 丙烷等低级烷烃 裂解炉 乙烯、丙烯等气态短链烃 天然气田 甲烷 水煤气炉 CO、H2 H2、CH4 C2H4、CO等 炼焦炉 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.74 C6H6 [提示] 因为铁粉可与液溴反应生成FeBr3。 $

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